Коллиматор

Коллиматор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам преобразования лучистой энергии источников расходящегося излучения в виде пучка параллельных лучей без применения зеркальных покрытий. Коллиматор представляет собой тело вращения из однородно прозрачного материала с заданным показателем преломления . Профиль поверхности образован вращением линии, составленной из четверти окружности 1, в центре которой располагается источник, отрезка прямой 2, участка параболы 3, отрезка прямой 4 и участка эллипса 5. Наклон оси параболы 3 под углом Q arcsin (1-2/п2) относительно оси симметрии обеспечивает полное внутреннее отложение лучей от параболы к поверхности, образованной вращением отрезка прямой 4, расположенного вдоль радиуса окружности 1 под определенным углом, обуславливаюцщм параллельность с осью симметрии преломленных этой поверхностью лучей. Коллиматор отличается повьшгенной эффективностью образования хода лучей, уменьшенным искажением профиля выходного пучка, свободного от сферических аберраций, и уменьшенными габаритами . 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

" РЕСПЛ ЛИН (19) (И) (s)) 4 С 02 В 27/30, 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTPM (21) 3867883/24-10 (22) 09.01.85 (46) 07.01.87. Бюп. ¹ 1 (71) Латвийский государственный университет им. П. Стучки (72) Я.A.Ñïèãóëèñ (53) 535.885 (088.8) (56) Панов В.А., Андреев Л.Н. Оптика микроскопов. — Л.: Машиностроение, 1976, с.334.

Патент ЕПВ 0117606, кл. G 02 В 7/26, опублик. 1984. (54 ) КОЛЛИМАТОР (57) Изобретение относится к устройствам преобразования лучистой энергии источников расходящегося излучения в виде пучка параллельных лучей без применения зеркальных покрытий.

Коллиматор представляет собой тело вращения из однородно прозрачного материала с заданным показателем преломления. Профиль поверхности образован вращением линии, составленной из четверти окружности 1, в центре которой располагается источник, отрезка прямой 2, участка параболы 3, отрезка прямой 4 и участка эллипса

5. Наклон оси параболы 3 под углом

g (arcsxn (1-2/n ) относительно оси симметрии обеспечивает полное внутреннее отложение лучей от параболы к поверхности, образованной вращением отрезка прямой 4, расположенного вдоль радиуса окр)жности 1 под определенным углом, обуславливающим параллельность с осью симметрии преломленных этой поверхностью лучей.

Коллиматор отличается повышенной эффективностью образования хода лучей, уменьшенным искажением профиля выходного пучка, свободного от сферических аберраций, и уменьшенными габаритами. 1 ил.

1282051

P(4) = R,. ехр S -- -- — т (1) г ч йч

5 о 1-и Г-И2Ч где n — - относительный показатель преломления материала коллиматора.

После преобразований получают

R (п — 1)

n — cos p (2) или п — соя, o n cos 4Р (3) 1

y arccos о п (4) 35.2 Й вЂ” 1 — и 1

arctg — — — — — -- — < V,

1, 2

l 9 < — =2arcsin — =arcsin (1 )

2 и п2 при условиях (y + 8 ) < 1 656 40 КРивая 3 аналитически описывается

+ 8 = cos V u n > 1,656, R(1+sin 6 )

Р(v) - — — — — ——

3 1-сов(Ч +6 ) IT при g (iр с (6) Изобретение относится к оптике, а точнее к устройствам преобразования лучистой энергии источников расходящегося излучения (светодиодов, газоразрядных ламп, ламп накаливания и 5 др.) в виде пучка параллельных лучей.

Цель изобретения — уменьшение искажения профиля пучка, упрощение конструкции и экономия материала.

На чертеже изображена верхняя 10 часть коллиматора, аксиальное сечение.

Коллиматор выполнен из проэрачного однородного материала в виде тела вращения, содержащего полусферическую входную поверхность, образованную вращением четверти окружности 1 относительно оси симметрии Х, поверхности, образованной вращением отрезка 2 прямой относительно оси Х, о сопрягающей входную поверхность с боковой поверхностью полного внутреннего отражения, образованную вращением участка параболы 3, причем ось

I параболы Х наклонена под углом

9 (агсв1п (1 — 2/n ) относительно оси симметрии, и выходную поверхность, образованную вращением отрезка 4 прямой и участка эллипса S.Ïðèчем отрезок 4 прямой расположен вдоль радиуса сферической входной поверхности и наклонен относительно оси симметрии Х на угол Р, определяемый из соотношения где n — относительный показатель преломпения материала.

Образованная вращением отрезка 4 прямой, коническая поверхность со- 45 прягает боковую параболическую и эллиптическую поверхности.

Коллиматор работает следующим образом.

Радиальные лучи, имеющие разные углы наклона относительно оси симметрии Х, испускаются источником S в полусфере с телесным углом 2R.

При Ч ч, лучи направляются через сферическую поверхность 1 на эллиптическую поверхность 5 коллиматора, где подвергаются преломлению и далее следуют параллельно оси Х.уравнение для линии вращения 5 имеет вид где P () — значение функции при о граничном угле о

Так как угол преломленного луча с касательной эллиптической поверхности 5 не превышает -- условие

2 для угла следующее: о

Для преобразования периферийных лучей, испускаемых под углами М > о в коллиматоре использовано полное внутреннее отражение от поверхности

3, которая образована вращением вокI руг оси Х участка параболы с осью X

) Отраженные лучи параллельны оси Х и образуют с осью Х угол О, выбранный с учетом условия полного внутреннего отражения:

1 где R> (условие прохождения лу, совр ча, испущенного при V = ,и ).

r — габаритный размер (радиус) источника.

Отраженные от поверхности 3 лучи преломляются поверхностью 4, которая образована вращением радиальной прямой с углом наклона . Параллельа ность преломленных лучей с осью симметрии Х обеспечивает условие + 9 =

С учетом закона преломпения

1282051 4 условие можно Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я и ° sin д = sin p данное преобразовать в виде

6+ g . = — — — arcsin

О сова

Я и

5 (7) или (М +6 ) = cosQ °

Выражение (7) определяет взаимную связь параметров n, Q,G в предлагаео мом решении. Кроме того, имеет место ограничение на величину показателя преломления: п > и, где значение п о согласно выражениям (4), (5) и (7), удовлетворяет равенству

1 п (8) 1 1

= — — + arcsin п 2

3 arcsin относительно оси симметрии, а отре20 зок прямой, вращением которого образована часть выходной поверхности, расположен вдоль радиуса сферической входной поверхности и образует с осью симметрии угол, определяео мый иэ соотношения

:2 п -i-è

arctg „ 0( п2 — 2

< агссоя и при условиях: п.cos (V +6 )

0 созе ип >1656 где п — относительный показатель преломления материала.

Составитель Г.Татарникова

Редактор N.Áëàíàð Техред И.Попович Корректор A.Òÿñêî

Заказ 7263/44 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 откуда и© - 1,656.

Точка пересечения линий 4 и 5 „заЭ дана ходом луча с 4 =

R cos 9

P(v) - — — — — —— (9)

Б sir (++6) Следовательно, выражение для отрезка прямой 4 следующее:

R cos9 — Р (р) P (V) (10)

syn(g+g) м о 3 о о

Сопоставляя выражения (5) и (6) можно определить нижний предел значения ч о

1 п -1-и

q > arctg, (11) Коллиматор из прозрачного однородного материала, содержащий полусферическую входную поверхность, боковую поверхность полного внутреннего отражения, образованную вращением участка параболы, сопрягающую их плоскую кольцеобразную поверхность и выходную поверхность, образованную вращением отрезк прямой и участка эллипса относительно оси симметрии, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажения профиля пучка, упрощения конструкции и экономии материала, ось параболы на1 2 клонена под углом 8 с arcsin (1- — -) п