RU2254601C2 - Three-mirror system - Google Patents

Three-mirror system Download PDF

Info

Publication number
RU2254601C2
RU2254601C2 RU2003117283/28A RU2003117283A RU2254601C2 RU 2254601 C2 RU2254601 C2 RU 2254601C2 RU 2003117283/28 A RU2003117283/28 A RU 2003117283/28A RU 2003117283 A RU2003117283 A RU 2003117283A RU 2254601 C2 RU2254601 C2 RU 2254601C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angle
optical
optical elements
reflective
dihedral angle
Prior art date
Application number
RU2003117283/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003117283A (en
Inventor
Л.П. Радкевич (RU)
Л.П. Радкевич
В.Ф. Богданов (RU)
В.Ф. Богданов
Т.П. Гусева (RU)
Т.П. Гусева
И.С. Ибаев (RU)
И.С. Ибаев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" (ФГУП "ПО "УОМЗ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" (ФГУП "ПО "УОМЗ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" (ФГУП "ПО "УОМЗ")
Priority to RU2003117283/28A priority Critical patent/RU2254601C2/en
Publication of RU2003117283A publication Critical patent/RU2003117283A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2254601C2 publication Critical patent/RU2254601C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

FIELD: optical engineering.
SUBSTANCE: three-mirror system can be used for deflecting optical beam in space to keep to constant angle. System has three optical elements with reflecting surfaces and common base onto which those reflecting surfaces are supposed and fastened rigidly. Two optical elements, which form dihedral angle with common rib, have reflecting and polished surfaces and are made in form of two plates joined together; one plate has rectangular shape. Polished surfaces are tied rigidly together and reflecting surfaces form exact 90º angle and have similar sizes. Third element has reflecting surface which forms 90º angle with rib of dihedral angle. The third element is fixed at common base in such a way that its reflecting surface directs light beam in parallel to entrance beam but in opposite direction.
EFFECT: high degree of parallelism of entrance and exit beams.
3 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к высокоточным оптическим устройствам, предназначенным для отклонения оптического пучка в пространстве с постоянным углом, и может быть использовано при проверке параллельности двух осей многоканальных оптических приборов, в том числе, предназначенных для работы в инфракрасной области спектра.The invention relates to optical instrumentation, and in particular to high-precision optical devices designed to deflect an optical beam in space with a constant angle, and can be used to check the parallelism of two axes of multichannel optical devices, including those designed to operate in the infrared region of the spectrum.

Известна призма БКР-180 (Кругер М.Я. и др. «Справочник конструктора оптико-механических приборов», Москва, Машгиз, 1963 г., стр.261), представляющая собой систему трех зеркал (Русинов М.М. «Юстировка оптических приборов», Москва, 1969 г., стр.146-148), состоящую из двух плоских зеркал, отражательные поверхности которых образуют между собой прямой двугранный угол с общим ребром, и третьего зеркала, отражательная поверхность которого составляет угол 90 градусов по отношению к ребру двугранного угла. Точность параллельности входного и выходного лучей зависит от точности изготовления двугранного угла и положения отражательной поверхности третьего зеркала. В этом случае такая точность достигается путем конструктивного выполнения двугранного угла и отражательной поверхности третьего зеркала в одном монолитном куске оптического материала. Все три оптических элемента здесь жестко связаны между собой. Входной пучок лучей, направленный со стороны двугранного угла, отражается третьим зеркалом в обратном направлении параллельно входному лучу. Такая система обладает постоянством углов отклонения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при обратном ходе отраженных лучей.The known prism BKR-180 (Kruger M.Ya. et al. "Designer Handbook of Optical-Mechanical Devices", Moscow, Mashgiz, 1963, p. 261), which is a system of three mirrors (MM Rusinov, "Adjustment of Optical instruments ”, Moscow, 1969, pp. 146-148), consisting of two flat mirrors, the reflective surfaces of which form a straight dihedral angle with a common edge, and a third mirror, the reflective surface of which is 90 degrees to the edge dihedral angle. The accuracy of parallelism of the input and output rays depends on the accuracy of manufacturing the dihedral angle and the position of the reflective surface of the third mirror. In this case, such accuracy is achieved by constructively performing the dihedral angle and the reflective surface of the third mirror in one monolithic piece of optical material. All three optical elements here are rigidly interconnected. The input beam directed from the dihedral angle is reflected by the third mirror in the opposite direction parallel to the input beam. Such a system has a constant deviation angle in two mutually perpendicular planes with a return path of reflected rays.

Недостатком ее является то, что оптический материал призмы БКР-180 (марка стекла) зависит от ее использования в конкретной области спектра. Так, при использовании призмы БКР-180 в инфракрасной области спектра, в качестве оптического материала применяется фтористый барий (токсичный при обработке) или германий (очень дорогой).Its disadvantage is that the optical material of the prism BKR-180 (glass grade) depends on its use in a specific region of the spectrum. So, when using the prism BKR-180 in the infrared region of the spectrum, barium fluoride (toxic during processing) or germanium (very expensive) is used as an optical material.

Этот недостаток устранен в известной двухканальной оптической системе по международной заявке WO 9507490 (G 02 В 23/02, приоритет US 94101115 от 08.09.94), позволяющей использовать относительно недорогие отражатели и принятой за прототип. Каждый канал представляет собой систему трех зеркал, в которой между всеми отражательными поверхностями расположен воздушный промежуток, что позволяет использовать такую систему в любой области спектра. Отражатели представляют собой набор плоских зеркал, два из которых имеют главные сечения, расположенные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и образуют между собой прямой двугранный угол с общим ребром, а третье плоское зеркало имеет отражательную поверхность, расположенную под углом 90 градусов к общему ребру двугранного угла. Такая система проста при изготовлении.This disadvantage is eliminated in the well-known two-channel optical system according to the international application WO 9507490 (G 02 B 23/02, priority US 94101115 from 09/08/94), which allows the use of relatively inexpensive reflectors and adopted as a prototype. Each channel is a system of three mirrors in which an air gap is located between all reflective surfaces, which makes it possible to use such a system in any region of the spectrum. Reflectors are a set of flat mirrors, two of which have main sections located in two mutually perpendicular planes and form a straight dihedral angle with a common edge, and the third flat mirror has a reflective surface located at an angle of 90 degrees to the common edge of the dihedral angle . Such a system is simple to manufacture.

Недостатком прототипа является невысокая точность параллельности входного и выходного пучка лучей, обусловленная пониженными требованиями к точности юстировки зеркал по сравнению с традиционными системами, выполненными на основе оптических призм, поскольку, в этом случае, зеркала расположены на разных основаниях, отдельно друг от друга (нет жесткой связи между элементами), отдельно крепятся и юстируются. Кроме того, возможна разъюстировка системы в процессе эксплуатации, что в целом снижает возможность ее использования в точных измерительных оптических приборах.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of parallelism of the input and output beam, due to lower requirements for the accuracy of alignment of mirrors compared to traditional systems based on optical prisms, because, in this case, the mirrors are located on different bases, separately from each other (there is no rigid connections between the elements) are separately mounted and adjusted. In addition, misalignment of the system during operation is possible, which generally reduces the possibility of its use in precision measuring optical instruments.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в создании недорогой оптической системы, обеспечивающей высокую точность параллельности входного и выходного пучка лучей относительно друг друга в двух взаимно перпендикулярных плоскостях для любой области спектра.The problem to which this invention is directed is to create an inexpensive optical system that provides high accuracy of parallelism of the input and output beam of rays relative to each other in two mutually perpendicular planes for any region of the spectrum.

Поставленная задача достигается тем, что система трех зеркал состоит из двух оптических элементов с отражательными поверхностями, которые имеют главные сечения, расположенные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и образуют между собой прямой двугранный угол с общим ребром, и оптического элемента с отражательной поверхностью, которая составляет угол 90 градусов по отношению к ребру двугранного угла. При этом, между отражательными поверхностями оптических элементов расположен воздушный промежуток.The problem is achieved in that the system of three mirrors consists of two optical elements with reflective surfaces, which have major sections located in two mutually perpendicular planes, and form a straight dihedral angle with a common edge, and an optical element with a reflective surface, which is angle of 90 degrees with respect to the edge of the dihedral angle. In this case, an air gap is located between the reflective surfaces of the optical elements.

От прототипа данное техническое решение отличается тем, что все оптические элементы расположены на плоской поверхности общего основания и жестко с ним связаны, причем два оптических элемента, образующие прямой двугранный угол с общим ребром, выполнены в виде соединения двух пластин, одна из которых прямоугольная, имеющих отражательные и полированные поверхности так, что полированные поверхности жестко связаны между собой, а отражательные поверхности образуют точный прямой угол и имеют одинаковые размеры, при этом третий оптический элемент укреплен на общем основании так, что его отражательная поверхность направляет пучок лучей параллельно входному, но в обратном направлении.This technical solution differs from the prototype in that all optical elements are located on a flat surface of a common base and are rigidly connected with it, and two optical elements forming a right dihedral angle with a common edge are made in the form of a connection of two plates, one of which is rectangular, having reflective and polished surfaces so that the polished surfaces are rigidly interconnected, and the reflective surfaces form an exact right angle and have the same dimensions, with the third optical element the ment is fixed on a common basis so that its reflective surface directs the beam of rays parallel to the input, but in the opposite direction.

Два оптических элемента с отражательными поверхностями, которые образую между собой прямой двугранный угол с общим ребром, разворачивают входной пучок лучей на 90 градусов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.Two optical elements with reflective surfaces, which form a straight dihedral angle with a common edge between them, unfold the input beam of rays 90 degrees in two mutually perpendicular planes.

Третий оптический элемент с отражательной поверхностью, которая составляет угол 90 градусов по отношению к ребру двугранного угла, позволяет отклонить пучок лучей еще на 90 градусов и, тем самым, развернуть входящий пучок в обратном направлении.The third optical element with a reflective surface, which makes an angle of 90 degrees with respect to the edge of the dihedral angle, allows you to deflect the beam of rays by another 90 degrees and, thereby, deploy the incoming beam in the opposite direction.

Точный прямой угол между двумя оптическими элементами обеспечивается положением отражательных поверхностей двух соединенных полированными поверхностями пластин, одна из которых прямоугольная.The exact right angle between the two optical elements is ensured by the position of the reflective surfaces of two plates connected by polished surfaces, one of which is rectangular.

Точность расположения отражательной поверхности третьего оптического элемента в пространстве обеспечивается его жесткой связью со всеми элементами системы.The accuracy of the location of the reflective surface of the third optical element in space is ensured by its rigid connection with all elements of the system.

Одинаковые размеры отражательных поверхностей двух прямоугольных пластин обеспечивают прохождение полного светового пучка лучей без его срезания.The identical dimensions of the reflective surfaces of two rectangular plates ensure the passage of a full light beam of rays without cutting it off.

Воздушный промежуток, расположенный между отражательными поверхностями оптических элементов, позволяет использовать систему с недорогим оптическим материалом в любой области спектра, в т.ч. в инфракрасной.The air gap located between the reflective surfaces of the optical elements allows you to use the system with inexpensive optical material in any region of the spectrum, including in infrared.

Расположение оптических элементов на плоской поверхности общего основания и жесткая связь всех элементов между собой обеспечивают неизменность положения оптических лучей в пространстве. При этом отсутствует необходимость дополнительной юстировки системы в процессе эксплуатации.The location of the optical elements on a flat surface of a common base and the rigid connection of all elements with each other ensure the invariability of the position of the optical rays in space. There is no need for additional adjustment of the system during operation.

Такая система обладает простотой конструкции и технологичностью.Such a system has a simplicity of design and manufacturability.

Сущность изобретения представлена на фиг.1-3.The invention is presented in figures 1-3.

На фиг.1 изображен общий вид системы трех зеркал.Figure 1 shows a General view of a system of three mirrors.

На фиг.2 изображен вид А системы трех зеркал.Figure 2 shows a view A of a system of three mirrors.

На фиг.3 изображено сечение Г-Г системы трех зеркал.Figure 3 shows a cross-section GG system of three mirrors.

Система состоит из основания 1 (фиг.1), имеющего плоскую поверхность 2, на которой жестко закреплены: оптический элемент 3, имеющий отражательную поверхность 4 (фиг.2) и полированную поверхность 5 (фиг.3), оптический элемент 6 (фиг.2), имеющий полированную поверхность 7 с отражательным участком 8, равным по размеру отражательной поверхности 4 оптического элемента 3, и оптический элемент 9 (фиг.1), имеющий плоскую поверхность 10 и отражательную поверхность 11 (фиг.2). Отражательные поверхности 4 и 8 образуют прямой двугранный угол с общим ребром 12 (фиг.3).The system consists of a base 1 (FIG. 1) having a flat surface 2 on which are rigidly fixed: an optical element 3 having a reflective surface 4 (FIG. 2) and a polished surface 5 (FIG. 3), an optical element 6 (FIG. 2) having a polished surface 7 with a reflective portion 8 equal in size to the reflective surface 4 of the optical element 3, and an optical element 9 (FIG. 1) having a flat surface 10 and a reflective surface 11 (FIG. 2). Reflective surfaces 4 and 8 form a straight dihedral angle with a common edge 12 (figure 3).

Оптический элемент 3 (фиг.3) выполнен в виде прямоугольной пластины, отражательная поверхность 4 которой перпендикулярна полированной поверхности 5. Полированная поверхность 7 оптического элемента 6 жестко соединена с полированной поверхностью 5 элемента 3. При этом, образованный отражательной поверхностью 4 и отражательным участком 8 прямой двугранный угол выполнен с высокой точностью, обеспеченной точностью изготовления оптических элементов и жесткой связью их между собой, что легко выполнимо.The optical element 3 (Fig. 3) is made in the form of a rectangular plate, the reflective surface 4 of which is perpendicular to the polished surface 5. The polished surface 7 of the optical element 6 is rigidly connected to the polished surface 5 of the element 3. Moreover, it is formed by the reflective surface 4 and the reflective portion 8 of the straight line the dihedral angle is made with high accuracy, ensured by the accuracy of the manufacture of optical elements and their rigid connection with each other, which is easily feasible.

Принцип работы системы трех зеркал заключается в следующем.The principle of operation of the three mirror system is as follows.

Входной световой пучок лучей падает на отражательные поверхности 4 и 8 оптических элементов соответственно 3 и 6 (фиг.1, фиг.2), отклоняется этими поверхностями на 90 градусов, проходит воздушный промежуток и попадает на точно установленную зеркальную поверхность 11 элемента 9. Затем пучок лучей отражается от этой поверхности, с повторным разворотом на 90 градусов и выходит параллельно входному пучку лучей, но в обратном направлении (фиг.1). Причем, выходной пучок лучей всегда остается параллельным входному пучку лучей независимо от изменения положения в пространстве указанной системы.The input light beam of rays falls on the reflective surfaces 4 and 8 of the optical elements 3 and 6, respectively (FIG. 1, FIG. 2), is deflected by 90 degrees by these surfaces, the air gap passes and enters the precisely installed mirror surface 11 of element 9. Then the beam rays is reflected from this surface, with a repeated turn of 90 degrees and goes parallel to the input beam of rays, but in the opposite direction (figure 1). Moreover, the output beam always remains parallel to the input beam, regardless of the change in position in the space of the specified system.

Claims (1)

Система трех зеркал, состоящая из двух оптических элементов с отражательными поверхностями, которые образуют между собой прямой двугранный угол с общим ребром, и оптического элемента с отражательной поверхностью, которая составляет угол 90 градусов по отношению к ребру двугранного угла так, что между отражательными поверхностями оптических элементов расположен воздушный промежуток, отличающаяся тем, что все оптические элементы расположены на плоской поверхности общего основания и жестко с ним связаны, причем два оптических элемента, образующих прямой двугранный угол с общим ребром, выполнены в виде соединения двух пластин, одна из которых прямоугольная, имеющих отражательные и полированные поверхности так, что полированные поверхности жестко связаны между собой, а отражательные поверхности образуют точный прямой угол и имеют одинаковые размеры, при этом третий оптический элемент укреплен на общем основании так, что его отражательная поверхность направляет пучок лучей параллельно входному, но в обратном направлении.A system of three mirrors consisting of two optical elements with reflective surfaces that form a straight dihedral angle with a common edge, and an optical element with a reflective surface that makes an angle of 90 degrees relative to the edge of the dihedral angle so that between the reflective surfaces of the optical elements there is an air gap, characterized in that all the optical elements are located on a flat surface of a common base and are rigidly connected with it, moreover, two optical elements, o forming a right dihedral angle with a common edge, made in the form of a connection of two plates, one of which is rectangular, having reflective and polished surfaces so that the polished surfaces are rigidly connected to each other, and the reflective surfaces form an exact right angle and have the same dimensions, while the third the optical element is mounted on a common basis so that its reflective surface directs the beam of rays parallel to the input, but in the opposite direction.
RU2003117283/28A 2003-06-09 2003-06-09 Three-mirror system RU2254601C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003117283/28A RU2254601C2 (en) 2003-06-09 2003-06-09 Three-mirror system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003117283/28A RU2254601C2 (en) 2003-06-09 2003-06-09 Three-mirror system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003117283A RU2003117283A (en) 2005-01-27
RU2254601C2 true RU2254601C2 (en) 2005-06-20

Family

ID=35138217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003117283/28A RU2254601C2 (en) 2003-06-09 2003-06-09 Three-mirror system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2254601C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2511204C2 (en) * 2012-06-13 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Швабе-Приборы" Apparatus for inspecting, adjusting and converging optical axes of channels of multichannel devices and broadband radiator in visible and infrared regions
RU2560248C1 (en) * 2014-05-29 2015-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (ОАО "НПК "СПП") Optical reflector

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2511204C2 (en) * 2012-06-13 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Швабе-Приборы" Apparatus for inspecting, adjusting and converging optical axes of channels of multichannel devices and broadband radiator in visible and infrared regions
RU2560248C1 (en) * 2014-05-29 2015-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (ОАО "НПК "СПП") Optical reflector

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003117283A (en) 2005-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109477953B (en) Efficient optical path folding device
US3936194A (en) Method and device for assembling hollow retroreflectors
US20030227681A1 (en) Multipass optical retroreflector and method of using
EP0165931A1 (en) In-line optical anamorphic beam expander/contractor
AU618390B2 (en) Constant-deviation reflector
US9797704B2 (en) Interferometer having two transparent plates in parallel for making reference and measurement beams parallel
US5589991A (en) Optical assembly with folding mirror assembly
US2710560A (en) Optical prism system
RU2254601C2 (en) Three-mirror system
JP2009503598A (en) Multiple reflection optical system
RU2399871C1 (en) Angle-measuring star-shaped device
US6810170B2 (en) Optical signal processor
US10983360B2 (en) Optical device able to change the direction of propagation of a light beam
US4087162A (en) Full power optical system with displaced beam parts
JP2001124556A (en) Laser apparatus for multilaser-beam aiming device
US11486969B2 (en) Protection of a monostatic or quasi-monostatic laser rangefinder
SU1168800A1 (en) Two-step interferometer
US3560082A (en) Optical inverting systems
JP2019015769A (en) Optical coupling module
US20200166708A1 (en) Optical delay line device with fixed or variable delay
EP1412715B1 (en) Scanning interferometer
CN111148986A (en) Compact sensing device
RU2422791C1 (en) Device to control parallelism of optical axes
CN217007873U (en) Light beam stabilizing system and detection equipment
US20230059392A1 (en) Lateral Offset Retro Reflector

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120912