PL114748B1 - Optical illuminator - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano^: 15,12.1982 114748 Int. Cl.2 G02B 19/00 Twórca wynalazku: Jan Jasny Uprawniony z patentu: Polska Akademia Nauk, Instytut Chemii Fizycznej, Warszawa (Polska) Oswietlacz optyczny Parcedmiotam wynalazku jest oswietlacz optycz¬ ny, który sluzy do odwzorowania obrazu zródla swiatla.Zmiane sa oswietlacze optyczne z kondensorami soczewkowymi lub zwierciadlanymi, które odwzo¬ rowuja szerokosc zródla swiatla w takim samym powiekszeniu jak jego wysokosc.Wady odwzorowania obrazu, zwane tez abera- cjami optycznymi usuwane sa w znanych oswie¬ tlaczach w dwojaki sposób: albo przez zastosowa¬ nie asferycznyeh elementów optycznych (opis pa¬ tentowy St. Zjedn. Am. nr 2 252 246) albo tez przez ustawienie co naj/mniej dwóch elementów sfery¬ cznych pod odpowiednimi katami wzgledem sie¬ bie (opis patentowy RFN nr 2 426 305). W kazdym jednak przypadku znane oswietlacze odwzorowuja zródlo swiatla w ten sposób, ze wymiary obrazu proporcjonalne sa do wszystkich wymiarów zród¬ la. Oswietlacze te nadaja sie glównie do oswietla¬ nia pól zblizonych do kola lub kwadratu, to jest posiadajacych w przyblizeniu jednakowa szerokosc i wysokosc.Celem wynalazku jest opracowanie oswietlacza optycznego, który pozwolilby odwzorowac obraz zródla swiatla o róznym powiekszeniu w dwóch kierunkach do siebie prostopadlych tak, aby wy¬ miary obrazu odpowiadaly wymiarom szczeliny innego ukladu optycznego. Stosowanie do tego celu znanych oswietlaczy optycznych powoduje, ze szerokosc obrazu zródla jest wielokrotnie wieksza od szerokosci szczeliny, co wiaze sie z silnym roz¬ grzaniem i odksztalceniem ostrzowych szczek og¬ raniczajacych szczeline.Istota wynalazku polega na tyim, ze zródlo swia¬ tla ustawione jest poza osia optyczna wkleslego zwierciadla sferycznego, to jest poza prosta lacza¬ ca srodek krzywizny i wierzcholek zwierciadla. So¬ czewka cylindryczna ustawiona jest pomiedzy zródlem swiatla i wierzcholkiem zwierciadla w ten sposób, ze os optyczna soczewki cylindrycz¬ nej przechodzi przez zródlo swiatla i wierzcholek zwierciadla, przy czym os powierzchni cylindrycz¬ nej soczewki lezy w plaszczyznie odniesienia, to jest w plaszczyznie wyznaczonej przez os optycz¬ na zwierciadla i srodek zródla swiatla. Korzystne jest takie ustawienie wkleslego zwierciadla sfe¬ rycznego, przy którym odleglosci zródla swiatla i jego rzeczywistego obrazu od wierzcholka zwier¬ ciadla sa w przyblizeniu jednakowe. Oswietlacz moze dodatkowo zawierac zwierciadlo wsteczne o srodku sfery lezacym w zródle swiatla oraz jed¬ no lub kilka zwierciadel plaskich.W rozwiazaniu wedlug wynalazku zamierzony cel osiagniety zostal dzieki zestawieniu ukladu op¬ tycznego oswietlacza z wkleslego zwierciadla sfe¬ rycznego oraz z wypuklej soczewki cylindrycznej, czyli silnie asferycznej. Wzajemne ustawienie oraz ksztalt tych elementów powoduje, ze kazdy z nich obarczony jest astygmatyczna wada odwzorowania, 30 która celowo jest niezwykle duza. Astygmatyczne 10 15 20 25 114748114748 wady obu elementów sa wzajemnie komponowane w sposób nietypowy, dzieki czemu wymiarowe proporcje obrazu silnie odbiegaja od proporcji zródla i odpowiadaja wymiarom szczeliny innego ukladu optycznego'.Przedmiot wynalazku zostanie blizej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie uklad oswietla¬ cza w przekroju plaszczyzna odniesienia, fig. 2 przedstawia przekrój plaszczyzna prostopadla do plaszczyzny odniesienia wzdluz prostej laczacej zródlo swiatla z wierzeholkiem zwierciadla, a fig. 3 jest schematem praktycznej realizacji calego os¬ wietlacza.Uiklad wedlug wynalazku sklada sie z wkleslego zwierciadla sferycznego 5, plasko-wypuklej socze¬ wki cylindrycznej 3, zródla swiatla 2, zwierciadla wstecznego 12 i plaskiego zwierciadla 4.Istotne dla prawidlowego dzialania oswietlacza wedlug wynalazku jest odpowiednie wzajemne roz¬ mieszczenie trzech jego elementów, to jest zródla swiatla, 2, wkleslego zwierciadla 5 o promieniu sferycznym rs i soczewki plasko-wypuklej 3 o gru¬ bosci d i promieniu cylindrycznym rc. Zródlo swia¬ tla 2 ustawione jest poza osia optyczna 9 zwier¬ ciadla w odleglosci a od wierzcholka 1 zwierciad¬ la. " Pomiedzy zródlem a wierzcholkiem ustawiona jest soczewka cylindryczna 3 tak, aby jej os opty¬ czna 8 przechodzila przez zródlo swiatla 2 i wierz¬ cholek 1 zwierciadla 5, tworzac tam z osia opty¬ czna 9 zwierciadla kat ostry i. Soczewka cylindry¬ czna 3 skierowana jest swoja powierzchnia plaska w kierunku zródla, przy czym odleglosc tej po¬ wierzchni od zródla swiatla 2 wynosi c.Os powierzchni cylindrycznej soczewki 3 lezy w plaszczyznie utworzonej, przez obie osie optyczne 8 i 9, to jest w plaszczyznie odniesienia. Aleracje, czyli wady optyczne oswietlacza sa najmniejsze, jezeli odleglosc zródla swiatla 2 od wierzcholka 1 wynosi a=rs • cos i + n —1 gdzie n jest wspólczynnikiem zalamania swiatla w szkle, z którego wykonana jest soczewka cylin¬ dryczna. Wówczas pek swiatla o kacie rozbieznos¬ ci u, wychodzacy ze zródla swiatla 2 w kierunku zwierciadla 5, odbija sie od zwierciadla i skupia sie w punkcie 6, lezacym w odleglosci b od wierz¬ cholka 1 zwierciadla, przy czyim odleglosc ta wy¬ nosi b = rs ¦ cos i Pek odbity o kacie zbieznosci równym u i osi 10 tworzy w punkcie 6 obraz marydionalny zródla swiatla, przy czym szerokosc obrazu zmierzona w plaszczyznie odniesienia jest równa szerokosci zró- 5 dla swiatla 2. Przez odpowiednie dobranie promie¬ nia rc i odleglosci c soczewki cylindrycznej 3 od zródla swiatla 2 tworzy sie sytuacje, w której ob¬ raz sagittalny zródla swiatla powstaje równiez w punkcie 6, przy czym wysokosc tego--obrazu, zmie- x< rzona w plaszczyznie prostopadlej do plaszczyzyn odniesienia, jest K-krotnie wieksza od wysokosci zródla swiatla 2. Ta sytuacja zachodzi, gdy 20 25 50 rc = (n — 1) K (K -1)2 sin i .¦• tg 2i ' rs rc — promien soczewki cylindrycznej n — wspólczynnik zalamania swiatla K — powiekszenie wysokosci obrazu i — kat padania rs — promien sferyczny zwierciadla c = K—i K • (n — 1) d n Powiekszenie wysokosci obrazu K mozna dobrac w szerokich granicach dobierajac kat padania i, 30 promien rc soczewki cylindrycznej 3 oraz odle¬ glosc c.Zwierciadlo wsteczne 12 dolaczone do ukladu oswietlacza ma za zadanie rozjasnic zródlo 2, a plaskie zwierciadlo 4 przyczynia sie do zmniejsze- 35 nia wymiarów oswietlacza.J PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Oswietlacz optyczny zawierajacy zródlo swiatla, wklesle zwierciadlo sferyczne i skupiajaca soczew¬ ke cylindryczna, znamienny tym, ze zródlo swia¬ tla (2) ustawione jest poza osia optyczna (9) zwier¬ ciadla (5), zas soczewka cylindryczna (3) ustawio¬ na jest pomiedzy zródlem swiatla (2) a wierzchol¬ kiem (1) zwierciadla (5), przy czym os optyczna (8) soczewki cylindrycznej przechodzi przez zródlo swiatla i wierzcholek zwierciadla, a os powierzch¬ ni cylindrycznej soczewki (3) lezy w plaszczyznie odniesienia, to jest w plaszczyznie wyznaczonej przez os optyczna (9) zwierciadla i\ srodek zródla swiatla (2).114748 FC9-1 A-A 7 %P- c d . re 6 Q -J Fi^2 R9.5 PL