Многоходовая оптическая система Советский патент 1993 года по МПК G01N21/01 

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а точнее к оптическим системам с отражающими поверхностями и может использоваться при разработке кювет многоканальных линий задержки, а также в высокоточных оптических измерительных устройствах, например, для определения коэффициентов отражения покрытий или для определения оптического поглощения различных веществ и материалов.

Цель изобретения - уменьшение аберраций системы без увеличения габаритов и без уменьшения оптической длины. Другой целью изобретения является увеличение оптической длины.

Поставленная цель достигается тем, что в известной многоходовой оптической системе, содержащей три вогнутых зеркала

одинакового радиуса кривизны г, причем, первое зеркало расположено на расстоянии I от второго и третьего зеркал, обращенных отражающими поверхностями к отражающей поверхности первого зеркала, противолежащие зеркала установлены на расстоянии I г/2, третье зеркало размещено в отверстии, выполненном во втором зеркале, причем центры их отражающих поверхностей совпадают, а фокус третьего зеркала находится на отражающей поверхности первого зеркала.

Для увеличения оптической длины в систему дополнительно введены четвертое и пятое вогнутые зеркала одинакового радиуса кривизны г с основными зеркалами, при; чем четвертое зеркало примыкает ко второму, а пятое - к первому, фокус четвертого зеркала расположен на отражающей

00

о

х| ОЭ -N О)

поверхности пятого, фокус которого находится в центре четвертого зеркала.

Уменьшение аберраций в предлагаемой системе достигается за счет увеличения радиусов кривизны зеркал, а также уменьшения угла падения лучей на отражающие поверхности. Увеличение оптической длины достигается за счет увеличения числа проходов.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена конструкция предлагаемой оптической системы и обозначенные окружностями области пересечения луча с поверхностями зеркал (цифры внутри окружностей соответствуют числу проходов луча между противолежащими зеркалами).

Многоходовая оптическая система содержит три вогнутых зеркала - первое, второе и третье - одинакового радиуса кривизньг г, причем второе и третье зеркала установлены на расстоянии I г/2 от первого зеркала. Центры отражающих поверхностей второго и третьего зеркал совпадают, а фокус третьего зеркала находится на отражающей поверхности первого зеркала. Кроме того, система содержит четвертое и пятое вогнутые зеркала одинакового радиуса кривизны гс основными зеркалами, причем четвертое зеркало примыкает ко второму, а пятое - к первому, фокус четвертого зеркала расположен на отражающей поверхности пятого, фокус которого находится в центре четвертого зеркала.

Изобретение поясняется чертежом.

Многоходовая оптическая система работает следующим образом.

Излучение, поданное на систему, попадает на второе зеркало (II), на котором засвечивает световую зону 1 (световая зона - область пересечения луча поверхностью зеркала) и фокусируется вторым зеркалом в точку 2 на поверхности первого зеркала. Далее луч вновь попадает на второе зеркало (зона 3), потом на первое зеркало ()(зона 4), которое его фокусирует в точку 5 на третьем зеркале III. Далее, пройдя световые зоны 6 и 7, луч вновь фокусируется вторым зеркалом в точку 8, полностью совпадающую с точкой 2. Отразившись от точки 8, пучок, после прохождения световых зон 9 и 10, снова фокусируется в точку 11 на третьем зеркале, совпадающую с точкой 5, и т.д. Первые 27 проходов луч распространяется, отражаясь только от первого, второго и

третьего зеркал, образуя на первом и втором зеркалах по два ряда световых зон. Далее вступают в работу четвертое (IV) и пятое (V) зеркала, наличие которых позволяет увеличить число отражений до полного заполнения световыми зонами полезной площади первого и второго зеркал и таким образом реализовать максимальную для данной конструкции оптическую длину.

Так как аберрации для наклонного пучка зависят от углы падения лучей на отражающую поверхность и ее кривизны, причем, чем больше углы падения и кривиз на отражающей поверхности, тем больше

значение аберраций, а в предлагаемой оптической системе используются зеркала с радиусом кривизны, вдвое большим, чем в прототипе, и кроме того, система работает при меньших, чем в прототипе, углах падения лучей на отражающие поверхности, то очевидно, что в системе достигается значительное уменьшение аберраций, что подтвердилось теоретическими расчетами и экспериментальной проверкой.

Формула изобретения

1. Многоходовая оптическая система, содержащая три вогнутых зеркала одинакового радиуса кривизны г, причем первое

зеркало расположено на расстоянии I от второго и третьего зеркал, обращенных отражающими поверхностями к отражающей поверхности первого зеркала, отличающаяся тем, что, с целью, уменьшения

аберраций оптической системы без увеличения габаритов и без уменьшения оптической длины, противолежащие зеркала установлены на расстоянии I г/2, третье зеркало размещено в отверстии, выполненном во втором зеркале, причем центры их отражающих поверхностей совпадают, а фокус третьего зеркала находится на отражающей поверхности первого зеркала.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения оптической длины, в систему дополнительно введены четвертое и пятое вогнутые зеркала одинакового радиуса кривизны г с основными зер- калами, причем четвертое зеркало примыкает ко второму, а пятое - к первому, фокус четвертого зеркала расположен на отражающей поверхности пятого, фокус которого находится в центре четвертого зеркала.

Использование: область оптического приборостроения в различных высокоточных оптических измерительных устройствах, например для определения коэффициентов отражения, оптической прозрачности материалов, а также при разработке пространственно-временных модуляторов света и систем обработки оптической информации: оптических корреляторов, устройств для повышения контраста получаемых изображений и т.п. Сущность изобретения: оптическая система содержит три вогнутых зеркала одинакового радиуса кривизны г, третье зеркало установлено в отверстии, выполненном во втором зеркала, оба они расположены на расстоянии I г/2 от первого зеркала, а их центры совпадают; кроме того, введены четвертое и пятое вогнутые зеркала того же радиуса кривизны г, причем четвертое зеркало примыкает ко второму, а пятое - к первому. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.