一種橢球/球面組合光學系統的製作方法

2023-10-08 11:37:44 8

專利名稱：一種橢球/球面組合光學系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬光學系統領域，尤其涉及一種可以提升光能利用效率的橢球/球面 組合光學系統。
背景技術：
橢球反光鏡是光學系統中最常見的集光元件，其收集光線的能力直接影響到光學 系統利用光能的效率。將一點光源放置在內表面鍍有反射光學薄膜的橢球反光鏡的第一焦點F201上， 光源發出的光線經內表面反射後會聚在第二焦點F202處。(見


圖1)利用這一特點，橢球反 光鏡光學系統可以提升光源光能利用效率。從
圖1可以看出，橢球反光鏡利用光能的能力取決於有效包容角α的大小，在此 範圍內的光線才能有效地會聚在F202處，而另一部分未經反光鏡反射的光(直射光)則無 法有效利用。在光學系統裡，這部分光線不但白白損失掉，還會產生雜散光，直接影響光學 效果。要想更有效地利用光能，最直接的辦法是增大有效包容角α，這就要求不斷加大 反光鏡的深度，但這在非球面光學加工及表面鍍制光學塗層上很難實現。

實用新型內容本實用新型旨在克服現有技術的不足之處而提供一種結構簡單，可顯著提高光能 的利用效率，避免產生雜散光的橢球/球面組合光學系統。為達到上述目的，本實用新型是這樣實現的一種橢球/球面組合光學系統，它包括橢球反光鏡及球面反光鏡；所述橢球反光 鏡與球面反光鏡的光軸重合；所述球面反光鏡的球心與橢球反光鏡的第一焦點重合；在 所述球面反光鏡的底部設有中心孔。本實用新型所述橢球反光鏡與球面反光鏡的面型精度< 50 μ m。利用橢球反光鏡和球面反光鏡的光學特點，將二者在一定條件下進行組合，可以 有效地解決光能的利用效率問題。在橢球反光鏡和球面反光鏡光軸重合的情況下，如果球面反光鏡的球心與橢球反 光鏡的第一焦點F201也相互重合，且球面反光鏡底部開有一定尺寸的中心孔，那麼將一點 光源放置在F201處，光源產生的直射光不但避免，而且還可以有效地通過球面鏡反射進行 回收利用。與單只橢球反光鏡相比，設計不同尺寸的的橢球反射鏡與球面鏡的組合結構，可 以不同程度的提升系統的光通量值，提升光源利用效率。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。本實用新型的保護範圍不僅局限於下列內容的表述。
圖1為橢球反光鏡光學原理圖；圖2為球面反光鏡光學原理圖；圖3為本實用新型的整體結構示意圖；圖4為本實用新型輻照度；圖5為單只橢球反光鏡照度。圖中1為橢球反光鏡；2為球面反光鏡；3為中心孔；4為光源；5為光學冷反光膜塗層。
具體實施方式
參見圖3所示，橢球/球面組合光學系統，它包括橢球反光鏡1及球面反光鏡2 ； 所述橢球反光鏡1與球面反光鏡2的光軸重合；所述球面反光鏡2的球心與橢球反光鏡1 的第一焦點F201重合；在所述球面反光鏡2的底部設有中心孔3。本實用新型所述橢球反光鏡1與球面反光鏡2基片材料採用耐熱高硼矽玻璃。本實用新型所述橢球反光鏡1與球面反光鏡2經過光學研磨拋光後製成，其面型 精度=30 μ m。本實用新型所述橢球反光鏡1與球面反光鏡2內表面均鍍制光學冷反光膜塗層 5。將一點光源放置在內表面鍍有冷反射光學薄膜的球面反光鏡的球心處，光源發出 的光線經球面反光鏡內表面反射後仍返回球心。(見圖2及圖3)由光源發出的光線，一部分經橢球反光鏡1反射後會聚在F202處，另一部分直接 照射在球面反光鏡2上，這部分光線經反射後穿過球心F201照射在橢球反光鏡上，再經過 反射會聚在F202處。結論驗證橢球反光鏡參數a = 50mm、b = 40mm、c = 30mm底孔直徑=27_，外口徑=80mm ；球面反光鏡參數r = 55. 5mm ；底孔直徑=19. 8mm ；外口直徑=93. 4mm ；使用10W、半徑Imm球形點光源、1000根光線進行模擬分析，在F202處使用光屏接收。兩種結構在第二焦點處輔照度對比
反光鏡 結構光通量W入射光線 數最小輻照度 ff/m2最大輻照度 ff/m2平均值 W/m2光源光利 用率橢球、球面 反光鏡7. 75917767.3449e-0084.8512e+0051939877. 5%
權利要求1.一種橢球/球面組合光學系統，其特徵在於，包括橢球反光鏡(1)及球面反光鏡 (2)；所述橢球反光鏡(1)與球面反光鏡O)的光軸重合；所述球面反光鏡O)的球心與橢 球反光鏡(1)的第一焦點(F201)重合；在所述球面反光鏡O)的底部設有中心孔(3)。
2.根據權利要求1所述的橢球/球面組合光學系統，其特徵在於所述橢球反光鏡(1) 與球面反光鏡O)的面型精度< 50 μ m。
3.根據權利要求2所述的橢球/球面組合光學系統，其特徵在於所述橢球反光鏡(1) 與球面反光鏡O)內表面均鍍制光學冷反光膜塗層(5)。
專利摘要本實用新型屬光學系統領域，尤其涉及一種可以提升光能利用效率的橢球/球面組合光學系統，它包括橢球反光鏡(1)及球面反光鏡(2)；所述橢球反光鏡(1)與球面反光鏡(2)的光軸重合；所述球面反光鏡(2)的球心與橢球反光鏡(1)的第一焦點(F201)重合；在所述球面反光鏡(2)的底部設有中心孔(3)；所述橢球反光鏡(1)與球面反光鏡(2)的面型精度≤50μm；所述橢球反光鏡(1)與球面反光鏡(2)內表面均鍍制光學冷反光膜塗層(5)。本實用新型結構簡單，可顯著提高光能的利用效率，避免產生雜散光的橢球/球面組合光學系統。
文檔編號G02B5/10GK201897658SQ201020550679
公開日2011年7月13日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者姚春龍, 宋光輝, 張輝, 李明星, 李野, 王詡, 王銀河, 陰曉俊 申請人:瀋陽儀表科學研究院, 瀋陽匯博光學技術有限公司