Многоходовая зеркально-кольцевая система для исследования осесимметричных объектов Советский патент 1989 года по МПК G02B17/06 

ел

/У

ел ю

(Х 05

ю

8

за счет обеспечения радиального сканирования исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы. Система содержит оптически сопряженные источник и приемник 10 излучения с размещенными между ними зеркальным рефлектором 7 и формирующей оптической системой, представленной зеркалами 2-5. Отражающие участки зеркального рефлектора 7 расположены на замкнутой внутренней цилиндрической поверхности, образукяцая которой располагается в сагиттальном сечении. В рефлекторе 7 под углом /3 к входному окну 6 выполнено выходное окно 8. Пучок лучей от источника 1 попадает на плоское зеркало 2, а затем - на сферическое 3 и цилиндрическое 4 зеркала. Отразившись от пово- ротного зеркала 5, лучи через входное окно 6 попадают в зеркальный рефлектор 7, где в его центральной части формируется изображение на поверхности пространственного кольца фокусировки 11, расположенного соосно с центром рефлектора 7 на расстоянии г от него. В описании изобретения приведена зависимость, по которой определяется расстояние г между центром рефлектора и фокусом цилиндрического зеркала 4. Попадая затем на зеркальную цилиндрическую поверхность рефлектора, пучок лучей многократно отражается, причем после каждого отражения сходящиеся в меридиональном сечении лучи пересекаются в пространстве на поверхности кольца фокусировки II, После определенного числа про- хо сдений лучи выходят из зеркального рефлектора 7 через выходное окно 3. Изменяя па входе в рефлектор 7 угол наклона лучей i за счет поворота плоского зеркала 5, обеспечивается радиапьпое сканирование исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при спектральных исследованиях в осесимметричных пламенах в газовых потоках, а также при изучении физико-химических процессов в ударных трубах. Цель изобретения - повышение пространственного разрешения за счет обеспечения радиального сканирования исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы. Система содержит оптически сопряженные источник 1 и приемник излучения 10 с размещенными между ними зеркальным рефлектором 7 и формирующей оптической системой, представленной зеркалами 2-5. Отражающие участки зеркального рефлектора 7 расположены на замкнутой внутренней цилиндрической поверхности, образующая которой располагается в сигаттальном сечении. В рефлекторе 7 под углом β к входному окну 6 выполнено выходное окно 8. Пучок лучей от источника 1 попадает на плоское зеркало 2, а затем - на сферическое 3 и цилиндрическое 4 зеркала. Отразившись от поворотного зеркала 5, лучи через входное окно 6 попадают в зеркальный рефлектор 7, где в его центральной части формируется изображение на поверхности пространственного кольца фокусировки 11, расположенного соосно с центром рефлектора 7 на расстоянии R от него. В описании изобретения приведена зависимость, по которой определяется расстояние R между центром рефлектора и фокусом цилиндрического зеркала 4. Попадая затем на зеркальную цилиндрическую поверхность рефлектора, пучок лучей многократно отражается, причем после каждого отражения сходящиеся в меридиальном сечении лучи пересекаются в пространстве на поверхности кольца фокусировки 11. После определенного числа прохождений лучи выходят из зеркального рефлектора 7 через выходное окно 8. Изменяя на входе в рефлектор 7 угол наклона лучей I за счет поворота плоского зеркала 5, обеспечивается радиальное сканирование исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим системам с отражающими поверхностями, и может быть использовано при спектральных исследованиях осесимметричного пламени в газовых потоках, а также при изучении физико- химических процессов в ударных трубах и др.

Целью изобретения является повышение пространственного разрешения за счет обеспечения радиального сканиро- вания исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы.

На чертеже показано расположение оптических элементов и ход лучей при десятикратном прохождении в многоходовой зеркально-кольцевой системе.

1 ногоходовая система содержит источник 1 с расходящимся пучком лучей Формирукяцая оптическая система пред- ставлена .по ходу лучей зеркалами 2-5, из которых зеркала 2 и 5 являются плоскими, а зеркала 3 и 4 - вогнутыми. Первое от источника 1 плоское зеркало 2 является входным зрачком многоходовой системы. Вогнутое зеркало 3 выполнено сферическим, его фокус совмещен с источником 1. Вогнутое зеркало 4 выполнено цилиндрическим с образующей в сагиттальном сечении. Оба вогнутых зеркала 3 и 4 образуют систему, передний фокус которой за счет выбора оптимального расстояния между зеркалами этой системы совмещен с центром входного зрачка. Плоское зеркало 5, расположенное перед входным окном 6 рефлектора 7, имеет возможность углового перемещения в меридиональной плоскости. Отражающие участки зеркального рефлектора 7 расположены на замкнутой цилиндрической поверхности, образующая которой располагается в сагиттальном сечении. В зеркальном рефлекторе 7 под углом f к входному окну 6 выполнено выходное окно 8. Размер окон определяется наибольшей угловой апертурой на входе - величиной ч1ц,(ц . Напротив выходного окна 8 установлены линзы 9 и приемник 10 излучения. Фокус цилиндрического зеркала .4 расположен от центра зеркаль - ного рефлектора на расстоянии г , где R - радиус цилиндрической поверхности рефлектора 7; i - угол между осью входного окна рефлектора и осью формирующей системы.

Многоходовая система работает следующим образом.

515

Излучение от источника 1 в расходящемся пучке попадает на плоское зеркало 2, откуда отраженный свет напрявляется к сферическому зеркалу 3. Следуя от него в параллельном пучке, лучи заполняют цилиндрическое зеркало А. Отразившись от зеркала 4, лучи приобретают различную сходимост во взаимно-перпендикулярных плоское- тях: в сагиттальном сечении лучи следуют в параллельном, а в меридиональном сечении - в сходящемся пучках. Кроме того, в меридиональной плоскости от зеркала 4 и далее глав- ные лучи проходят параллельно оси центрального пучка, образуя телецентрический ход и исключая виньетирование, тем самым повышая светопропус- кание и улучшая пространственное раз решение системы. Попадая на поворотное зеркало 5 и сохраняя прежнюю сходимость, лучи направляются к входному окну 6 зеркального рефлектора 7. В сходящемся лучке формируется изоб- ражение в центральной части рефлектора на поверхности пространственного кольца 11 фокусировки, расположенного соосно с центром рефлектора 7 на расстоянии г от него. Попадая затем на зеркальную цилиндрическую поверхность рефлектора, пучок многократно отражается, причем погле каждого отражения сходя1диеся в меридиональном сечении лучи пересекаются в простран стве на поверхности кольца 11 фокусировки. После определенного числа прохождений лучи через выходное окно 8 покидают зеркальный рефлектор 7, Далее с помощью линзы 9 излучение фокусируется на приемнике 10.

Изменяя на входе в рефлектор угол наклона лучей i за счет поворота плоского зеркала 5, получить различное число прохождений излуче- ния в системе. Большему числу ходов соответствует меньший размер пространственного кольца 11 фокусировки.

Число прохождений светового излучения в многоходовой системе может быть подсчитано из соотношения

N .

41

где N принимает целые четные значения. 54

1fi

5 0 5 0 , 0

5

С

4

26

Maкcимaлыюf числи прохожцений ограничивается 11,фа риием

....

1-де «i - угловая апертура со сторопы

входного окна; f - угол между осями входного и

выходного ок()н зеркального

рефлектора. Формула изобретения

Многоходовая зеркально-кольцевая система для исследования осесиммет- ричных объектов, содержащая оптически сопряженные источник и приемник излучения с установленным между ними зеркальным рефлектором, отражаюпие участки которого расположены по окружности, отличающаяся тем, что, с целью повышения пространственного разрешения за счет обеспечения радиального сканирствания исследуемого объекта с одновременным изменением числа ходов системы, отражающие участки зеркального рефлектора выполнены в виде замкнутой цилинп- рическо1 1 поверхности с входным и выходным окнами, оси которых лежат в плоскости cHMMeTpvfti цилиндрической поверхности и пеоесркаются в ее центре под углом |5 1 So -arcsinCDj, /2R) , где Вдд - диаметр входного окна рефлектора; К - радиус цилиндрической поверхности зеркального рефлектора, причем источник излучения оптически сопряжен с зеркальным рефлектором с помощью дополнительно введенной оптической системы, состоящей из двух вогнутых и одного плоского зеркал, при этом первое вогнутое зеркало выполнено сферическим и в его фокусе размей5ен источник излучения, второе вогнутое зеркало выполнено цилиндрическим с образующей в сагиттальном сечении и его фокус смещен относительно центра зеркального рефлектора на расстояние г R«sini, где i - угол между осью входного окна рефлектора и осью введенной оптической системы, а плоское зеркало, расположенное перед входным окном зеркального рефлектора в ходе отраженных от второго вогнутого зеркала лучей, установлено с возможностью попорота в меридиональной плоскости.