Коллиматор
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 
