Зеркальная фокусирующая система

 

(19)SU(11)680458(13)A1(51)  МПК 5    G02B27/00, G02B27/48(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) ЗЕРКАЛЬНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области лазерной технологии и может найти применение в устройствах для лазерной сварки и резки материалов. Известны зеркальные фокусирующие системы, например система Кассагрена, с осевым падением луча на сферические зеркала, вследствие чего в ней отсутствуют внеосевые аберрации и обеспечивается малый размер фокального пятна. Однако эта система обладает следующими недостатками: невозможность использования всей мощности луча кругового сечения - часть мощности после отражения от выпуклого зеркала выходит из системы в направлении излучателя; невозможность обеспечения малого фокального расстояния; достаточно большие габариты системы. При использовании внеосевых зеркальных фокусирующих систем возникает проблема устранения внеосевых аберраций, наиболее существенной из которых является астигматизм. Поскольку лазерный луч обычно можно считать гомоцентрическим, то другие внеосевые аберрации, такие как искривление поля изображения и дисторсия, очень малы по сравнению с астигматизмом. В настоящее время существуют два способа уменьшения астигматизма: применение зеркал специальной формы и уменьшение угла падения лучей на фокусирующие зеркала сферической формы. Известное устройство, основанное на использовании второго способа, и состоящее из двух зеркал - сферического и плоского. В этом устройстве астигматизм уменьшен благодаря малому углу падения излучения на фокусирующее сферическое зеркало и сравнительно большому радиусу кривизны зеркала. Малый угол падения обеспечивается за счет дополнительного плоского зеркала. Целью изобретения является уменьшение астигматизма при наклонном падении луча на сферические зеркала и, как следствие этого, уменьшение размеров фокального пятна. Это достигается тем, что в предлагаемой системе зеркала выполнены сферическими, причем меридиональная плоскость первого (от источника) зеркала совмещена с сагиттальной плоскостью второго зеркала, и соответственно сагиттальная плоскость первого зеркала совмещена с меридиональной плоскостью второго зеркала. Pадиусы кривизны R1 и R2 зеркала, расстояние L между ними, углы падения пучка лучей 2 1 и 22 удовлетворяют соотношению = - (1+cos21)+1 На чертеже показана схема описываемой фокусирующей системы из двух сферических зеркал. Система работает следующим образом. Лазерный луч от источника излучения падает на вогнутое зеркало 1 под углом 1 . При таком падении схождение лучей в меридиональной плоскости М1 происходит быстрее, чем в сагиттальной плоскости S1, и при отсутствии второго зеркала вместо одной фокальной точки образуются характерные для астигматизма две фокальные линии. Для устранения астигматизма введено второе вогнутое зеркало 2, меридиональная М2 и сагиттальная S2 плоскости которого развернуты на 90о относительно соответствующих плоскостей зеркала 1. При этом более быстрое схождение лучей в М1 по сравнению с S1 компенсируется менее быстрым их схождением в S2 (которая совпадает с М1) после отражения от второго зеркала. При надлежащем выборе радиусов кривизны зеркал R1 и R2, расстояния между зеркалами L, углов наклона при падении пучка лучей на зеркала 2 1 и 22 можно добиться того, что после отражения от зеркала 2 все лучи сходятся в единой фокальной точке. В приближении малых отношений диаметра пучка d к радиусам кривизны зеркал 1 и 2, т.е. при d/R1 << 1 и d/R2 << 1 (что обычно выполняется на практике), соотношение между параметрами R1, R2, L, 1,2 , при котором выполняется условие анастигматизма, имеет вид:
= - (1+cos21)+1
Применение данной фокусирующей системы позволяет либо снизить стоимость системы формирования луча по сравнению с системами, использующими зеркала специальной формы, либо при данной мощности луча увеличить производительность технологического процесса за счет более высокой интенсивности излучения в фокусе по сравнению с известными системами. (56) Патент США N 3309408, кл. 350-294, 1973. Патент США N 3986767, кл. 350-299, 1976. Laser Focus, март, 1977, с.14.


Формула изобретения

ЗЕРКАЛЬНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА, содержащая два зеркала и источник излучения, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения астигматизма, зеркала выполнены сферическими, причем меридиональная и сагиттальная плоскости первого от источника зеркала совмещены соответственно с сагиттальной и меридиональной плоскостями второго зеркала, а радиусы кривизны зеркал R1 и R2, расстояние между ними L , угол 2 1 между осью источника и ее отражением от первого зеркала и угол из 2 2 между отражениями оси источника от первого и второго зеркал удовлетворяют соотношению
= - (1+Cos21)+1 .

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к гиростабилизирующим устройствам, размещаемым на подвижных объектах для обеспечения поля зрения и управления линией визирования оптических приборов в вертикальной и горизонтальной плоскостях

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам и устройствам формирования и воспроизведения объемного изображения, и предназначено для использования в фотографии, кино и телевидении

Изобретение относится к лазерной телевизионной технике и может быть использовано для воспроизведения телевизионного изображения на проекционных экранах коллективного пользования

Изобретение относится к оптико-механическим приборам медицинской техники, в частности бинокулярным приборам наблюдения стереоскопического изображения мелкоструктурных объектов в увеличенном масштабе

Изобретение относится к технике сканирующих тепловизионных приборов

Изобретение относится к светотехнике и проекционным оптическим системам и может найти широкое применение в фотолитографии, фото- и кинотехнике

Изобретение относится к вычислительным системам (устройствам) для обработки и формирования на экране дисплея ЭВМ
Наверх