Призма прямого зрения Советский патент 1991 года по МПК G02B5/04 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно кустрой- ству призм прямого зрения, предназначенных для спектроскопических исследований.

Известны призмы прямого зрения, допускающие их использование в качестве оптических элементов нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). Такие призмы имеют в плоскости падения конфигурацию четырехугольника, стороны которого являются сечениями четырех граней, две из которых - грань полного внутреннего отражения (ПВО) и нерабочая грань, имеющая общие ребра с входной и выходной гранями, наклоненными к грани ПВО, взаимно параллельны.

Ввиду того, что в этой призме входная и выходная грани неперпендикулярны к грани ПВО, угол падения на грань ПВО зависит

от значения показателя преломления призмы и изменяется из-за дисперсии оптической среды призмы. Кроме того, при этом происходит сдвиг лучей вдоль грани ПВО, особенно заметный при малых углах падения на грань ПВО, необходимых для получения с помощью высокопреломляющих призм контрастных спектров. Существенными недостатками этой призмы является также то, что при ее использовании возникает хроматическая абберрация пучка, а общее пропускание уменьшается с уменьшением угла падения на грань ПВО.

Указанные недостатки устранены в призмах прямого зрения, входная грань которых перпендикулярна грани ПВО.

Известная призма Аббе имеет пять рабочих граней, в том числе входную и выходную, перпендикулярные одной из трех отражао.

00

ю чэ о о

тельных граней, тогда как две другие имеют общее ребро и являются гранями ПВО. Отражательная грань, перпендикулярная входной грани, становится гранью ПВО, когда показатель преломления призмы п 2, Призма состоит из двух или трех компонентов с показателем преломления п, склеенных или посаженных на оптический контакт.

Известная призма имеет сравнительно больше габариты, что, в частности затрудняет ее применение при исследовании образцов.

Целью изобретения является уменьшение габаритов призмы.

Призма прямого зрения, содержащая взаимно параллельные входную и выходную грани, атакжетри плоских поверхности полного внутреннего отражения, одна из которых перпендикулярна входной и выходной граням, а две других составляют с этими гранями равные углы, причем призма выполнена зеркально-симметричной относительно плоскости, проходящей посередине между входной и выходной гранями, выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, содержащего четвертую плоскую поверхность полного внутреннего отражения, перпендикулярную к входной и выходной граням, и составленного из четырех трехгранных призм, контактирующих между собой по диагональным плоскостям параллелепипеда, причем входная и выходная трехгранные призмы имеют в основании равносторонний треугольник и выполнены из материала с показателем преломления По, две другие трехгранные призмы выполнены из материала с показателем преломления п, а указанные показатели преломления связаны соотношением

0,866п0 п 2,

а высота входной и выходной граней призмы равна т,, где а - размер светового отверстия призмы.

Поскольку угол падения света на грани, предназначенные для контакта с объектом, составляет 30°, из закона преломления следует, что показатель преломления п компонента, содержащего эту грань, должен быть не менее двух, чтобы в отсутствии контакта с объектом на этой грани происходило ПВО. Поскольку входная (выходная) призма должна обеспечивать ПВО на границе с призмой, находящейся с контакте с объектом, показатель преломления последней п должен быть меньше показателя преломления входной призмы на величину, определяемую из закона преломления n0sln60° n, при угле падения света на границу раздела 60°. Таким образом, 0,В66п0 :п 2.

Отличительные признаки придают призме прямого зрения новые свойства, что позволяет считать предложение соответствующим критерию существенные отличия.

На чертеже изображена призма прямого зрения.

Призма состоит из четырех компонентов, два из которых представляют собой равносторонние трехгранные призмы 1 и 2

0 с показателем преломления п0, одна из граней которых является входной.3 или выходной 4 гранью призмы прямого зрения, а две другие грани совмещены с гранями двух остальных компонентов - трехгранных призм

5 5 или 6 с показателем преломления п, свободные грани которых 7 и 8 предназначены для контакта с объектом исследования и перпендикулярны к входной грани призмы прямого зрения.

0 Призма может быть изготовлена из германия (входная и выходная призма) и арсе- нида галлия (призмы, предназначенные для контакта с объектом исследования).

Призма работает следующим образом.

5 Луч в, являющийся осевым лучом верхней половины светового пучка шириной t-макс, падающего на равностороннюю трехгранную призму 1, проходит ее входную грань 3 и, испытав ПВО на границе раздела

0 между призмами 1 и 5, направляется к свободной грани ПВО 7 трехгранной призмы 6, после отражения от которой направляется в равностороннюю трехгранную призму 2, где испытывает ПВО от границы раздела

5 между призмами 5 и 2 и покидает призму прямого зрения через выходную грань 4, оставаясь на одной прямой с падающим на призму прямого зрения лучом в.

Луч с, являющийся осевым лучом ниж0 ней половины светового пучка шириной 1макс, падающего на равностороннюю трехгранную призму 1, проходит ее входную грань 3 и, испытав ПВО на границе раздела между призмами 1 и 6, направляется к сво5 бодной грани ПВО 8 трехгранной призмы 5 после отражения от которой направляется в равностороннюю трехгранную призму 2, где испытывает ПВО от границы раздела между призмами 6 и 2 и покидает призму

0 прямого зрения через выходную грань 4, оставаясь на одной прямой с падающим на призму прямого зрения лучом с.

Введение формы призмы в виде прямоугольного параллелепипеда, содержащего

5 четвертую поверхность полного внутреннего отражения, перпендикулярную входной и выходной граням, и составленного из четырех трехгранных призм, контактирующих между собой по диагональным плоскостям параллелепипеда, причем входная и выходная трехгранные призмы имеют в основании равносторонний треугольник и выполнены из материала с показателем преломления По, две другие трехгранные призмы выполнены из материала с показателем преломления п, указанные показатели преломления связаны соотношением 0,86бп0 п 2,

а высота входной и выходной граней призмы равна размеру светового отверстия призмы, позволяет уменьшить габариты призмы и образцов исследования. Формула изобретения Призма прямого зрения, содержащая взаимно параллельные входную и выходную грани, а также три плоских поверхности полного внутреннего отражения, одна из которых перпендикулярна к входной и выходной граням, а две других составляют с этими гранями равные углы, причем призма выполнена зеркально-симметричной относительно плоскости, проходящей посереди-; не между входной и выходной гранями, о тличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов призмы, она выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, содержащего четвертую плоскую поверхность

полного внутреннего отражения, перпендикулярную к входной и выходной граням, и составленного из четырех трехгранных призм, контактирующих между собой по диагональным плоскостям параллелепипеда,

причем входная и выходная трехгранные призмы имеют в основании равносторонний треугольник и выполнены из материала с показателем преломления п0, две другие трехгранные призмы выполнены из материала с показателем преломления п, а указанные показатели преломлений связаны соотношением

0,866п0 п 2, а высота входной и выходной граней призмы равна

1макс а,

где а - размер светового отверстия призмы.

Изобретение относится к призмам прямого зрения, предназначенным для спектроскопических исследований. Цель изобретения - уменьшение габаритов призмы Аббе. Призма, содержащая взаимно параллельные входную и выходную грани, а также три плоских поверхности полного внутреннего отражения (ПВО), одна из которых перпендикулярна входной и выходной граням, а две другие составляют с этими гранями равные углы, причем призма зеркально-симметричнаотносительно плоскости, проходящей посредине между входной и выходной гранями, выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, содержащего четвертую поверхность ПВО, перпендикулярную входной и выходной граням, и составленного из четырех трехгранных призм, контактирующих между собой по диагональным плоскостям параллелепипеда. Причем входная и выходная трехгранные призмы имеют в основании равносторонний треугольник и выполнены из материала с показателем преломления По, две другие трехгранные призмы выполнены из материала с показателем преломления п, указанные показатели преломления связаны соотношением 0,866n0 n 2, a высота входной и выходной граней призмы равна 1макс а, где а - размер светового отверстия призмы. 1 ил. н Ю (Л С