Оптический элемент с регулируемой кривизной

 

Использование: в оптических системах с переменным фокусным расстоянием. Сущность изобретения: многослойный оптический элемент установлен в герметичный корпус с прозрачным окном для прохождения излучения по меньшей мере один из составляющих его слоев выполнен из пористого материала, а устройство изменения его кривизны выполнено в виде регулятора концентрации паров жидкости в полости корпуса. Кроме того, регулятор концентрации паров жидкости подключен к датчику фокусного расстояния, оптически сопряженному с многослойным оптическим элементом . 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (siis G 02 В 26/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ IlATEHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4881609/10 (22) 11.11.90 (46) 07.06.93. Бюл, М 21 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) А.Б.Бушуев, A.Â.Ñìèðíîâ и М.С.Чежин (56) 1. Дж.У.Харди-ТИИЭР, 1978, т.66, М 6, с.56.

2, Applied Optics, 1980, v.19. М 9, р.1430.

3. В.А.Усольцев. Измерение влажности воздуха, Л, 1959, с.48-49. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ С РЕГУЛИРУЕМОЙ КРИВИЗНОЙ . (57) Использование; в оптических системах с переменным фокусным расстоянием. Сущ!

Изобретение относится к оптическому приборостроению, может применяться в системах с переменным фокусным расстоянием, в адаптивной оптике.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования, повышение безопасности и расширение функциональных воэможностей.

Дополнительной целью изобретения является повышение точности.

На чертеже показан вариант конструкции управляемой оптической системы. Она содержит герметичный корпус 1 с прозрачным окном 2. В полости корпуса 1 размещены многослойное гибкое зеркало 3, состоящее по крайней мере из двух соединенных по всей поверхности слоев: стеклянного или металлического отражающего слоя 4 с зеркальным покрытием и пористого слоя 5, регулятор концентрации паров, выполненный, например, в виде адсорбента 6 (цеолита и т.n.), с электронагревателем 7, Ж,, 1820354 А1

2 ность изобретения: многослойный оптический элемент установлен в герметичный корпус с прозрачным окном для прохождения излучения по меньшей мере один из составляющих его слоев выполнен иэ пористого материала, а устройство изменения его кривизны выполнено в виде регулятора концентрации паров жидкости в полости корпуса. Кроме того, регулятор концентрации паров жидкости подключен к датчику фокусного расстояния, оптически сопряженному с многослойным оптическим элементом. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. подключенным к блоку 8 управления, и датчик 9 давления паров жидкости. Выход датчика 9 связан с блоком 8 управления. Кроме того. в управляемую оптическую систему может быть введен датчик 10 фокусного расстояния, оптически соп ряжен н ый с Ь многослойным зеркалом 3 с помощью полу- (.) прозрачной пластины 11. В полость корпуса { .А)

1 введены пары жидкости (например, воды) (Я в количестве..равном сорбционной емкости ф адсорбента 6.

Управляемая оптическая система работает следующим образом. При нулевой концентрации паров поры слоя 5 зеркала 3 заполнены только воздухом. При подаче питания на электронагреватель 7, адсорбированная жидкость постепенно освобождается из адсорбента 6, концентрация ее паров в полости корпуса 1 растет, пары диффундируют в поры слоя 5 и конденсируются в них вследствие эффекта капиллярной конденсации.

Под действием сил поверхностного натяже1820354 ния сконденсировавшихся в жидкость паров меняются размеры пор слоя 5, а, следовательно, и его линейные размеры, причем величина изменения линейных размеров пористого слоя 5 зависит от концентрации паров в полости корпуса. В результате изменения линейных размеров пористого слоя 5 многослойное зеркало 3 изгибается по форме сферического сегмента подобно пьезоэлектрическому биоморфному зеркалу, причем радиус его кривизны зависит от концентрации паров. Когда давление паров жидкости в полости корпуса 1 достигнет заданного значения, соответствующего требуемому радиусу кривизны зеркала 3, блок 8 управления по сигналу с датчика 9 давления паров отключает нагреватель 7. По мере охлаждения адсорбента.6 он начинает поглощать пары из полости корпуса 1, давление их падает и по сигналу с датчика 9 давления блок 8 управления снова включает нагреватель 7 и т.д. Так в системе устанавливается динамическое равновесие,при котором поддерживается заданноедавление паров жидкости в полости корпуса 1, а, следовательно, и фокусное расстояние зеркала 3.

При отсутствии необходимости в частых изменениях величины фокусного расстояния зеркала 3, после достижения заданного давления паров жидкости в полости корпуса

1 адсорбент 6 может герметически закрываться и лишаться таким образом возможности поглощать пары. В результате не нужны будут периодические подключения нагревателя 7, что.снижает расход энергии системой.

Управление поглощением и выделением паров может также осуществляться не от датчика 9 их давления, а от дополнительно введенного в систему датчика 10 фокусного расстояния зеркала 3 либо от обоих датчиков 9 и 10 вместе (например, грубая настройка может осуществляться по датчику 9 давления паров, а точная — по датчику 10 фокусного расстояния). Это позволит повысить точность регулирования, . Пористый слой 5 зеркала 3 может быть изготовлен из специально обработанной гигроскопической животной пленки или какой-либо полимерной пористой пленки. Величину изменения фокусного расстояния зеркала 3 можно оценивать следующим образом. Относительное изменение диаметра пористой животной пленки толщиной 20 мкм при изменении влажности воздуха от 0 до 100% составляет 3,5%. Гибкое зеркало, изготовленное из полимерной пьезоэлектрической пленки PV0F толщиной 32 мкм, наклеенной на стеклянную отражающую пластину толщиной 120 мкм, при изменении

55 ной структуры, содержащей слой, выполненный с возможностью регулирования его линейных размеров, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, повышения безопасности и

50 управляющего напряжения от 0 до 1 кВ изменяет свой радиус кривизны от оо до 2 м (2), При этом относительное изменение диаметра PVDF пленки составляет 0,054%. Следовательно минимальный радиус кривизны многослойного гибкого зеркала, изготовленного на основе пористой пленки, должен составлять величину порядка 2.(0.054/3,5) =

-0,031 м (при близких размерах материалов пьезоэлектрического зеркала и зеркала на основе пористой пленки по толщине и соизмеримой величине их жесткости). Таким образом, фокусное расстояние гибкого зеркала с пористым слоем будет. меняться от ж до нескольких см при изменении относительной влажности в полости корпуса 1 от 0 до 100%.

В качестве датчика 9 давления паров можно использовать кремниевый тензодатчик, а в качестве датчика 10 фокусного расстояния — какой-либо, из известных измерителей фокусного расстояния, например, с двумя полудисковыми модуляторами, вращающимися на пути излучения с постоянной скоростью, за которыми помещается фотоприемник.

Наиболее простым в реализации режимом работы блока 8 управления является релейный режим, при котором он либо подключает нагреватель 7, на полную мощность. либо отключает его, причем переключение происходит по сигналам датчика 9 давления паров в момент равенства давления заданной величине, В качестве схемы, обеспечивающей релейный режим работы, может быть использована транзисторная ключевая схема, в виде коллекторной нагрузки к которой подключен злектронагреватель 7.

В качестве многослойных оптических элементов с регулируемой кривизной в управляемой оптической системе, кроме отражающих могут также применяться и преломляющие элементы, изготовленные на основе прозрачных пористых пленок.

Таким образом, на основе пористых пленок с сорбирующими свойствами могут изготавливаться относительно простые по конструкциии надежные управляемые оптические элементы с широким диапазоном регулирования фокусного расстояния.

Формула изобретения

1, Оптический элемент с регулируемой кривизной, выполненной в виде многослой1820354

Составитель А.Бушуев

Техред M.Mopãåíòàë Корректор И. Шулла

Редактор С.Кулакова

Заказ 2029 Тираж . Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 расширения функциональных воэможностей, указанный слой выполнен из пористого материала, изменяющего свои линейные размеры в зависимости от концентрации паров жидкости в окружающем пространстве.

2.Элементпоп.1,отличающийся тем, что многослойная структура расположены в герметичном корпусе с прозрачным окном, а внутри корпуса установлен регулятор концентрации паров жидкости в полости корпуса.

3. Элемент по п.2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регу5 лирования, регулятор концентрации паров жидкости в полости корпуса выполнен электрически управляемым и электрически соединен с датчиком фокусного расстояния, оптически связанным с оптическим элемен 10 том.

Оптический элемент с регулируемой кривизной Оптический элемент с регулируемой кривизной Оптический элемент с регулируемой кривизной 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптико-механической промышленности и в первую очередь к адаптивной оптике

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при построении адаптивных оптических систем

Изобретение относится к адаптивной оптике и может быть использовано в атмосферных оптических адаптивных системах в качестве корректора волнового фронта Цель изобретения - уменьшение числа каналов управления

Изобретение относится к устройствам формирования профиля оптической поверхности и может быть использовано, например , в оптических квантовых генераторах в качестве отражающего внутрирезонаторногЪ деформируемого зеркала для управления волновым фронтом излучения

Изобретение относится к оптико-механической промышленности и прежде всего к адаптивной оптике

Изобретение относится к оптико-механической промышленности и может быть использовано для автоматической фокусировки технологических лазеров и в системах адаптивной оптики

Изобретение относится к оптико-электронным аппаратам наблюдения с высоким пространственным разрешением и может быть использовано для повышения качества изображения в увеличенном поле

Изобретение относится к области адаптивной оптоэлектроники, в частности к созданию адаптивного рефрактивного оптического устройства на основе самоцентрирующейся жидкой линзы

Изобретение относится к адаптивной оптике и может быть использовано в некогерентных и когерентных оптических системах наблюдения протяженных объектов, работающих в условиях атмосферных искажений без опорного точечного источника

Изобретение относится к светотехническим устройствам, в частности к модуляторам лазерного излучения, и может быть использовано для диагностики плазмы

Изобретение относится к устройствам для измерения вибраций и перемещений и может быть использовано для измерения параметров вибрации и перемещений в процессе испытания и эксплуатации различных изделий

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к преобразователям оптического излучения, преобразователям теплового изображения в кристаллах, приборам для измерения оптических характеристик в зависимости от оптического знака кристалла
Наверх