CS224706B1

CS224706B1 - Teleskopická soustava, zvláště pro lasery

Info

Publication number: CS224706B1
Application number: CS701578A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Kupka; Karel Masek
Original assignee: Frantisek Kupka; Karel Masek
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1984-01-16

Description

Teleskopická soustava, zvláště pro lasery

Vynález se týká teleskopické soustavy zvláště pro lasery.

Při využíváni laserů pro měřicí, zaměřovači a jiné účely je často nutné svazek laserového světla vhodně transformovat, to jest průměr svazku zvětšit nebo zmenšit. Transformace průměru laserového svazku se zpravidla uskutečňuje pomocí teleskopické soustavy složené ze spojné a rozptylné části, předřazené před výstup laseru. Zvětšením průměru laserového svazku se dosáhne další výhody, to jest že vhodnou volbou zvětšení ovlivníme divergenci paprsků laserového svazku, a to využitím známé rovnice pro teleskopickou soustavu: tg u'= m tg u, kde m je zvětšení teleskopické soustavy a u, respektive u'jsou vstupní, respektive výstupní úhly z teleskopické soustavy.

Dalším požadavkem na zmíněné teleskopické soustavy je dosažení takového korekčního stavu, aby pro danou vlnovou délku nepřekračovala deformace vlnoploch transformovaného svazku určitou velikost, přičemž obvykle se stanoví tolerance rovná Rayleighovu limitu l/8v£. Je však výhodné, jestliže vlnová aberace dosažená výpočtem je menší než l/8«/ř, nebol při realizaci se vyptíčtený stav zhoršuje vlivem výrobních tolerancí a nepřesností výroby. Minimalizace vlnových aberací je pak dosahováno zmenšováním relativního otvoru spojné části teleskopické soustavy, což nezbytně vede k prodlužování stavební délky. Například teleskopická soustava pro průměr laserového svazku o průměru 6 mm a zvětšwfcf 5x, složená z dubletu a rozptyl-

ky při dosažení vlnové aberace menší než 1/10 má stavební délku větší než 100 mm. V důsled ku velké stavební délky je obtížné takovou soustavu zabudovat do přístroje omezených rozměrů Stavební délku lze zhruba vyjádřit násobkem průměru vstupní pupily, zvětěení a relativního otvoru objektivu.

UVedené nevýhody odstraňuje teleskopická soustava podle vynálezu, mající stavební délku menší než 60 mm a korekci vlnové aberace menší než 0, 02 přičemž objektiv teleskopické soustavy má relativní otvor nejméně 1:2a sestává z dvoučočkového tmeleného členu a jednoduchého spojného členu a okulér je vytvořen jako jednoduchý rozptylný člen. Podstata vynálezu spočívá v tom, že pro obrazové ohniskové vzdálenosti členů objektivu platí tyto vztahy:

0, 85 < 1

P o, 5 ζ ----- < o, 65 ^fl ^{+ f}2 o, 37 < -4- < 0. 46 .

kde Pj je předmětová ohnisková vzdálenost celého objektivu, je předmětová ohnisková vzdálenost prvního členu objektivu, + fg je předmětová ohnisková vzdálenost třetího členu objektivu.

Pro vztahy mezi poloměry zakřivení členů objektivu ovlivňujícími korekční vztah platí vztahy

9, 2 >

r_

-2— S 7, 1 ^rl

1, 45>- >1, 75 ^rl ^- > I, 6 , ^r4 kde r^ je poloměr zakřivení prvního členu objektivu přivrácený k okuláru,

Tg je poloměr prvního členu objektivu odvrácený od okuláru, je poloměr zakřivení druhého členu odvrácený od okuláru, r^ je poloměr zakřivení třetího členu přivrácený k okuláru, je poloměr zakřivení třetího členu přivrácený k okuláru.

Výnález umožňuje zkrácení stavební délky přístroje a tím i snížení jeho váhy a snadnější manipulaci.

Neméně důležitá nro ďnsažerrf vhnrtrwS Vzvno>1rr*A ΖΙλλ « y

224 706 použitého materiálu a s výhodou platí následující vztahy:

1, 58< η_Σ< 1, 60 1, 7 < n₂, ₃< 1, 76 , kde je Index lomu materiálu použitého v prvním členu objektivu, n₂ j je index lomu materiálu použitého v druhém členu a třetím členu objektivu.

Minimální hodnoty vlnové aberace celé soustavy jsou dosaženy sladěním velikosti sféric ké aberace objektivu a okuláru na stejné absolutní velikosti, což u teleskopické soustavy podle vynálezu je dosaženo jednak vhodným tvarem jednoduchého rozptylného členu, který je použit ve funkci okuláru a dále volbou vhodného indexu lomu materiálu, ze kterého jednoduchý rozptylný člen je zhotoven, přičemž platí tyto vztahy:

<—^—<38 ^r7

1, 7< n₄ < 1, 76 , kde rg je poloměr zakřivení okuláru přivrácený k výstupu z laseru, je poloměr zakřivení okuláru přivrácený k výstupu z laseru, n^ je index lomu materiálu použitého v okuláru.

Zvláětě výhodné provedení teleskopické soustavy podle vynálezu je uvedeno v následující tabulce, v níž jsou uvedeny vzájemné vztahy jednotlivých hodnot:

^rl	=	70		^dl	=	4,	2	1	= 1,	60804
^r2	=	-110,	62	d₂	=	2			= i,	72766
^r3		-547,	9	⁸1	=	o,	05		= i,	72766
^r4	=	39,	86	^d3	=	3,	2	ⁿ4	= .1,	72766
^r5	=	59,	71	^e2	=	45,	805
^r6	—	278,.	15	*4	=	1,	5
^r7	=	9,	123

kde r^ až r? značí poloměry zakřivení, d^ až d^ jsou osové tlouštky jednotlivých členů, ^el ^{8 e}2 J^sou vzduchové mezery mezi jednotlivými členy, n^ až n^ jsou indexy lomu materiálu, přičemž pro všechny dálkové údaje r, d a e platí tolerance i 10 % a pro indexy lomu n tolerance - 0, 02, přičemž hodnoty indexů lomu platí pro vlnovou délku 1 060 nm.

Příklad provedení teleskopické soustavy podle vynálezu je znázorněn na výkrese ve schematickém osovém řezu. Znázorněná teleskopická soustava obsahuje objektiv I, vytvořený třemi optickými členy, z nichž první člen 1. a druhý člen 2 jsou stmeleny a tvoří dvoučočkový člen, dále jednoduchým spojným členem 2 přivráceným dutou plochou k výstupu z laseru a okulár II, vytvořený jednoduchým rozptylným členem £, přivráceným dutou plochou k výstupu z laseru. Jednotlivé poloměry zakřivení uvedené v předcházející tabulce a plochy, k nimž se vztahují na výkrese, jsou označeny jako až r^,, d^ až d* jsou střední tlouštky čoček a

224 706

S. j a Sg jsou vzduchové mezery mezi jednotlivými dleny.

Teleskopická soustava podle vynálezu je vhodná pro transformaci laserového svazku, kde jeou požadovány krátká vlnová délka a hodnoty vlnové aberace menší než 0, 02 </£.

Claims

1. Teleskopická soustava, zvláště pro lasery s průměrem výstupního svazku 6 mm a zvětšení 5x, mající stavební délku menší než 60 mm a korekci vlnové abbraee menší než 0, 02 Zt/, přičemž objektiv teleskopické soustavy má relativní otvor nejméně 1:2a sestává z dvouSočkového tmeleného členu a jednoduchého spojného členu a okulár je vytvořen jednoduchým rozptylným členem, vyznačený tím, že pro obrazové ohniskové vzdálenosti jednotlivýoh členů (1, 2, 3) objektivu (I) platí tyto vztahy:

F * o, 85 < -4- < 1, 1 ^fl

F ⁵ < < °>^{65 f}l ^{+ f}2 ✓ ^Fí /

0, 37 < -4- < 0, 46 , ^f3 kde Fj Je předmětová ohnisková vzdálenost celého objektivu (I), je předmětová ohnisková vzdálenost prvního členu (1) objektivu (I), + f₂ je předmětová ohnisková vzdálenost stmeleného prvního členu (1) a druhého členu (2) objektivu’(I), fj třetího členu objektivu.

2. Teleskopická soustava podle bodu 1, vyznačená tím, že pro vztahy mezi poloměry zakřivení členů (1, 2, 3) objektivu (I) ovlivňujícími korekční etav objektivu (I), platí vztahy:

9, 2> - JX- >7, 1 ^rl

1, 45>- ^->1, 75 ^rl

1, 3 > >1, 6 , ^r4 kde rj je poloměr zakřivení prvního členu (1) objektivu (I) přivrácený k okuláru (II), r₂

224 706 je poloměr prvního člena (1) objektivu (I) odvrácený od okuláru (II), r^ je poloměr zakřivení druhého členu (2) odvrácený od okuláru (II), r^ je poloměr zakřivení třetího členu (3) přivrácený od okuláru (H), r^ Je poloměr zakřivení třetího členu (3) přivrácený k okuláru (II).

3. Teleskopická soustava podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, že pro index lomu použitého materiálu platí vztahy:

1, 58 < η_χ < 1, 60 1, 7 < 3 < 1, 76 , kde je index lomu materiálu použitého v prvním členu (1) objektivu (I), n₂ 3 je index lomu materiálu použitého v druhém členu (2) a třetím členu (3) objektivu (I).

4. Teleskopická soustava podle bodů 1, 2 a 3, vyznačená tím, že pro jednoduchý rozptylný člen (4) tvořící okulár (II) platí mezi poloměry ovlivňujícími korekční stav a dále pro index lomu materiálu tyto vztahy:

25 < -S_ < 3» ^r7

1, 7 < 1, 76 , kde rg je poloměr zakřivení jednoduchého rozptylného členu (4) přivrácený k výstupu z laseru, r^ je poloměr zakřivení jednoduchého rozptylného členu (4) přivrácený k výstupu z laseru, n^ je index lomu materiálu použitého v okuláru (II).

1 výkres