Поляризационная монопризма Советский патент 1988 года по МПК G02B5/30 G02B5/04 

g/ 60

ваяА.

0

-...1

Изобретение относится к области оптических элементов оптических систем и приборов, в частности поляри- зационно-оптических, а точнее - к поляризационным монопризмам из дву- прелсмляющих кристаллов,,

Цель изобретения - уменьшение размеров призмы (вплоть до минималь- но возможных) относительно диаметра светового пучка, исключение возможности выхода второго - необыкновенного пучка через выходную грань и обеспечение возможности вращения наблюдаемого через призму мнимого изображения отдаленного предмета с двойной скоростью при вращении призмы вокруг оси пучка, а также расширение рабочего диапазона длин Волн в инфракрасную область до 20 мк.

На фиг.1 и 2 представлены, соответственно, развертка и главное сечение монопризмы из каломели с ходом лучей в ней; на фиГоЗ и 4 - то же., но при вып.олнении монопризмы из не ландского шпата

Поляризационная монопризма 1, обладающая минимальными световыми потерями на отражение и обеспечивающая соосность выходящего поляризованного пучкп с входящим неполяризованным пучком, вьтолнена из одноосного кристалла с оптической осью Z, параллель ной ребрам призмы 1, и содержит входную 2 н выходную 3 равные преломлянг- щие грани, к которым примыкают парал лельные и равные отражающие грани 4 и 5, образующие равные углы с гранями 2 и 3 соответственно, а также третью отражающую грань 6, перпендикулярную отражающим граням 4 и 5. Угол У1ещу преломляющими гранями 2 и 3 выполнен равным 180 -2., а размеры призмы вьтолнены в соответствии с соотношениями

(K+0,2.5)tgo(.

b 2 h d b

+ 0,25 tgo(,

в которых угол eC и целое число К удовлетворяют условиям

о( и

:агссо8

.,

tgj(j: ts«fo:j

4(tgi g-tgc(o)

1,2,3,.

при n.n,j, т.е. при выполнении приз- N0,1 из кристал.па галагенида ртути.

например из каломели Hg,Cl,, или условиям

°«U arccosl -.li-li: SSA-{

е J к 1,2,3,.,.

4п,

tSjl- 2tgo{t-tgo(o (

10

15

20

25

35

40

45

50

55

при , т.е. при вьшолнении призмы из кристалла исландского шпата,

где b - ширина призмы 1 - расстояние между параллельными отражающими гранями 4 и 5; h - высота призмы - расстояние от ребра двугранного угла между преломляющими гранями 2 и 3 до третьей отражающей грани 6;

d - входная апертура призмы - ширина (диаметр) светового пучка;

0 - угол между преломляющей гранью 2 или 3 и третьей

отражающей гранью;.

1 , , .

oto 90-cC-arcsin ( ) и

Пв

С- 90 V -arcsin ( ) 30 г- пе

-углы отклонения обыкновенного и необыкновенного лучей, преломленных на входной грани 2 призмы 1, от направления падающего на нее неполяризованного {1уча, параллельного третьей отражающей грани 6;

К - целое число суммарных отражений пучка обыкновенных лзгчей от каждого из параллельных отражающих граней 4 и 5;

-необыкновенный и обыкновенный показатели преломления кристалла.

Работа монопризмы осуществляется следующим образом

Нормальное сечение поляризованной монопризмы из кристалла каломели и ход лучей о и е в ней представлены на фиг.2, где видно, что при указанной конструкции обыкновенный поля- ризованнь1Й пучок 8 (О) полностью и соосно с входящим 7 выходит через выходную ее грань 3. Большая часть необыкновенного пучка 9 выходит через входную грань 2 навстречу входящему пучку 7, а малая его часть,

п

испытав полное внутреннее отражение на преломляющих гранях 2 и 3 и отразившись от боковой грани, выходит через третью отражающую грань 6 из монопризмы 1,

Пример. Для поляризационной монопризмы из кристалла каломели . с показателями преломления , 1,962 для Л 0,6328мк были найдены ее размеры: d. - 35,

-г 2.« « -г -г 1,481; К 2,000;лс(о 30,080.,

Были найдены также следующие размеры поляризационной монопризмы из кристалла исландского шпата с п 1,4849 По 1,65504; i( 22,81°;

k 4 755- --- 7 541- --- d d «з ,

1,586; A« eClarctg (--- )

- 8, в(- arctg - 11,15.

По

/,i - ne

дикулярную параллельньи огражаюим-; граням, которые образуют равные углы с примыкающими к ним преломляюшимп гранями,, причем угбл между последними равен l8U -2i, а размеры призмы выполнены в соответствии с соотношениями

-Г Ь -Г ,25)t8.

+ 0,25 tgeC,

в которых о( и к удовлетворяют условиям

, , г 1 + 1 +8по а«и-агссо8 ------J,,

k .

4(. 1,,J,...

при П По

или условиям о( и: arccos

j vfl+8ij I J

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет уменьшить размеры устр-ва относительно диаметра светового пучка, исключить возможность выхода иео быкновенного пучка через выходную грань, а также обеспечить возможность вращения наблюдаемого через призму мнимого изображения отдаленного предмета с двойно скоростью йри вращении призмы вокруг оси пучка. Монопризма вьшолнена из одноосного кристалла с равными входной 2 и выходной 3 преломля ощиг-1И гранями и примыкающими к ним параллельны ми и равными преломляющими граня и 4,5. Грани 2 и 3 расположены под углом 180 - 2о друг к другу (oi - угол ;; между гранью 2 или 3 и гранью 6), Приведены соотношения, в соответст ВИИ с которыми выбраны размеры приз-; мы. 2 З.П. ф-лы, 4 ил.

Такая монопризма из иссландского шпата и ход лучей о и в в ней представлены на фиг.4о Ход лучей в ней аналогичен ходу лучей в монопризме из каломели, но она заметно больше по размерам и заметно большая часть необыкновенного пучка 9 после соот- ветствуюшд1х отражений выходит из нее через третью отражАощую грань 6.

Формула изобретения

1 о Поляризационная монопризма с минимальными световыми потерями на отражение, обеспечивающая соосность выходящего поляризованного пучка с входящим неполяризованным пучком, вьшолненная из одноосного кристалла с оптической ось.ю, параллельной ребрам призмы, и содержащая входную и выходную равные прелом- ляющие грани, к каждой из которых примыкает одна из двух параллельных и равных отражающих граней, о т - личающаяс-я тем, ч-то, с целью уменьшения размеров относительно диаметра светового.пучка, исключения возможности выхода второго - необыкновенного пучка - через выходную грань и обеспечения возможности вращения наблюдаемого через призму мни- мого изображения отдаленного предмета с двойной скоростью при вращении призмы вокруг оси пучка, она содержит третью отражающую грань, перпен

k 123

4(tg,, 1,....

ри ,

де b - ширина призмы - расстояние между параллельными отражающими гранями;

h - высота призмы - расстояние от третьей отражающей rpa-i ни до ребра двугранного угла между преломляющими гранями;

d - входная апертура призмы;

( - угол между преломляющей

гранью и третьей отражающей гранью;

о 9o -t -arcsin ().

По

arcsin ( );

в е обыкновенный и необыкновенньей показатели преломления кристалла,

2 о Монопризма поп.1, отлича- ю щ а я с я тем, что, с целью максимального сокращения ее размеров относительно ширины светового пучка и расширения рабочего диапазона длин волн в инфракрасную область она выполнена из кристалла галогени- да ртути.

5 (te.

в