Коллиматор

(б 4 С 02 В 27/30, 3/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относится к устройствам преобразования лучистой энергии источников расходящегося излучения в виде пучка параллельных лучейбез применения зеркальных покрытий.Коллиматор представляет собой теловращения из однородно прозрачногоматериала с заданным показателем преломления. Профиль поверхности образован вращением линии, составленнойиз четверти окружности 1, в центрекоторой располагается источник, отрезка прямой 2, участка параболы 3,отрезка прямой 4 и участка эллипса5. Наклон оси параболы 3 под угломД ( агсз 1 п ( 1-2/и ) относительно осисимметрии обеспечивает полное внутреннее отложение лучей от параболык поверхности, образованной вращением отрезка прямой 4, расположенноговдоль 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 Г(ч) = К, ехр Я-- -т ф (1)й5 о 1-п /1 -71 Изобретение относится к оптике,а точнее к устройствам преобразования лучистой энергии источников расходящегося излучения (светодиодов, газоразрядных ламп, ламп накаливания идр.) в виде пучка параллельных лучей.Цель изобретения - уменьшение искажения профиля пучка, упрощение конструкции и экономия материала.На чертеже изображена верхняя 10часть коллиматора, аксиальное сечение.Коллиматор выполнен из прозрачного однородного материала в виде телавращения, содержащего полусферическую входную поверхность, образованную вращением четверти окружности 1относительно оси симметрии Х, поверхности, образованной вращениемотрезка 2 прямой относительно оси Х, 20 о сопрягающей входную поверхность сбоковой поверхностью полного внутреннего отражения, образованную вращением участка параболы 3, причем осьпараболы Х наклонена под углом6 с агсв 1 п (1 - 2/п) относительнооси симметрии, и выходную поверхность, образованную вращением отрезка 4 прямой и участка эллипса 5.Причем отрезок 4 прямой расположен 3 Овдоль радиуса сферической входнойповерхности и наклонен относительнооси симметрии Х на угол У , определяемый из соотношения где и - относительный показательпреломления материала коллиматора.После преобразований получают В. (п - 1)и - сов р(2) или и - соя,я в о п - соя М(3) где Р ( У ) - значение функции при5 ограничном углеоТак как угол преломленного луча с касательной эллиптической поверхности 5 не превышаетусловие2для угла м) следующее:о 1р агссово п(4) Для преобразования периферийных лучей, испускаемых под углами Мо в коллиматоре использовано полное внутреннее отражение от поверхности 3, которая образована вращением вокруг оси Х участка параболы с осью Х) Отраженные лучи параллельны оси Х и образуют с осью Х угол О , выбранный с учетом условия полного внутреннего отражения: 351 . 1, 29 с - =2 агсвдп - =агсв 1 п (1 ) 2 п и при условиях где и - относительный показательпреломпения материала.Образованная вращением отрезка 4 прямой, коническая поверхность со прягает боковую параболическую и эллиптическую поверхностц.Коллиматор работает следующим образом.Радиальные лучи, имеющие разные углы наклонаотносительно оси симметрии Х, испускаются источником Я в полусфере с телесным углом 21 Г. При Ч сЕ, 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 к(1+яи 6 ),И ),2г - габаритный размер (радиус) ив,точника.Отраженные от поверхности 3 лучи преломляются поверхностью 4, которая образована вращением радиальной прямой с углом наклона 9 . Параллельоность преломленных лучей с осью симметрии Х обеспечивает условие Ы + 9 =С учетом закона преломпения и соя (у + р ) : р 1 656 4 О КРивая 3 аналитически описывается + О = соя У и и ) 1,656,(7) или исов (М +6 ) = сов 9Выражение (7) определяет взаимнуюсвязь параметров и,р,6 в предлагае"омом решении, Кроме того, имеет местоограничение на величину показателяпреломления: ии , где значение ио осогласно выражениям (4), (5) и (7),удовлетворяет равенству15 1пг (8) 1 Д= -- + агсвхи по 3 агсвдп относительно оси симметрии, а отре зок прямой, вращением которого образована часть выходной поверхности,расположен вдоль радиуса сферическойвходной поверхности и образует сосью симметрии угол 1 , определяеомый иэ соотношения2 п -1-и .пагсг 8о Сг 1( агссояи при условиях: и соя (у +8 )Осов , и и ), 1,656,где п - относительный показательфпреломления материала. Составитель Г.Татарникова Редактор МаБланар Техред И.Попович Корректор А.ТяскоЗаказ 7263/44 Тираж 522 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,. Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4 откуда п 1,656,Точка пересечения линий 4 и 5 заЭдана ходом луча с )11=2К сов ОГ(ч) - ------ (9)о о Я 1 Г (11 и +6 ) Следовательно, выражение для отрезка прямой 4 следующее;К сов 9- -Р (У) Р (М) (10) Я 1 П(9+9) 1 о 3 Оо Сопоставляя выражения (5) и (6) можно определить нижний предел значения ч 1о2 пф-иуапспи , 111) 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения искажения профиля пучка, упрощения конструкции и экономии материала, ось параболы на. 2 клонена под углом О с агсвдп (1- - -)пг