Способ получения асферической линзы из лейкосапфира

Изобретение может быть использовано при изготовлении асферических линз, применяемых в оптических системах, работающих в ультрафиолетовой, видимой и ИК-областях спектра. Способ включает изготовление заготовки в форме полусферы или полусферического сегмента путем пластической деформации плоскопараллельной пластинки из Z-среза кристалла, формирование асферической входящей поверхности линзы путем удаления с заготовки материала согласно уравнению осевого сечения поверхности следующего вида:

где x1=x/R - координата, совпадающая с осью симметрии детали и осью вращения, y1(x1)=y/R - координата, перпендикулярная x1, R - радиус входящей поверхности заготовки линзы, n1, n2 - показатели преломления обыкновенных лучей при коротковолновой и длинноволновой границах длины волны излучения, соответственно. Вогнутая поверхность линзы - полусфера с радиусом r=R-h, где h - толщина заготовки. Технический результат - получение минимальной частотной дисперсии двулучепреломления в диапазоне прозрачности материала для немонохроматического пучка света. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии получения линз оптических систем современных оптических, оптоэлектронных и лазерных приборов, работающих в ультрафиолетовой, видимой и ИК-областях спектров, и может быть использовано для получения линз из лейкосапфира для немонохроматических пучков лучей, обладающих минимальной частотной дисперсией двулучепреломления.

В настоящее время объективы, в которых применяются кристаллические детали, все шире используются при разных длинах волн излучения или в широком диапазоне прозрачности излучения с сохранением необходимых характеристик. Однако для элементов сложной формы из лейкосапфира основным ограничением применения является двойное лучепреломление. Асферическая линза из лейкосапфира за счет изменения условий преломления падающего пучка лучей позволяет уменьшить угол между необыкновенным лучом и оптической осью кристалла в заданном диапазоне длин волн и рабочей апертуре детали, т.е. снизить двулучепреломление и расширить «мультиспектральность» элемента.

Известен способ получения оптических линз путем пластической деформации изгиба пластинок из Z-среза кристаллов Al2O3 полусферическим пуансоном или пуансоном в виде сферического сегмента и ориентации оси симметрии заготовки по оптической оси линзы при последующих технологических операциях (патент РФ №2285757, опубл. 20.10.2006 по индексу МПК С30В 33/00). Указанным способом получить линзу из лейкосапфира с минимальной частотной дисперсией двулучепреломления невозможно, т.к. способ не позволяет учесть частотную дисперсию показателей преломления лейкосапфира.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения оптических линз из монокристаллов, включающий изготовление вогнуто-выпуклой заготовки путем пластической деформации изгиба пластинок из Z-среза кристаллов Аl2О3, совмещение оптической оси линзы и оси симметрии заготовки, формирование асферической входящей поверхности линзы, которая обеспечивает после преломления прохождение обыкновенного и необыкновенного лучей вдоль оптической оси кристалла в данной точке поверхности при падении параллельного пучка лучей по оси симметрии детали (см. патент РФ №2313809, опубл. 27.12.2007 по индексам МПК G02B 1/02, B29D 11/29).

Данным способом получают вогнуто-выпуклую линзу для монохроматического света (параллельного пучка лучей, направленных по оси симметрии) без двулучепреломления, прозрачную в области 25000-2000 см-1. Однако указанный способ не позволяет получать линзу с минимальной частотной дисперсией двулучепреломления для широкого диапазона длин волн излучения для немонохроматического света.

Задачей предлагаемого технического решения является получение линзы из лейкосапфира с минимальной частотной дисперсией двулучепреломления в диапазоне прозрачности материала для немонохроматического пучка света, направленного по оси симметрии детали.

Технический результат достигается за счет формирования асферической поверхности линзы, обеспечивающей наименьший угол между необыкновенными лучами и направлением оптической оси кристалла по апертуре линзы, используя уравнение осевого сечения асферической поверхности соответствующего вида.

Таким образом, задача изобретения достигается способом получения асферической линзы из лейкосапфира, включающим изготовление вогнуто-выпуклой заготовки путем пластической деформации изгиба плоскопараллельных пластинок из Z-среза кристаллов лейкосапфира пуансоном в виде сферического сегмента, далее входящую поверхность линзы формируют с помощью методов удаления с заготовки избыточного слоя материала как асферическую поверхность, а оптическую ось линзы совмещают с осью симметрии заготовки, в котором, в отличие от прототипа, формируют асферическую поверхность линзы, обеспечивая наименьший угол между необыкновенными лучами и направлением оптической оси кристалла по апертуре линзы, используя уравнение осевого сечения асферической поверхности:

где x1=x/R - координата, совпадающая с осью симметрии детали, y1(x1)=y/R - координата, перпендикулярная оси x1;

R - радиус выпуклой входящей поверхности заготовки линзы;

n1, n2 - показатели преломления обыкновенных лучей при λ1 и λ2;

λ1 - коротковолновая граница длины волны излучения;

λ2 - длинноволновая граница длины волны излучения.

Соответственно, вогнутая поверхность линзы - это полусфера с радиусом r=R-h, где h толщина заготовки.

Асферическая линза из лейкосапфира, обладающая минимальной частотной дисперсией двулучепреломления, изготовлена по вышеописанному способу.

Получение новой конструкции асферической линзы из лейкосапфира указанным способом позволяет обеспечить уникальные свойства кристаллической оптической линзы, в которой падающий параллельный пучок неполяризованных лучей, направленный по оси симметрии линзы, после преломления на входящей поверхности линзы образует необыкновенный луч, который распространяется под углом р к направлению оптической оси кристалла для данной точки поверхности. При изменении длины волны излучения изменяется угол преломления луча в заданной точке поверхности и соответственно изменяется угол р. Однако форма входящей поверхности линзы сформирована таким образом, что минимизирует изменение угла р в широком диапазоне длин волн излучения по всей апертуре линзы. Минимизация угла р, обуславливающего двулучепреломление в линзе из лейкосапфира, обеспечивается тем, что при малых длинах волн излучения (λ1) угол падения лучей подобран так, что необыкновенный луч отклоняется от оптической оси кристалла по часовой стрелке (угол р положительный), при больших длинах волн отклонения необыкновенного луча против часовой стрелки получаем отрицательный угол р. Чем меньше диапазон изменения длин волн излучения, тем меньше угол отклонения необыкновенного луча от оптической оси кристалла, и соответственно, двойное лучепреломление асферической линзы из лейкосапфира для немонохроматического света.

На чертеже представлена схема части асферической линзы с минимальной частотной дисперсией двулучепреломления в плоскости, проходящей через ось симметрии детали линзы, здесь показано преломление луча, падающего параллельно оси симметрии детали на входящую поверхность линзы, где: 1 - асферическая линза; Z - оптическая ось кристалла; 2 - входящая выпуклая поверхность линзы; 3 - выходящая вогнутая поверхность линзы; 4 - падающий луч на входящую поверхность 2; 5 и 6 - необыкновенные лучи. Углы p1 и р2 образованы между необыкновенными лучами 5 и 6 и оптической осью кристалла Z, соответственно после преломления в данной точке входящей поверхности 2 линзы.

Конкретный пример получения асферической линзы с минимальной частотной дисперсией двулучепреломления для немонохроматического света, т.е. диапазона длин волн от λ1=0,535 мкм до λ2=4,206 мкм. Из кристалла лейкосапфира изготавливают диск из Z-среза, который подвергают пластической деформации изгиба и получают полусферическую заготовку линзы с радиусом выпуклой входящей поверхности R=38 мм. Далее заготовку толщиной h=6,0 мм обрабатывают путем удаления избыточного материала методом шлифовки и полировки до получения входящей асферической поверхности, соответствующей в сечении уравнению:

где х(мм) - координата, совпадающая с осью симметрии детали, у(мм) - координата, перпендикулярная х, а вторую вогнутую поверхность линзы формируют как полусферическую с радиусом 32 мм.

Полученная асферическая линза является линзой с минимальной частотной дисперсией двулучепреломления для диапазона длин волн излучения от λ1=0,535 мкм до λ2=4,206 мкм, т.е. для видимой и ИК-области спектра.

При падении немонохроматического пучка лучей по оси симметрии линзы после преломления на входящей поверхности линзы необыкновенный луч образует минимальный угол р для разных длин волн излучения, что обуславливает минимум двойного лучепреломления по апертуре линзы.

Линзы, полученные по разработанному способу, являются уникальными оптическими элементами для оптических систем современных приборов, работающих в ультрафиолетовой, видимой и ИК-областях спектра.

Способ получения асферической линзы из лейкосапфира, включающий изготовление вогнуто-выпуклой заготовки путем пластической деформации изгиба плоскопараллельной пластины из Z-среза кристаллов лейкосапфира пуансоном в виде сферического сегмента, далее входящую поверхность линзы формируют с помощью методов удаления с заготовки избыточного слоя материала как асферическую поверхность, оптическую ось линзы совмещают с осью симметрии заготовки, отличающийся тем, что заготовку изготавливают в форме полусферы или полусферического сегмента, а сформированная асферическая поверхность линзы обеспечивает наименьший угол между необыкновенными лучами и направлением оптической оси кристалла по апертуре линзы, причем уравнение осевого сечения асферической поверхности имеет следующий вид:

где x1=x/R - координата, совпадающая с осью симметрии детали, y1(x1)=y/R - координата, перпендикулярная оси x1, R - радиус входящей поверхности заготовки линзы, n1 и n2 - показатели преломления обыкновенных лучей при коротковолновой и длинноволновой границах длины волны излучения, соответственно, при этом вогнутая поверхность линзы представляет собой полусферу с радиусом r=R-h, где h толщина заготовки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам формирования силиконового гидрогеля, служащего материалом для контактных линз. Предложен способ формирования силиконового гидрогелевого материала, включающий этапы: получения смеси полимеризуемых компонентов, содержащей по меньшей мере один гидрофильный компонент и по меньшей мере один силиконовый компонент, где по меньшей мере один полимеризуемый компонент содержит по меньшей мере одну гидроксильную группу, причем дополнительно смесь включает борат в количестве, достаточном для уменьшения времени отверждения по сравнению с идентичной смесью, не содержащей боратов; отверждения смеси для получения отвержденного силиконового гидрогелевого материала.

Изобретение относится к офтальмологическим устройствам. Предложен способ изготовления мягкой силиконовой гидрогелевой контактной линзы, которая обладает способностью доставлять гидрофобный обеспечивающий комфорт агент во время ношения.

Способ получения фотохромных гидрогелевых контактных линз включает дозирование на переднюю часть формы для литья первой композиции гидрогелевой линзы, содержащей мономер контактной линзы и фотохромный материал; дозирование поверх первой композиции второй композиции гидрогелевой линзы, причем первая композиция имеет большую вязкость, чем вторая композиция; расположение второй части формы для литья в непосредственной близости к первой части формы для литья так, чтобы они образовывали полость с первой и второй композициями, и отверждение первой и второй композиций с образованием гидрогелевой контактной линзы, имеющей фактическую сагиттальную глубину в пределах около 100 мкм от сагиттальной глубины образца.

Изобретение относится к амфифильным полисилоксановым преполимерам, применимым для изготовления гидрогелевых контактных линз. Предложен амфифильный полисилоксановый преполимер, который содержит гидрофильные мономерные звенья, образованные по меньшей мере из одного гидрофильного винилового мономера; полисилоксановые сшивающие звенья, образованные из по меньшей мере из одного полисилоксанового сшивателя, содержащего не менее двух концевых этиленовоненасыщенных групп; висячие полисилоксановые цепи, каждая из которых содержит концевую этиленовоненасыщенную группу; и звенья-переносчики цепи, образованные из реагента-переносчика цепи, не являющегося реагентом радикальной полимеризации с обратимым переносом цепи.

Иммерсионная композиция содержит тетрагидрофуран и сополимер винилхлорида, винилацетата и дифенил при следующем соотношении компонентов в вес.%: тетрагидрофуран - 70-81; сополимер винилхлорида (90%) и винилацетата (10%) - 15-20; дифенил - 4-10.

Изобретение относится к сополимерному материалу для офтальмологического устройства и к интраокулярной линзе, включающей указанный сополимерный материал. Сополимерный материал включает один или более арилакриловых гидрофобных мономеров в качестве основных мономеров, образующих устройство, макромерную добавку, снижающую липкость, и добавку, снижающую бликование.

Настоящее изобретение относится к материалам для офтальмологических или оториноларингологических устройств. Описан полимерный материал для офтальмологических или оториноларингологических устройств, содержащий а) 50-93% (в/в) полимеризуемого мономера следующей структуры: в которой: А представляет собой Н или CH3; В представляет собой (СН2)m или [O(СН3)2]z; m равно 2-6; z равно 1-10; Y отсутствует или представляет собой О, S или NR′, при условии, что если Y представляет собой О, S или NR′, то В представляет собой (СН2)m; R′ представляет собой Н, CH3, Cn′H2n′+1 изо-OC3H7, C6H5 или CH2C6H5; n′=1-10; w равно 0-6, при условии, что m+w≤8; и D представляет собой Н, Cl, Br, C1-C4 алкил, C1-C4 алкокси, C6H5 или CH2C6H5; b) 1-5% (в/в) высокомолекулярного линейного полиэтиленгликолевого компонента следующей структуры: в которой: X, X′ независимо отсутствуют или представляют собой О или NH; R, R′ независимо отсутствуют или представляют собой (СН2)p; p=1-3; Q, Q′ независимо отсутствуют или представляют собой C(=O)NHCH2CH2O; А′=Н или СН3; G представляет собой Н, C1-C4 алкил или R′-X′-Q′-C(=O)C(=CH2)A′; и n=45-225, когда G представляет собой Н, C1-C4 алкил, в остальных случаях n=51-225; и с) полимеризуемое перекрестносшивающее средство.

Изобретение относится к азосоединениям, соответствующим общей формуле, представленной ниже, в которой R1 представляет собой С(О)С(СН3)=СН2; R2 представляет собой Н; R3 представляет собой С1-С4алкил или ХОС(О)С(СН3)=СН2; X представляет собой С1-С4алкил.

Изобретение относится к гидрофобным акриловым материалам с низкой липкостью и с высоким коэффициентом преломления, пригодным для использования в качестве материалов внутриглазных линз.

Изобретение относится к силиконовому (мет)акриламидному мономеру, молекулы которого содержат линейную силоксанильную группу и предпочтительно гидроксильную группу.
Наверх