Оптическая система для освещения входной щели спектрального прибора Советский патент 1989 года по МПК G02B19/00 G01J3/00 

Фи(.1

5 7

ел

о со

со

00

Изобретение относится к спектральному приборостроению и может найти применение при конструировании осветителей спектрофотометров.

Целью изобретения является повышение стабильности освещения при работе на разных участках спектра.

На фиг. 1 изображена принципиальная оптическая схема оптической системы; на фиг.2 - кинематическая схема системы} на фйг.З - кинематическая схема привода вогнутого уголкового отражателя.

Оптическая схема системы (фиг.1) содержит источник 1 света, проекционную линзу 2, диафрагму 3 с расположенной вблизи нее коллективной лизой 4, коллекторную выпукло-плоскую линзу 5 с нанесенным на ее задней . плоской поверхности первым растром 6, конденсорную ; плосковыпуклую линзу 7 с нанесенным на ее передней плоской поверхности вторым растром и антивиньетирующую-линзу 9, распо- ложенную непосредственно перед вход н ой щелью 10 спектрального прибора. Линзы в каждом из растров 6 и 8 одинаковы, их оптические оси параллельны оптической оси системы и количе- ств© их в растрах одинаково. Все линзы, кроме линзы 9, изготовлены из одного материала (кварца), а спектральные зависимости изменения показателя преломления материала линзы 9 (флюорита) и материала остальных линз совпадают с точностью до постоянного множителя. Между линзой 2 и диафрагмой 3 установлена система с переменным оптическим рас стоянием. Она содержит расположенны на оси системы выпуклый уголковьй. девяностоградусный отражатель 11, рабочие грани которого расположены под углом 45 к оптической оси, и вогнутьй уголковьй девяностоградус- ньй отражатель 12. Плоскости граней отражателя 11 параллельны соответствующим плоскостям граней отражателя 12.

Кинематическая схема устройства представлена на фиг.2. Линза 2, диафрагма 3 с линзой 4, линза 5 и линза 7 установлены соответственно на каретках 13, 14, 15 и 16, которые имеют возможность перемещения вдоль оптической оси за счет кинематических связей соответственно 17, 18, 19 и 20. Указанные связи идентичны

)Q

15 2025 30 35 40 5

0

по структуре, включают в себя ось с нарезанным на ней винтом, вдоль которого перемещается гайка соответствующей .каретки, и соединены с постоянными передаточными отношениями с общей кинематической связью 21 посредством кинематической пары, один из элементов которой закреплен на оси соответствующей связи, а второй - на .оси связи 21. Линза 9 и уголковый отражатель 11 жестко закреплены на корпусе 22 устройства. Каретка 23 уголкового отражателя 12 (фиг.З) имеет возможность перемещения перпендикулярно оптической оси устройства за счет кинематической связи 24, которая соединена с постоянным передаточным отношением с . общей кинематической связью 21. Отличие связи 24 от описанных связей 17-20 в том, что кинематическая пара обеспечивает движение каретки 23 перпендикулярно оптической оси устройства, а не вдоль ее.

Оптическая система работает следующим образом.

Вначале оптическая схема съюсти- рована для излучения с длиной волны /io и ход лучей в ней представлен на фиг.1. Проекционная линза 2 через систему уголковых отражателей 11 и 12 образует изображение источника 1, увеличенное в заданное число раз, на диафрагме 3, которая вырезает участок изображения заданной площади. Растр 6 совместно с линзой 5 дает изображение этого участка в плоскости второго растра 8. Линза 9 отображает плоскость растра 8 на входной объектив спектрального при бора (не показан). Это описан канал передачи изображения источника. Он служит для освещения входной щели 10 спектрального прибора по высотке. Одновременно линза 4 создает изображение проекционной линзы 2 в плоскости первого растра 6. Линза 7 совместно с растром 8 проецирует изображение растра 6 в плоскость входной щели 10, Это канал передачи изображения проецирующей линзы. Он служит ,цля освещения входной щели 10 по ширине

При переходе к измерениям на другой длине волны Й4 юстировка схемы нарушается. Это связано со спектральной зависимостью показателя преломления материала линз. Так как все

линзы (кроме линзы 9) сделаны из одного материала, то относительное изменение их фокусных расстояний, а значит, и междулинзовых промежутков пропорциональны одной величине Д .

Восстановление сопряжения (юсти- рйвка) оптических элементов на межлинзовых промежутках осуществляется следующим образом. На вход общей кинематической связи 21 подается угол поворота, пропорциональный Д . Вращение от оси общей связи 21 передается посредством кинематических пар связей 17-20 на пару винт - гайка и каретка, соединенная с соответствующей гайкой, перемещается вдоль оптической оси до установки оптического элемента в нужное положение. Линза 2 перемещается относительно источника 1, а линзы 4, 5, 7 - относительно линзы 9.

. Для компенсации суммарного изменения междулинзовых промежутков одновременно с остальными подвижными оптическими элементами перемещается перпендикулярно оптической оси вогну- тьш зеркальньш отражатель 12 посредством кинематической связи 24. При этом соответствующие плоскости уголковых отражателей 11 и 12 параллельны друг другу. Таким образом, восстанавливается юстировка оптической системы.

Конкретная система освещения использовалась для спектрального прибора, имеющего следующие параметры: фокусное расстояние входного объектива F 600 мм, светосила объектива 1:8, высота входной щели 12 мм.

Увеличение проецирующей линзы 1 составляло р) 3 и оставалось постоянным для всех длин волн. Линзы 2, , 5, 6, 7и8 изготовлены из кварца, линза 9 - из флюорита.

Для всех длин волн в рабочей час- и спектра вьшолняется сопряжение сех оптических элементов системы, .е. оптическая схема постоянно съюс- ирована, а это повышает стабильность ыходных характеристик системы и

15097986

стабильность освегцения входио щели спектрального прибора.

Формула изобрете

и я

1.ОпТ 1ческая система для освещения входной щели спектрального прибора, содержащая источник светазПро- екционную линзу, диафрагму, коллективную линзу, коллекторную выпукло- плоскую линзу с первым линзовым растром на плоской поверхности, конденсаторную плоско-выпуклую линзу со вторым линзовым растром на плоской поверхности и антивиньетирующую линзу, причем количество линз в первом

и втором растрах одинаково, отличающаяся тем, что, с целью повьшения стабильности освещения при работе на разных участках спектра, в промежутке между проекционной линзой и диафрагмой, или между коллективной и коллекторной линзами, или между конденсорной и антивиньети- рующей линзами установлена система из двух уголковых отражателей с прямыми между гранями, первый из которых, выпукльй, размещен на оптической оси так, что его грани наклонены относительно оптической оси на угол 45 , второй,вогнутый, установлен с возможностью перемещения перпендикулярно оптической оси так, что его грани параллельны граням первого уголкового отражателя, при этом проекционная линза, диафрагма, коллективная, коллекторная и конденсорная линзы з становлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси.

2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что проекционная, коллективная и конденсорная. линзы выполнены из кварца,,а антивиньети- рующая - из флюорита.

3.Система по п. 2, отличающаяся тем, что проекционная5коллективная и конденсорная i линзы,диафрагма и второй уголковый отражатель установлены в оправах, соединенных общей кинематической связью с посто- янными передаточными отношениями.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в осветителях спектрофотометров. Цель изобретения - повышение стабильности освещения при работе на разных участках спектра. При переходе на другой участок спектра проекционная линза 2, диафрагма 3, коллективная 4, коллекторная 5 и конденсорная 7 линзы, перемещаются вдоль оптической оси, а вогнутый уголковый отражатель 12 - перпендикулярно оптической оси системы. При неподвижных источнике света 1, выпуклом уголковом отражателе 11 и антивиньетирующей линзе 9 обеспечивается сохранение сопряжения оптических компонентов. Перемещение каждого из компонентов пропорционально повороту вала общей кинематической связи. 1 с., 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. г

гг