Пентапризма Советский патент 1988 года по МПК G02B5/30 G02B5/04 

4

to

00

to ел

фиг. 2

Изобретение относится к оптическим деталям, обладающим способностью не только отклонять, но и одновременно поляризовать отклоненный на 90 световой пучок,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем полной поляризации вькодящего отклоненного светового пучка по отношению к входящему неполяризованному пучку при минимальных световых потерях на отражение, обеспечение работоспособ-- ностй в видимой и инфракрасной областях излучения при увеличении углового пЬля зрения-И уменьшении размеров пен- тапризмы, а также обеспечение соосности выходящего поляризованного и входящего неполяризованного пучков.

На фиг. 1 представлено главное сечение пентапризмы с ходом лучей в ней; на фиг. 2 - конструкция устройства, обеспечивающего соосность выходящего и входящего пучков.

Пентапризма, отклоняющая световой пучок на прямой угол, с ортогональными соседними входной 1 и выходной 2 преломляющими гранями (А 90°),

с примыкающими к ним отражающими гранями 3 и 4 с зеркальным покрытием, образующими равные углы с пятой - нерабочей -шлифованной и зачерненной Гранью 5, выполнена из одноосного кристалла с Пр п,, оптическая ось Z которого перпендикулярна нерабочей грани 5 пентапризмы, а углы между ее гранями и их относительная ширина определяются в соответствии с соотношениями:

В 135 - i +Q(,ri ; С 135° - i -о(л ;

Е

90

i;

sin у cos () sinui cos ((v:n.+ Ч + T

cos 7 cos (,i-f) sino(n cos (Х.„ + Ч + Г)

B:E cos (c(n -Ч )

sino( sin (45° + i +V)

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить функциональные возможности устр-ва за счет полной поляризации выходящего отклоненного светового пучка по. отношению к входящему неполяризованному пучку при миним. световых потерях на отражение. Пентапризма выполнена из одноосного кристалла с показателем преломления необыкновенного луча, превышающим показатель преломления обыкновенного луча. Оптическая ось кристалла перпендикулярна нерабочей грани 5 пентапризмы. Параллельно ребрам пентапризмы установлены плоские зеркала 7,8с углом 45° между ними. Пентапризма может быть выполнена из кристалла галогенида ртути. Приведено соотношение, связывающее g углы между гранями пентапризмы л л относительную щирину. 2 з.п. ф-лы, J 2 ил.

CE siu()sin(()cos(Qf;,) d cos i sinO(:лCos(()cos(45+i+V)

Ж sin(45 l-y-i )sin(45°-i+Oifn+J)cos f) d COs i sinafnCOs (Лn+ f+ )sin(45 + i+f)

где В - угол между входной 1 и соседней с ней отражающей гранями шириной АВ и BD соответственно;

С - угол между йыходной 2 и со- 40 седней с ней отражающей 4 гранями с шириной АС и СЕ соответственно; Е- - углы между нерабочей гранью

5 с шириной DE и соседними 45 с ней отражающими гранями 3 и 4;

1 2 arctg

Г2

п + г

- угол между отражающими

пе гранями 3 и 4;

(„ 90° - arctg п - угол преломления необыкновенного луча показателем преломлений п на входной грани I, дополнительный к углу Брюстера;

d - входная апертура пентапризмы (диаметр падающего на входную грань .1 светового пучка 6);i

ТЫЧАСЬ arctg (||)

arctg

.arctg I

sin (45°-f)cos(45°-i-Q r,) sin (45 +(Xn)sin(45 +i+V)

- угол отклонения преломленного на входной грани 1 необыкновенного луча AL от ; направления его волновой нормали AN в кристалле;

ПоПе- показатель преломления необыкновенного

i

+ пЗ

луча,, преломленного на входной грани 1, падающего на отражающую грань 4 и отраженного от грани 3; Пд, П - показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле.

Поляризационная пентапризма может быть выполнена из кристалла галогечастности каломели rf

нида ртути, в

HgjiClQ с двупреломлением ,7 и шириной спектральной области свето- пропускания от 0,4 до 20 мкм.

На фиг. 2 представлена поляризационная пентапризма, снабженная зеркалами 7 и 8 с углом между ними 45 и заключенная в цилиндрический корпус 9 с двумя осевыми отверстиями в его торцовых сторонах, через одно из которых пропускается входящий неполяризованный световой пучок б лучей О +€, а через другое выходит поляризованный пучок 10 лучей 6 соосно с входящим 6 и с осью цилиндрического корпуса 9. Плоскость зеркала 8 составляет с входной гранью пентапризмы угол, равный 112,5 - О(.п . Такое устройство в целом является вращаемым поляризатором светового пучка, относительно которого зеркала наклонены на угол + 22,5 и параллельны ребрам пентапризмы.

На фиг. 1 показаны падающий пучок 6 неполяризованных лучей О + 6 и выходящий пучок 10 поляризованных лучей е , отклоненный от Падающего пучка 6 на 90 , а также представлен ход обыкновенного О и необыкновенных С и е и их волновых нормалей внутри пентапризмы, при следующих обозначениях; Z - направление оптической оси кристалла в пентапризме , перпендикулярное нерабочей грани 5; i 90° - cCfi - угол Брюстера для падающего на входную грань 1 луча 6 пучка 6; угол преломления волновой нормали AN этого луча; сСл- угол пр,еломления луча AL; Ч - угол расхождения луча е - AL и его волновой нормали AN, обусловленный указанной ори- ентаровкой оптической оси Z кристалла под углом 45° к направлению волновой нормали AN преломленного луча S - AL;

sin ii .

- угол преломarcsin

/sin ii V По /

IQ

-- у

ления падающего луча О пучка 6 на входной грани 1, отличающийся от оСц,, при котором преломленный луч АК и его волновая нормаль совпадают (пунктир), так как направление его колебани О перпендикулярно оптической оси Z кристалла, а пучок лучей о AK//FP

падает целиком на зачерченную нерабо- Ё- ми к ним отражающими гранями с зер- чую грань 5 и поглощается ею; LNAK .кальным покрытием, образующими равные (iL - о(,г, ) .- угол расхождения волновых нормалей АК и AN лучей О. и е после преломления их на входной грауглы с пятой - нерабочей - гранью, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных

ни АВ; i - угол между волновой нормалью AN//FK падающего на отражающую грань 4 луча AL//FE и нормалью ММо к ней; i - угол между волновой нормалью ММ отраженного от отражающей грани 4 луча LB//EP и нормалью ММо ней; NN/( мм - отраженные от грани 4 волновые нормали, совпадающие по на0 правлению с соответствующими им лучами е л так как оптическая ось кристалла мм //EDII BL; i + i 45° - условие; при котором падающая на отражающую грань 4 волновая нор5 маль AN//FM H отраженная от второй отра ающей грани 3 волновая нормаль- м м I N N перпендикулярны, а соответ- ствующие им лучи б ALllFE и ГС//ВС пересекаются под острым углом.

0 Для конкретного примера предлагаемой поляризационной пентапризмы, выполненной из кристалла каломели KgjCl

5

с показателями преломления п 2,62Р По 1,962, определены углы и относительные размеры:

А 90° } В 138,7°; С 90,2 ;

21 41,1

30

ч 9й. - 3,,33;

2,44.

Угол расходимости обыкновенного и необыкновенного лучей, преломленных на входной., грани 1 , равный

LLAK (i ,0

24,24°

-оС„) +4 27,69° - V- 15,74° 19,,

обеспечивает выход необыкновенного пучка 10 лучей в из призмы и падение обыкновенного пучка лучей О на ее нерабочую зачерненную шлифованную грань 5, где он поглощается.

Формула изобретения

углы с пятой - нерабочей - гранью, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных

возможностей за- счет полной поляризации выходящего отклоненного светово го пучка по отношению к входящему неполяризованному пучку при минимальных световых потерях на отражение, она выполнена из одноосного кристалла с 7 оптическая ось которого , перпендикулярна нерабочей грани пен- тапризмы, а углы между ее гранями и их относительная ширина определяются в соответствии с соотнощениями:

В

- i +о(.п ,

2E.«sin()siti(45°--i+()c08(

dcos i sino(ricos(c(n+ f +y)sin(43 +i+i/ )

Ш sin(45 +f-i)sin(45 -i+0 n+y)cos(afn-y) dcos i sinotn cos(c(n+4 +gf)sin(45°+i+M )

p

i

30

де В - угол между входной-и соседней

с ней отражающей гранями с 25 шириной АВ и BD соответствен- .но;

угол между выходной и соседней с ней отражающей гранями с шириной АС и СЕ соответственно;

- углы между нерабочей гранью с шириной DE и соседними с ней отражающими гранями;

2 arctg n( - угол между

отражающими гранями; О(п 90 - arctg п; d - выходная.апертура пентаприз35

мы;

7, arctg

sin(45.-Ч )c6s(45 -i-o(r,)1.40

f arctg

fnl-ng . V n + n /

sin((a)sin(45 4-i+4 )

te

+ ,П

.

е

135° - i -оСп; Е 90. « i;

siny.cos () sinrtncos (oCrt + +r

АС

1Г

cos У COS ((Xfl- f )

sin «in COS (а« + Ч +3)

BD Т

cos ( (Xn- 4)

sinrtrt sin (45 + 1 +T)

По, П - показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле.

2,Пентапризма поп.1, отличающаяся т.ем, что, с целью обеспечения ее работоспособности в видимой и инфракрасной областях излучения при увеличении углового поля зрения и уменьшении размеров, она выполнена из кристалла галогенида ртути.

{ I

fi

Фиг./