Приемная оптическая система Советский патент 1991 года по МПК G02B27/58 G02B5/30 

Изобретение относится к оптике и может найти применение в информационных оптико-электронных системах, предназначенных для cbopa, обработки, воспроизведения на видеоконтрольном устройстве или для записи в запоминающем устройстве информации о структуре яркостных полей излучения в различных участках спектра.

Цель изобретения - увеличение разрешающей способности приемной оптиче- ской системы в информационных оптико-электронных системах при одновременном упрощении конструкции и юстировки.

На фиг.1 представлена оптическая схе- ма устройства; на фиг.2 - распределение поля на выходе поляризационного блока вдоль диаметра, ориентированного под углом f45° к осям х у, при взаимно параллельной ориентации плоскостей пропускания всех поляризаторов; на фиг.3-то же, но при развороте второго поляризатора на 90°; на фиг.4 - распределение поля в задней фокальной плоскости оптической системы вдоль оси х для случая, когда исходное из- лучение когерентно.

Приемная оптическая система содержит последовательно установленные и оптически сопряженные поляризационный блок 1 и объектив 2. Поляризационный блок 1, в свою очередь, состоит из последовательно расположенных по ходу пучкаперво- го линейного поляризатора 3, первого преобразователя 4 поляризации, выполненного в виде клина 5 из оптически активного вещества, который дополнен до плоскопараллельной пластинки аналогичным клином 6 из оптически неактивного материала, второго линейного поляризатора 7, второго преобразователя 8 поляризации, идентич- ного преобразователю 4 и состоящего из оптически активного клина 9, ориентиро- ванного ортогонально клину 5 и дополненного до плоскопараллельной пластины клином 10, третьего линейного поляризатора 11, причем плоскости пропускания линейных поляризаторов 3, 7 и 11 в исходном положении параллельны.

Показатель преломления оптически неактивного материала, например стекла, клиньев б, 10 равен среднему геометрическому показателей преломления для лучей, поляризованных по кругу вправо и влево, для оптически активного вещества, например кристаллического кварца, клиньев 5 и 9. Толщина Н плоскопараллельных пластин 4

Л

и 8 определяется соотношением Н -г. где

р вращательная способность оптически активного вещества. Второй поляризатор 7

может быть выполнен с возможностью вращения вокруг оптической оси системы.

Приемная оптическая система работает следующим образом.

Падающее излучение поляризуется линейным поляризатором 3 так, что каждый луч пучка излучения является линейно поляризованным в вертикальном направлении. Преобразователь 4 поляризации поворачивает плоскость линейной поляризации каждого луча линейно поляризованного пучка на угол, пропорциональный удалению этого луча от вершины клина 5 преобразователя. Изменение угла поворота происходит в вертикальном направлении. Далее излучение поступает на линейный поляризатор 7, пропускание которого в каждой точке с координатой X в вертикальном направлений пропорционально sin2(jrx/L).

Излучение на выходе поляризатора 7 линейно поляризовано в вертикальном направлении. Преобразователь 8 поворачивает плоскость линейной поляризации каждого луча на угол, пропорциональный удалению этого луча от вершины клина 9 преобразователя, но уже в горизонтальном направлении. И, наконец, излучение поступает на поляризатор 11, пропускание которого в каждой точке с координатой у в горизонтальном направлении пропорционально sin2(jry/L). В результате распределение интенсивности излучения в поперечном сечении пучка на выходе оптического поляризационного блока 1 будет иметь вид

F (х ,у ) sin

2 л:х

sin

|2яу

LL .

где F(x,y) - распределение интенсивности на входе поляризационного блока 1,обычно являющееся равномерным. Таким образом, изменение распределения интенсивности по поперечному сечению пучка осуществляется в двух взаимно перпендикулярных пло- скостях. При этом преобразователь поляризации 4 с поляризатором 3 и анализатором (поляризатором) 7 формирует рас- пределение интенсивности пучка в вертикальной плоскости, а преобразователь поляризации 8, повернутый относи- , тельно преобразователя 4 на 90°, совместно с поляризатором 7 и анализатором (поляризатором) 11 формирует распределение интенсивности пучка в горизонтальной плоскости. Центральный луч пучка в поляризационном блоке полностью гасится (фиг.2). Затем излучение поступает на объектив 2 и фокусируется в его фокальной плоскости на приемной площадке фотопри§мника.

Если обеспечить возможность вращения линейного поляризатора 7 вокруг оптической оси Z, то можно плавно регулировать разрешающую способность оптической системы. В частности, если повернуть поляри- затор 7 на 90° так, что он окажется скрещенным с поляризаторами 3 и 11, то распределение интенсивности на входе объектива 2 имеет вид, показанный на фиг.З, с максимумом в центре и спадом по краям.

На фиг.4 представлены результаты вычислений распределения поля в фокальной плоскости объектива 2. где это распределение представляет собой функцию рассея- ния точки. Функции рассеяния точки на фиг.4 соответствуют следующим условиям:

I- поляризационный блок отсутствует;

II- плоскости пропускания поляризаторов параллельны;

III- плоскость пропускания поляризатора 7 развернута на 90°.

Формула изобретения 1. Приемная оптическая система, состоящая из поляризационного блока, включаю- щего расположенные последовательно первый поляризатор, первый преобразователь поляризации, второй поляризатор, и объектива, отличающаяся тем, что с целью увеличения разрешающей способно- сти приемной оптической системы в информационных оптикоэлектронных системах при одновременном упрощении конструкции и юстировки в поляризационный блок за вторым поляризатором по ходу пучка введены второй преобразователь поляризации и третий поляризатор, причем каждый из поляризаторов выполнен линейным, а оси их пропускания в исходном положении параллельны, каждый из преобразователей поляризации, ориентированных взаимно ортогонально, выполнен в виде клина из оптически активного вещества и дополнен до плоскопараллельной пластинки аналогичным клином из оптически неактивного материала, показатель преломления которого равен среднему геометрическому пока- зателю преломления для лучей, поляризованных по кругу вправо и влево, для оптически активного вещества, а толщина Н плоскопараллельных пластин, до которых дополнен каждый из преобразователей поляризации, определяется соотношением Н п/р , rflej)- вращательная способность оптически активного вещества.

2. Оптическая система по п.1,отл ича- ю щ а я с я тем, что. с целью плавного регулирования разрешающей способности, второй поляризатор выполнен с возможностью вращения вокруг оптической оси системы.

Изобретение относится к оптике и может найти применение в информационных оптико-электронных системах. Цель изобретения - увеличение разрешающей способности приемной оптической системы в информационных оптико-электронных системах при одновременном упрощении конструкции и юстировки. В приемной оптической системе, содержащей последовательно установленные и оптически сопряженные поляризационный блок 1 и объектив Фиг I 2. поляризационный блок 1 выполнен в виде трех установленных последовательно по ходу пучка и параллельно ориентированных в исходном положении линейных поляризаторов 3, 7, 11 и установленных между ними и ориентированных ортогонально друг другу двух линейных преобразователей 4 и 8 поляризации, выполненных в виде клина 5 или 9 соответственно из оптически активного вещества, дополненного до плоскопараллельной пластинки аналогичным клином 6 или 10 из оптически неактивного материала, показатель преломления которого равен среднему геометрическому показателей преломления оптически активного вещества для левоциркулярной и правоциркулярной поляризации Причем каждый из преобразователей 4, 8 поляризации обеспечивает поворот плоскости поляризации осевого луча пучка на 90° Поляризатор 7 может быть выполнен с возможностью вращения вокруг оптической оси системы, благодаря чему обеспечивается возможность плавного регулирования разрешающей способности. 1 з.п ф-лы, 4 ил. (Л С // о ел о ю о

Фиг . 2

Фиг 3

0,027

0,982 7 Х/Хмакс

Фиг. Ц