Многоходовая матричная система

(19) 61) А 1151)02 В 17/06) ( 01 К 21/03 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУф,(71) Ордена Ленина институт химической физики АН СССР(56) 1. Арр 11 ей ОрС 1 сэ, 1971, 10,8, р.1892.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке3390275/18-10,кл, С 1 02 В 17/06 040282.(54) (57) МНОГОХОДОВАЯ МАТРИЧНАЯ СИСТЕМА, содержащая два вогнутых (основное и вспомогательное) эеркала-.коллектива, три вогнутых зеркалаобъектива, установленных с возможностью поворота относительно гори"зонтальной оси, два из которых установлены .на общем основании с воэможностью поворота относительно вертикальной оси, входное и выходное отверстия, при этом все зеркала имеют одинаковый радиус кривизны, о т . л и ч а ю щ а я с .я тем, что, с целью повышения виброустойчивости системы и увеличения числа ходов излучения при сохранении размеров коллективов, в нее введено дополнительное вогнутое зеркало-объектив той же . кривизны, при этом все зеркала-объективы жестко закреплены одно относительно другого на общем основании и расположены попарно симметрично относительно центра кривизны основного зеркала-коллектива, а центр кривизны вспомогательного зеркала- коллектива расположен в центре сим- щс метрии двух зеркал-объективов, принадлежащих разным парам, причем общее основание установлено с возможностью поворота в двух взаимноС: перпендикулярных плоскостях.30 Изобретение относится к оптичес.кому приборостроению, в частностик оптическим системам с отражающимиповерхностями, и может быть использовано при разработке светосильныхкювет с очень большой длиной оптического пути, осуществлении многоходовых зеркальных систем открытого типа на дальних расстояниях,а также при создании регулируемыхмногокилометровых линий задержкиоптических сигналов.Известна многоходовая оптическая система, содержащая три вогнутыхзеркала, из которых первое и второе установлены рядом и выполняютроль объективов, а третьепротиволежащее на расстоянии радиусакривизны, является коллективом,на котором формируется матрица последовательных промежуточных изображений осветителя 1),.Однако число ходов в ней недостаточно для достижения многокилбметровой длины оптического пути.Наиболее близкой к предлагаемойявляется многоходовая матричнаясистема, содержащая два вогнутыхосновное и вспомогательное) зеркала-коллектива, три вогнутых зеркалаобъектива, установленных с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, два из которых установленына общем основании с возможностьюповорота вокруг вертикальной оси,входное и выходное отверстия, приэтом все зеркала имеют одинаковыйрадиус кривизны 2,Недостатком такой системы является неполная виброустойчивостьПоскольку третий объектив имеет самостоятельный механизм поворота ижестко не закреплен с первым и вторым объективами, то в результатеВибрации этого механизма возможносмещение целых строчек в матрицеиэображений. С увеличением количества строк ошибка угла между жестко соединенными первым, вторым(спаренными и третьим объективами приводит к возрастанию смещениястрочек в обоих направлениях. Крометого, в системе .недостаточное количество промежуточных изображенийдля достижения в лабораторных усло"виях многокилометровой длины оптического пути.Цель изобретения - повышение виброустойчивостн системы и увеличениечисла ходов излучения при сохране"нии размеров коллективов. Указанная цель достигается тем, что в многоходовую матричную систему, содержащую два вогнутых основное и вспомогательное) зеркала-кол" лектива, три вогнутых зеркала-объектива, установленных с воэможностью поворота относительно горизонтальной 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 оси, два из которых установлены наобщем основании с возможностью поворота относительно вертикальной оси,входное и выходное отверстия, приэтом все зеркала имеют одинаковыйрадиус кривизны, введено дополнительное вогнутое зеркало-объектив тойже кривизны, при этом все зеркалаобъективы жестко закреплены одно относительно другого на общем основании и расположены попарно симметрично относительно центра кривизны . основного зеркала-коллектива, а центр кривизны вспомогательного зеркала-коллектива расположен в центре симметрии двухзеркал-объективов, принадлежащих разным парам, причем общее основание установлено с воэможностью поворота в двух взаимно пер- пендикулярных плоскостях.Изменение числа изображений в каждой строке, т.е. число колонок в матрице достигается поворотом основания с объективами вокруг вертикальной оси, перпендикулярной строкам матрицы иэображения. Число колонок прямо пропорционально углу поворота. Регулировка числа строк в матрице производится наклоном основания с объективами вокруг. горизонтальной оси, параллельной строкам матрицы изображений. Число строк прямо пропорционально углу наклона основа,ния.На фиг. 1 представлен вариант расположения зеркал-объективов на круглом основании; на фиг2 - зер-кала-коллективы с промежуточными изображениями на их поверхностях, где цифры показывают порядок образования изображений при настройке сис-, темы на 90 прохождений света.Устройство содержит входное отверстие 1 и находящееся под ним выход" ное отверстие 2. Против входного и выходного отверстий 1 и 2 на расстоянии радиуса кривизны зеркал расположены спаренные объективы 3, 4 и 5, б, жестко закрепленные на подвижном основании 7 в единый блок. Основание 7 вместе с объективами имеет возможность поворота вокруг вертикальной оси 8 и горизонтальной оси 9. Установленное напротив спаренных зеркал- объективов основное зеркало-коллектив 10 находится в непосредственной близости от входного и выходного отверстий 1 и 2. Центр кривизны коллектива 10 расположен в центре сим" метрии пар объективов 3, 4 и 5, б. Поэтому коллектив 10 изображает объективы 3 и 4, а также 5 н б друг, на друга. Вспомогательное зеркало- коллектив 11 ориентировано так, чтобы изображать объективы 3 и 5, принадлежащие разным парам, друг на друга. Его центр кривизны расположен в центре симметрии объективов 3 и 5,:Многоходовая матричная системаработает следующим образом,Через входное отверстие 1 излучение от высокоапертурного илилазерного осветителя попадает напротивостоящий зеркальный объектив 3,который создает промежуточное изоб. ражение входного отверстия на поверхности коллектива 10. От поворотаоснования 7 - блока объективов зависит расстояние от входного отверстия 10до его первого иэображения, от наклона основания - величина этого смещения вниз по вертикали. После образования первого изображения излучение,отражается от коллектива 10 на объек-.5тив 4, который формирует второеиэображение рядом с входным отверстием 1 на самом краю коллектива 10.Спаренные зеркальные объективы 3и 4 поочередно фокусируют с опреде-.ленным смещением изображения входного отверстия на коллективе 10до тех пор, пока не будут построеныдве строки изображений, и последнеене попадет на коллектив 11. Отраженное от него излучение направится кобъективу 5 следующей пары. Далеепоочередно фокусируют зеркальныеобъективы 5 и 6, образуя две новыестроки изображений, и последнееизображение вновь не попадет на коллектив 11. Опять начнут работатьспаренные объективы 3 и 4, И так дотех пор, пока последнее изображениене попадет в выходное отверстие 2системы.35При повороте основания 7 центрыкривизны жестко спаренных объективов3, 4 и 5, 6 скользят по поверхностиколлектива 10, сохраняя расстояниемежду собой неизменным. При наклоне 40основания эти центры также смещаются по высоте, их взаимное расположение остается постоянным. Последнее иэображение попадет в выходное отвер-, стие 2 не при любом повороте и наклоне основания 7, а в положениях, соответствующйх фиксированным смещениям первого изображения, кратным указан" ным межцентровым расстояниям.Поскольку центры кривизны объективов разных пар разнесены по высоте с определенным смещением, в матрице создается двойное наложение иэображений, при этом сохраняется принцип суперпоэиций.Число прохождений света в многоходовой матричной системе может быть подсчитано иэ соотношенияХ = (4 К) (С - 1),где Х - число ходов;К - число колонок матрицы, составляющее ряд натуральныхчисел 1, 2, 3, 4, 5С - число строк матрицы, составляющее ряд четных чисел2, 4, б, 8, 10Двойное наложение изображенийосуществляется в матрице при значениях К)2 и СЪ 4,Многоходовая матричная система обладает высокой виброустойчивостью, которая достигаетсятем, что подвижной частью механизма регулировки числа изображений матрицы являются две парйобъективов; жестко связанные междусобой в едином блоке, причем всечетные и нечетные изображения матрицы, соответственно, повторяют поло- .жение входного. отверстия и его первого изображения при любом числеходов. Многоходовая матричная сис-,тема позволяет значительно увеличить длину оптического пути за счетвозрастания количества промежуточных изображений и их компактногорасположения.ВН Фй Заказ 3077/ Л "Патент" Тираж 497 Подписножгород, ул.Проектная,