Приемная оптическая система

 

Изобретение относится к оптике, в частности к оптическим система, и может быть использовано в системах оптической локации, связи и управления , характериз.ующихся повышенной . разрешающей способностью. Приемная оптическая система содержит поляризационный блок 1, амплитудное пропускание которого уменьшается от центра к краям, и объектив 2. Поляризационный блок 1 состоит из радиальных .поляризаторов 3 и 5 и размещенного между ними преобразователя 4 поляризации , выполненного в виде пло.скопараллельной пластины из оптически активного вещества с конусообразной выемкой , заполненной изотропным материалом , показатель преломления которого равен показателю преломления оптически активного вещества. Преобразователь 4 поляризации поворачивает плоскость линейной поляризации каждого луча радиально поляризованного в поляризаторе 3 пучка на угол, пропорциональный расстоянию от зтого луча до оси пучка. Далее излучение поступает на второй ра дна ль ньй поляризатор 5., пропускание которого спадает от центра к краям по закону квадрата косинуса, благодаря чему размер пятна в задней фокальной плоскости объектива 2 уменьшается примерно в 3 раза . 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО0ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 02 В 27/58, 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4238994/24-10 (22) 04. 05. 87 (46) 15. 03. 89. Бюл. N - 10 (71) Минский радиотехнический институт (72) В.Ф. Юрьев, В.В, Насонов и В.К. Рылик (53) 535.8(088.8) (56) Лазарев Л,П. Инфракрасные и световые приборы самонаведения и наведения летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1976, с. 290-306.

0ptica Арр1icata, V. ХТII, Ф 4, 1983., р. 497-505. (54) ПРИЕМНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к оптике, в частности к оптическим системам, и может быть использовано в системах оптической локации, связи и управления, характеризующихся повышенной разрешающей способностью. Приемная оптическая система содержит поляризационный блок 1, амплитудное пропускание которого уменьшается от центра

„„SU„„4 56 А1 к краям, и объектив 2. Поляриэационный блок 1 состоит из радиальных поляризаторов 3 и 5 и размещенного между ними преобразователя 4 поляризации, выполненного в виде плоскопараллельной пластины иэ оптически актив" ного вещества с конусообразной выемкой, заполненной изотропным материалом, показатель преломления которого равен показателю преломления оптически активного вещества. Преобразователь 4 поляризации поворачивает плос" кость линейной поляризации каждого луча радиально поляризованного в по" ляризаторе 3 пучка на угол, пропорциональный расстоянию от этого луча до оси пучка. Далее излучение поступает на второй радиальный поляризатор 5., пропускание которого спадает от центра к краям по закону квадрата ( ко синуса, бла годаря чему размер пятна в задней фокальной плоскости объектива 2 уменьшается примерно в 3 раза. 6 ил. 3июй

1465860

15

Изобретение относится к оптике, в частности к оптическим системам (объективам, проекционным системам), и может быть использовано в системах оптической локации, оптической связи, управления и астрономических телескопах, Цель изобретения — увеличение разрешающей способности приемной оптической системы и, как следствие, повышение точности устройств, анализирующих смещение иэображения объекта в фокальной плоскости.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой приемной onтической системы; на фиг. 2 — радиальный поляризатор; на фиг. 3 — поляризационная структура излучения на выходе радиального поляризатора; на фиг, 4 — поляризационная структура излучения на выходе преобразователя поляризации; на фиг. 5 — преобразователь поляризации, разрез; на фиг. 6 — график распределения интенсивности излучения в пятне рассеяния до (пунктирная линия) и после (сплошная линия) введения оптического поляризацианнога блока.

Приемная оптическая система содержит поляризацианный блок 1, амплитудное пропускание которага уменьшается ат центра к краям., и объектив 2.

Ноляризацианный блок 1, в свою очередь, состоит из радиально.-а поляризатора 3, преобразоватепя 4 поляризации и радиального поляризатора 5.

Поляризационный блок 1 осуществля— ет преобразование распределения интенсивности по сечению принимаемого пучка излучения. Объектив 2 гредназначен для фокусировки принимаемого излучения на фотоприемнике. Направления прапускания паляриза ropa 3 ориентированы вдоль радиусов поляризатора (фиг. 2), и on осуществляет радиальную поляризацию падаюц|его излучения. Для изготовления такога поляризатора может быть использована технология изготовления поляроидав: на пленку иэ поливинилового спирта наносят слой кристаллов иоданта калия, характеризующегося дихроичными свойствами, и затем пленку равномерно растягивают во всех радиальных направлениях, в результате 1е1о дихроичные кристаллы иоданта калия ориентируются в этих направлениях.

Таким образом, ориентированные крис- таллы иоданта калия поглощают азимутальную компоненту электрического поля проходящего оптического излучения и пропускают радиальную компоненту. Поляризацианная структура излучения, прошедшего через радиальный поляризатор 2, представлена на фиг.3, Преобразователь 4 поляризации преобразует радиальную поляризацию излучения, показанную на фиг. 3, в поляризацию, изображенную на фиг. 4.

Последняя отличается от поляризации, показанной на фиг. 3, тем, что направление линейной радиальной поляризации каждого луча в пучке поворачивается на определенный угол, причем угол поворота (азимут) линейной поляризации тем больше, чем дальше луч отстоит от центра (оси) пучка.

Преобразователь поляризации пред-. ставляет собой пластинку из оптически активного вец1ества с конусообразной (воронкообразной, сферической) выемкой (d»rr 5) . Для того, чтобы лучи не испытыва.пи преломления и отклонения при прохождении через конусную поверхность преобразователя 4 поляризации и не создавали продольную аберрацию, конусная выемка заполняется нзотропным веществам, не обладающим оптической активностью, но с аналогичным показателем преломления, что и у оптически активного вещества. Угол поворота плоскости поляризации луча, распространяющегося в оптически активном веществе, равен длине пути„ который проходит луч, умноженный на коэффициент, определяемый вращательной способностью используемого оптически активного вещества.

Очевидно, что длина пути луча в активном вец|естве преобразователя 4 пропорциональна расстоянию луча от оси пучка (оси конуса).

Пример. Изготавливают преобразователь поляризации из кристаллического кварца., имеющий следующие параметры: диаметр 50 мм, толщину

5,2 мм и угол 2 p = 156 5 . Радиальный поляризатор 5 аналогичен поляризатору 3 и выполняет роль радиального анализатора. В соответствии с законом Малюса интенсивность луча, прошедшего через радиальный поляризатор 5, пропорциональна cos о, где

Ы. — угол между направлением линейной поляризации луча и радиальным направлением пропускания анализатора 5.

Вследствие того, что угол линейно з

1465860 увеличивается при удалении луча от функция рассеяния точки приемной опцентра пучка, интенсивность лучей тической системь, име ччей поляриэациуменьшается по закону cos oL = cos (ar) онный блок и а = 3 (.«/b) (сплошная по мере увеличения расстояния г от линия) . Видно, что ширина функции центра пучка (а — коэффициент пропор- рассеяния точки, определяющая разрециональности). В результате интенсив- шение приемнои о тическои системы,. ность резко спадает при удалении от уменьшается, т. е. pasреш" н ..е объект ;.иц ентра пучка, причем спад интенсивно- ва возрастает. Величина увеличения сти тем больше, чем больше коэффипи-. 1О разрешающей способности зависит от ент пропорциональности а = k сгВ (Ь, выбора параметра а и может меняться где k — вращательная способность ве- в больших пределах. Ограничивающим щества; P — угол при вершине конуса. фактором является уменьшение энергии

Приемная оптическая система раба- принимаемого излучения при возраста" тает следующим образом. Падакщее из- 15 нии параметра а и увеличение энергии лучение поляризуется радиальным по- во вторичных максимумах (дифракционляризатором 3 так, что каждый луч ных по.,.о,сах) функции ces(» r/Ú) ° г,„„ пучка излучения является линеино по- °,os (:..;. ляризованным в радиальном направлении. Преобразователь 4 поляризации 20 Если обозначить через m принятый поворачивает пл с о кость линейной по- максимально допустимый уровень втоляризации каждого луча радиально по- ричных макси-;..умов, то ширина и/а ляризованного пучка на угол, пропор- центрального пятна по нулевому угс-".;циональный расстоянию этого луча от ню, определяющая разрешающую спосоCоси пучка. Далее излучение поступает 25 ность приемной оптической системь:, на второй ради ль

à àчьный поляризатор 5, выражается следующим образом 4ерез ан которого в каждой точке параметр Ь объектива 2: и /а пропускание котор с радиальной координатой r пропорцио.г ° нально cos (аг). В результате расп ющая способность приемной оптической деление инте-сивности излучения в по- З0 системы при наличии попяризационного перечном сечении пучка на выходе опблока увеличивается в тр: раза,. тического поляризациокного блока 1 имеет вид F(r) cos (ar), где F(r)

Формулаиэобретения распределение интенсивности на выхое поляризационного блока 1. Затем д

2 Приемная оптическая система, соизлучение поступает на объектив ке стоящая иэ поляриэационного блока, и фокусируется на приемной площадке включающего два поляризатора, амплифотоприемника. Распределение осветудное пропускание которого уменьшащенности в пятне рассеяния приемноп ется от центра к краям, и объектива, оптической системы имеет вид 63 (г)» я ас- о т л и ч а ю щ а я . я тем, что,. с х cos (аг), где а (г) — функция расф нк- целью увеличения разрешающей способсеяния точки для объектива 2. ункности, в поляризационный блок введен ия рассеяния точки реальных объектиция ра преобразователь поляризации, установвов обычно аппроксимируется косинуснои ленный между поляризаторами, причем ф кцией сов(1 г/Ь), (г) Ь/г, где 4 лгун ая поляризаторы выполнены радиальными, Ь вЂ” шиоина пятна рассеяния. Выбирая а преобразователь поляризации выполпараметр а достаточно ольшим, м нен в виде плоскопараллельной пластино уменьшить шириыу функции точки и систе- ны из оптически активного вещества рассеяния приемной оптической сис ешаю- с конусообразной выемкой, заполненмы и тем самым повысить ее раэреш щую способность, На фиг. привед ф 6 ена ной изотропным материалом, показатель

2 и - преломления которого равен показателю нкция рассеяния точки объектива, опифункци, р

= сов(iг/Ь) — преломления оптически активного весыва емая выражением cQ (r ) = C o s и г

Ь/r «г Ь/r (пунктирная линия)., и щества, 1465860

Фиг. 6

Составитель В. Кравченко

Техред JI.Îëèéíûê Корректор И. Муска

Редактор С. Лисина

Заказ 944/48 Тираж 514 Поди исно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1! tt

Производственно-издательский комбинат Патент, r. Ужгород, ул. Гагарина,101