Оптическая система для объединения пучков излучения

 

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ ПУЧКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащая призму, снабженную отражающим покрытием, и конденсоры, оптические оси которых составляют с поверхностью указанного покрытия равные углы, а точки фокусов, прйна хлежат этой по вёрхности, о Т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения ширины зоны раздела при суммировании пучков излучения, н нее введена вторая призма , контактирующая с первой, отражаю щее покрытие расположено между кон .тактирующими гранями призм и занимает часть световой зоны этих граней, а точки фокусов конденсоров примыкают одна к другой и к границе этого покрытия или совмещены одна с другой и с указанной границей в центре контактирующих граней призм. СО 4;

4014 A

СОЮЗ OOBETCHHX

COlgW

РЕСПУБЛИК

0% Oij з1яп G 02 В 27/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ ДВИДВТВ\ЬС (ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 358801 2/18-10 (22) 03.05.83 (46) 23.05.84. Бюл. Ф 19 (72) Г.Д. Березин, В.Л. Лазарев и. В.М. Прокопьев (71) МВТУ им. Н.Э. Баумана (53) 535.315(088. 8) (56) 1. Островский Ю.И. Голография и ее применение. Л., "Наука", 1973, e.. 81.

2.. Цуккерман С.Т., Гридин А.С.

Управление машинами при помощи оптического луча. Л., "Машиностроение",:

1969, с. 161-163 (прототип). (54)(57). ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ

ОБЪЕДИНЕНИЯ ПУЧКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащая призму, снабженную отражающим

:покрытием, и конденсоры, оптические оси которых составляют с поверхностью указанного покрытия равные углы, а точки фокусов, принадлежат этой поверхности, о т л и.ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения ширины зоны раздела при суммировании пучков излучения, в нее введена вторая призма, контактирующая с первой, отражающее покрытие. расположено между контактирующими гранями призм и занимает часть световой зоны этих граней, а точки фокусов конденсоров примыкают одна к другой и к границе этого покрытия или совмещены одна с другой и с указанной границеИ в центре контак- Я тирующих граней призм.

014 2

Недостатком известного устройства является то, что приборы с его применением имеют зону нечувствительности вследствие конечной толщины проекции ребра призмы, определяемой минимальной технологически достижимой толщиной его выполнения. 55

Кроме того, применение устройств этого типа в двухкоординатных ПУЛ со сканированием, например крестоf 1094

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах, где требуется объединить излучение нескольких источников, например, в прожекторах приборов дистанционного. управления машинами при помощи оптического луча (ПУЛ).

Известна оптическая система для объединения пучков излучения, выпол- 10 ненная в виде плоско-параллельной пластины со .светоделительншм покрытием, которая установлена под одинаковыми углами к осям объединяемых пучков (1 g. 15

Недостатком такой конструкции является наличие световых потерь, возникающих в процессе объединения.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является 20 оптическая система для объединения пучков излучения, содержащая призму, снабженную отражающим покрытием, и конденсоры, оптические оси которых составляют с поверхностью указанного 25 .покрытия равные углы, и точки фокусов принадлежат этой поверхности 2 3.

В этой системе призма выполнена прямоугольной, а отражающее покрытие нанесено на ее катетные грани. При 30 этом объединяемая пара пучков фокусируется соответственно двумя конденсорами в одну точку, лежащую на образованном отражающими гранями ребре призмы.

Известное устройство, установлен. ное перед объективом, позволяет получить в плоскости приема излучения, например в плоскости приемного пункта ПУЛ, оптически сопряженной с 40 плоскостью фокусировки конденсоров, иэображение в виде двух световых полей, разграниченных проекцией укаэанного ребра. Причем объединение пучков осуществляется в такой систе- 45 ме практически без потерь, что выгод но"отличает ее от предыдущей конструкции. образным пучком, требует применения четырех щелевых источников излучения (хотя, по существу, необходимы всего два) и, соответственно, увеличения до четырех числа конденсоров и зеркальных граней призмы, имеющей в этом случае форму пирамиды, вершина которой, образованная зеркальными гранями, обращена в сторону Ьбъектива ПУЛ, и лежит. на его оптической оси. Это ведет к неоправданному усложнению конструкции и юстировке прибора в целом.

Цель изобретения — уменьшение ширины зоны раздела при суммировании пучков излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическую систему для объединения пучков излучения, содержащую призму, снабженную отражающим покрытием, и конденсоры, оптические оси которых составляют с поверхностью указанного покрытия равные углы, а точки фокусов принадлежат этой поверхности, введена вторая призма, контактирующая с первой, отражающее рокрытие расположено между контактирующими гранями призм и занимает часть световой зоны этих граней, а точки фокусов конденсоров примыкают одна к другой и к границе этого покрытия или совмещены одна с другой и с указанной границей в центре контактирующих граней призм.

На фиг. 1 представлена оптическая ! схема одного из возможных вариантов выполнения предлагаемой системы и ход лучей в ней; на фиг. 2 и 3 — некоторые возможные варианты расположения отражающего покрытия (заштрихованные участки) на части одной из контактирующих граней призм и положение фокусов конденсоров на этой грани.

Оптическая система для объединения пучков излучения содержит две контактирующие между собой призмы

1 и 2 и два фокусирующих конденсатора 3 и 4. Между контактирующими гранями призм 1 и 2 .расположено отражающее покрытие 5, выполненное, например на части одной из них — грани 6.

Оптические оси конденсоров 3 и 4 составляют с поверхностью частично покрытой грани 6 равные углы, а точки их фокусов 7 и 8 принадлежат этой поверхности. При этом в варианте нанесения отражающего покрытия 5 на половину грани 6 (фиг. 2) точки фокусов 7 и 8 примыкают одна к дру1

3 1094 гой и к границе 9 этого покрытия, а в варианте нанесения секторов (фиг.3) указанные точки-7 и 8 совмещены одну с другой и находятся на границе 9 покрытия 5. В обоих случаях точ- ки 7 и 8 расположены в. центре грани 6. Следует отметить также, что в варианте, изображенном иа фиг. 3, симметричные сектора нокрытия 5 могут быть нанесены на обе контакти-. 1р рующие грани призм 1 и 2..

Предлагаемое техническое решение принципиально позволяет также .осуществить пространственное суммирова" ние произвольного конечного числа световых пучков путем увеличения количества конденсоров и контактирующих призм.

Система работает следующим об- щ разом.

Конденсоры 3 и 4 фокусируют излучение источников (не показаны), т.е. строят их первичное, изображение, в плоскостях, проходящих через центр 25 грани 6. Далее часть пучка, сформированного конденсором 3, проходит в направлении объектива (не показан) через прозрачные участки покрытия 5, которое выполняет в предлагаемом устройстве функции полевой диафрагмы.

Одновременно из конденсора 4 в объектив проходит излучение, отраженное зеркальными участками покрытия 5. В плоскости проекции объектива, проходящей через точку, сопряженную с

35 центром грани 6, формируется вторичное изображение источников излучения,. конфигурация которого определяется формой и взаимной ориентацией 40 как собственно источников, так и покрытия 5. Так, например, нанеся зеркальное покрытие на половину грани 6, как это показано на фиг. 2, получим систему, эквивалентную известной. . 4

В то же время, используя конфигурацию покрытия 5 (фиг. 3) совместно с щелевыми источниками излучения, ориентированными как показано на фиг. 3

014 4 пунктиром, получим результирующий пучок с крестообразным поперечным сечением.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного тем, что применение его, например, в двухкоординатных ПУЛ с крестообразным сечением пучка позволяет уменьшить по крайней мере на порядок зону нечувствительности прибора в центре поля, поскольку на практике допуск на изготовление кромок, т.е. границ зеркального покрытия, например, путем вакуумного осаждения слоя алюминия через маску, выполненную методом травления по фотошаблону, составляет

+0,0025 мм. В то же время технологически возможная минимальная толщина ребра призмы известной системы равна 0,02-0,03 м .

Подрезка кромок покрытия алмазным резцом, аналогичная по сути гравировке шкал, позволяет еще более сузить допуск на изготовление этих кромок s предлагаемом устройстве, доведя его до +0,001 мм.

Кроме того, сектора покрытия, выполненные на смежных гранях соседних призм, могут быть совмещены вершинами в процессе сборки призм в блок (составную призму) с точностью,соответствующей точности поперечной наводки визирного микроскопа. При увеличении микроскопа, равном 80 Х (микроскоп малого увеличения), эта точ- ность составляет 0,005-0,009 мм.

Применение микроскопа с большим увеличением позволит существенно умень.шить зазор между секторами в предлагаемой системе, а следовательно, и зону нечувствительности ПУЛ.

Таким образом, ширина зоны раздела при суммировании пучков рассмотренной системой оказывается существенно меньшей этой ширины в известной системе, благодаря чему соответственно уменьшается и зона нечувствительности приборов, для которых предназначена эта система.

1094014 .

Составитель В. Кравченко

Техред . Ж.Кастелевич Корректор 0.Билак

Редактор А. Шандор

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3422/38 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1-35, Раувская наб., д. 4/5