RU2641514C1 - Solar radiation simulator - Google Patents

Solar radiation simulator Download PDF

Info

Publication number
RU2641514C1
RU2641514C1 RU2016130904A RU2016130904A RU2641514C1 RU 2641514 C1 RU2641514 C1 RU 2641514C1 RU 2016130904 A RU2016130904 A RU 2016130904A RU 2016130904 A RU2016130904 A RU 2016130904A RU 2641514 C1 RU2641514 C1 RU 2641514C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mirror
lens
simulator
diameter
collimating lens
Prior art date
Application number
RU2016130904A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Медведев
Александр Васильевич Гринкевич
Сергей Германович Данилов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ")
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 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ") filed Critical Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ")
Priority to RU2016130904A priority Critical patent/RU2641514C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641514C1 publication Critical patent/RU2641514C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: simulator contains an arc light source around which the same channels are evenly set, each of which contains a condenser with an aperture diaphragm, a mirror set at an angle to the optical axis, a field diaphragm, and a collimating lens. The axis of the arc light source is located parallel to the optical axis of the collimating lens. The following relations are performed: Dc≤Dm.m.-Dcon.m.;
Figure 00000019
Δycon.max.≥df.d., where Dc - the diameter of the collimating lens; Dm.m., Dcon.m. - the diameters of the main and secondary mirrors of the test mirror-lens objective; Nch - the number of channels in the simulator; Δycon.max - the value of the transverse spherical aberration of the condenser at the maximum value of the aperture diaphragm; df.d. - the diameter of the field diaphragm.
EFFECT: reduction of the diameter of the collimating lens while maintaining a uniform brightness distribution over the field of the test lens, the possibility of measuring large-sized mirror-lens objectives.
4 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники, и патентуемый имитатор солнечного излучения может быть применен в качестве осветителя фокальной плоскости для фотометрической градуировки крупногабаритных оптико-электронных каналов космических спутников.The present invention relates to the field of optoelectronic technology, and the patented solar radiation simulator can be used as a focal plane illuminator for photometric calibration of large-sized optoelectronic channels of space satellites.

Известен имитатор Солнца ИС-100 (изготовитель ООО «ЛОМО ФОТОНИКА», г. Санкт-Петербург, ул. Чугунная, д. 20), использующий ксеноновую лампу и зеркальную оптику. ИС-100 содержит конденсор - эллипсоидальное зеркало, в одном из фокусов которого расположена ксеноновая лампа, и которое проецирует увеличенное изображение светящейся плазмы в плоскость диафрагмы, расположенной во втором фокусе эллипсоидального зеркала и выполняющей роль выходного зрачка имитатора. В плоскости диафрагмы располагается также фокус внеосевого параболоидального зеркала, которое и создает параллельный пучок лучей, использующийся для облучения испытуемой оптической системы. Для повышения равномерности освещенности в противоположной от эллипсоидального зеркала стороне от ксеноновой лампы расположено сферическое зеркало.The well-known solar simulator IS-100 (manufactured by LOMO FOTONIKA LLC, St. Petersburg, Chugunnaya St., 20), using a xenon lamp and mirror optics. The IS-100 contains a condenser - an ellipsoidal mirror, in one of the foci of which a xenon lamp is located, and which projects an enlarged image of the luminous plasma into the plane of the diaphragm located in the second focus of the ellipsoidal mirror and acting as the exit pupil of the simulator. The focus of the off-axis paraboloidal mirror is also located in the plane of the diaphragm, which creates a parallel beam of rays, which is used to irradiate the optical system under test. To increase the uniformity of illumination, a spherical mirror is located on the side opposite from the ellipsoidal mirror from the xenon lamp.

Недостатком этого имитатора Солнца является малый диаметр параллельного пучка лучей (100 мм) и применение двух асферических поверхностейThe disadvantage of this simulator of the Sun is the small diameter of a parallel beam of rays (100 mm) and the use of two aspherical surfaces

Наиболее близким по технической сущности является имитатор Солнца (авторское свидетельство №339464, опубл. 24.05.1972), который содержит ксеноновую дуговую лампу, которая с помощью конденсора изображается на полевой диафрагме, установленной в переднем фокусе коллиматорного объектива. Для выравнивания яркости по полю дуги источника света со стороны, противоположной конденсору, установлен сферический отражатель, проектирующий на дугу ее перевернутое изображение. Кроме того, для выравнивания и создания симметричного распределения яркости изображения дуги на диафрагме, между диафрагмой и конденсором установлена зеркальная система, состоящая из трех зеркал, два из которых расположены под углом к оптической оси, а третье параллельно ей. Эта зеркальная система вращается приводом.The closest in technical essence is the simulator of the Sun (copyright certificate No. 339464, publ. 05.24.1972), which contains a xenon arc lamp, which is displayed on the field diaphragm mounted in the front focus of the collimator lens using a condenser. To align the brightness along the field of the arc of the light source from the side opposite the condenser, a spherical reflector is installed, projecting its inverted image onto the arc. In addition, to align and create a symmetric distribution of the brightness of the arc image on the diaphragm, a mirror system is installed between the diaphragm and the condenser, consisting of three mirrors, two of which are located at an angle to the optical axis, and the third parallel to it. This mirror system is driven by a drive.

Недостатком этого имитатора Солнца является наличие вращающихся оптических зеркал, а также требуемый большой диаметр коллиматорного объектива для применения совместно с крупногабаритной калибруемой оптической системой (системы Кассегрена, Ричи-Кретьена при диаметрах главного зеркала ~1 м и более).The disadvantage of this simulator of the Sun is the presence of rotating optical mirrors, as well as the required large diameter collimator lens for use in conjunction with a large calibrated optical system (Cassegrain, Ritchie-Chretien systems with diameters of the main mirror of ~ 1 m or more).

Задачей настоящего изобретения является исключение вращающихся оптических элементов, уменьшение диаметра коллимирующего объектива с сохранением равномерного распределения яркости по полю испытуемого объектива и с возможностью измерения крупногабаритных зеркально-линзовых объективов.The objective of the present invention is the elimination of rotating optical elements, reducing the diameter of the collimating lens while maintaining a uniform distribution of brightness across the field of the tested lens and with the ability to measure large-sized mirror lenses.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в имитаторе солнечного излучения, состоящем из дугового источника света, конденсора, зеркала, установленного под углом к оптической оси, полевой диафрагмы и коллимирующего объектива, в отличие от известного, конденсор содержит апертурную диафрагму, ось дугового источника света расположена параллельно оптической оси коллимирующего объектива, а вокруг дугового источника света равномерно установлены одинаковые каналы, каждый из которых содержит конденсор с апертурной диафрагмой, зеркало, установленное под углом к оптической оси, полевую диафрагму и коллимирующий объектив, причем в имитаторе солнечного излучения имеют место соотношения:The technical result due to the task is achieved by the fact that in a solar radiation simulator consisting of an arc light source, a condenser, a mirror mounted at an angle to the optical axis, a field diaphragm and a collimating lens, in contrast to the known one, the condenser contains an aperture diaphragm, axis the arc light source is parallel to the optical axis of the collimating lens, and the same channels are uniformly installed around the arc light source, each of which contains a capacitor with an aperture diaphragm, a mirror mounted at an angle to the optical axis, a field diaphragm and a collimating lens, moreover, in the solar radiation simulator, there are relations:

Figure 00000001
;
Figure 00000001
;

Figure 00000002
;
Figure 00000002
;

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где Dк - диаметр коллимирующего объектива канала имитатора солнечного излучения;where D to - the diameter of the collimating lens channel simulator of solar radiation;

Dгл.з. - диаметр главного зеркала испытуемого зеркально-линзового объектива;D hl - the diameter of the main mirror of the test mirror lens;

Dконтр.з. - диаметр вторичного зеркала испытуемого зеркально-линзового объектива;D counter - the diameter of the secondary mirror of the test mirror-lens;

Nк - число каналов в имитаторе солнечного излучения;N to - the number of channels in the simulator of solar radiation;

Δyкон.max. - величина поперечной сферической аберрации конденсора при максимальном значении апертурной диафрагмы dад.max;Δy con.max. - the magnitude of the transverse spherical aberration of the condenser at the maximum value of the aperture diaphragm d ad.max ;

dп.д. - диаметр полевой диафрагмы.d p.p. - diameter of the field diaphragm.

Схема одного из каналов имитатора солнечного излучения показана на чертеже 1.A diagram of one of the channels of the simulator of solar radiation is shown in figure 1.

Канал имитатора солнечного излучения состоит по ходу лучей из дугового источника света 1, конденсора 2, апертурной диафрагмы 3, наклонного зеркала 4, полевой диафрагмы 5 и коллимирующего объектива 6.The channel of the solar radiation simulator consists in the direction of the rays from the arc light source 1, the condenser 2, the aperture diaphragm 3, the inclined mirror 4, the field diaphragm 5 and the collimating lens 6.

Конструктивные данные варианта канала имитатора солнечного излучения в обратном ходе лучей приведены в таблице 1.The design data of a variant of the channel simulator of solar radiation in the reverse path of the rays are shown in table 1.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

На чертеже фиг. 2 показано взаимное расположение двух противоположно расположенных каналов имитатора солнечного излучения 7, 8 и испытуемого объектива большого диаметра 9.In the drawing of FIG. 2 shows the relative position of two oppositely located channels of the solar radiation simulator 7, 8 and the test lens of large diameter 9.

На чертеже фиг. 3 показано взаимное расположение десяти равномерно расположенных по окружности каналов имитатора солнечного излучения 10 и испытуемого объектива большого диаметра 9.In the drawing of FIG. 3 shows the relative position of ten channels of the solar radiation simulator 10 evenly spaced around the circumference and a large diameter test lens 9.

На чертеже фиг. 4 показаны развороты изображения дугового источника света 1 в каждом из каналов имитатора солнечного излучения и распределение зрачков каналов имитатора по кольцевому входному зрачку испытуемого зеркального объектива большого диаметра.In the drawing of FIG. 4 shows the image spreads of the arc light source 1 in each of the channels of the simulator of solar radiation and the distribution of the pupils of the channels of the simulator along the annular entrance pupil of the large specular mirror lens under test.

Принцип действия имитатора солнечного излучения заключается в следующем.The principle of operation of the simulator of solar radiation is as follows.

Ось дугового источника света 1 располагается параллельно оптической оси коллимирующего объектива 6 (фиг. 1), а вокруг дугового источника света равномерно устанавливаются одинаковые каналы 7 (фиг. 2, фиг. 3), при этом коллимирующие объективы 6 заполняют кольцевой входной зрачок испытуемого крупногабаритного зеркального объектива 9 равномерно по окружности и имеет место соотношение:The axis of the arc light source 1 is parallel to the optical axis of the collimating lens 6 (Fig. 1), and the same channels 7 are uniformly installed around the arc light source (Fig. 2, Fig. 3), while the collimating lenses 6 fill the annular entrance pupil of the test large-sized mirror the lens 9 is uniform in circumference and the ratio is:

Figure 00000006
Figure 00000006

В каждом из каналов область свечения ксеноновой дуговой лампы 1 с помощью конденсора 2 (фиг. 1) изображается на полевой диафрагме 5, установленной в переднем фокусе коллимирующего объектива 6, при этом число каналов выбирается из соотношения:In each channel, the luminescence region of the xenon arc lamp 1 with the help of a condenser 2 (Fig. 1) is displayed on the field diaphragm 5 mounted in the front focus of the collimating lens 6, while the number of channels is selected from the ratio:

Figure 00000007
Figure 00000007

Выравнивания яркости по полю дуги источника света 1 и создание симметричного распределения яркости изображения дуги осуществляется в фокальной плоскости испытуемого объектива 9 за счет наложения друг на друга изображений дуги 1' каждым из каналов, при этом изображения дуги 1' от каждого из последующих каналов развернуто относительно изображения Г от каждого из предыдущих каналов соответственно углам разворота каналов относительно друг друга (фиг. 4), а также за счет увеличенной сферической аберрации конденсоров 2, при этом имеет место соотношение:The alignment of brightness along the field of the arc of the light source 1 and the creation of a symmetric distribution of the brightness of the image of the arc is carried out in the focal plane of the test lens 9 by superimposing on each other the images of the arc 1 'by each channel, while the image of the arc 1' from each of the subsequent channels is deployed relative to the image G from each of the previous channels, respectively, to the angles of the rotation of the channels relative to each other (Fig. 4), as well as due to the increased spherical aberration of the condensers 2, while wearing:

Δyкон.max.≥dп.д. Δy con.max. ≥d pa

Диаметр полевой диафрагмы 5 формирует угловой размер Солнца.The diameter of the field diaphragm 5 forms the angular size of the sun.

При изменении диаметра апертурной диафрагмы 3 осуществляется изменение энергетической освещенности фокальной плоскости испытуемого объектива 9.When changing the diameter of the aperture diaphragm 3, the energy of the illuminated focal plane of the test lens 9 is changed.

Таким образом, параметры варианта исполнения имитатора солнечного излучения могут быть следующие:Thus, the parameters of the embodiment of the simulator of solar radiation can be as follows:

Схемы построения измеряемых объективовSchemes for constructing measurable lenses Кассегрен, Ричи-Кретьен и др.Cassegren, Ritchie-Chretien et al. Диаметр входного зрачка объективовDiameter of the entrance pupil of the lenses ~1 м и более.~ 1 m or more. Спектральный состав излученияSpectral composition of radiation Приближен к спектру излучения от Солнца.It is close to the spectrum of radiation from the sun. Неравномерность облученности фокальной плоскостиFocal plane irregularity 5%, не более.5%, no more.

Таким образом, имитатор солнечного излучения, содержащий набор каналов с коллимирующими объективами небольшого диаметра по сравнению с диаметром главного зеркала испытуемого объектива, позволяет уменьшить трудоемкость и стоимость изготовления оптики имитатора в сравнении с классическим коллиматором, требующим применения коллимирующего объектива с диаметром, равным диаметру главного зеркала испытуемого объектива, с сохранением равномерности облученности фокальной плоскости испытуемого объектива и без применения вращающихся оптических элементов.Thus, a solar radiation simulator containing a set of channels with small diameter collimating lenses compared to the diameter of the main mirror of the test lens allows one to reduce the complexity and manufacturing cost of the simulator optics in comparison with the classical collimator requiring a collimating lens with a diameter equal to the diameter of the test mirror lens, while maintaining the uniformity of irradiation of the focal plane of the test lens and without the use of rotating optics elements.

Claims (10)

Имитатор солнечного излучения, состоящий из дугового источника света, конденсора, зеркала, установленного под углом к оптической оси, полевой диафрагмы и коллимирующего объектива, отличающийся тем, что конденсор содержит апертурную диафрагму, ось дугового источника света расположена параллельно оптической оси коллимирующего объектива, а вокруг дугового источника света равномерно установлены одинаковые каналы, каждый из которых содержит конденсор с апертурной диафрагмой, зеркало, установленное под углом к оптической оси, полевую диафрагму и коллимирующий объектив, причем в имитаторе солнечного излучения имеют место соотношения:A solar radiation simulator consisting of an arc light source, a condenser, a mirror mounted at an angle to the optical axis, a field diaphragm and a collimating lens, characterized in that the condenser contains an aperture diaphragm, the axis of the arc light source is parallel to the optical axis of the collimating lens, and around the arc equal channels are uniformly installed in the light source, each of which contains a condenser with an aperture diaphragm, a mirror mounted at an angle to the optical axis, a field diaphragm Ragmu and a collimating lens, and in the simulator of solar radiation, the following relationships take place:
Figure 00000008
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000010
где Dк - диаметр коллимирующего объектива канала имитатора солнечного излучения;where D to - the diameter of the collimating lens channel simulator of solar radiation; Dгл.з. - диаметр главного зеркала испытуемого зеркально-линзового объектива;D hl - the diameter of the main mirror of the test mirror lens; Dконтр.з. - диаметр вторичного зеркала испытуемого зеркально-линзового объектива;D counter - the diameter of the secondary mirror of the test mirror-lens; Nк - число каналов в имитаторе солнечного излучения;N to - the number of channels in the simulator of solar radiation; Δукон.mах - величина поперечной сферической аберрации конденсора при максимальном значении апертурной диафрагмы; Δу con.max - the value of the transverse spherical aberration of the condenser at the maximum aperture diaphragm; dп.д. - диаметр полевой диафрагмы.d p.p. - diameter of the field diaphragm.
RU2016130904A 2016-07-26 2016-07-26 Solar radiation simulator RU2641514C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016130904A RU2641514C1 (en) 2016-07-26 2016-07-26 Solar radiation simulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016130904A RU2641514C1 (en) 2016-07-26 2016-07-26 Solar radiation simulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2641514C1 true RU2641514C1 (en) 2018-01-17

Family

ID=68235415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016130904A RU2641514C1 (en) 2016-07-26 2016-07-26 Solar radiation simulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2641514C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU339464A1 (en) * WHAT A SUN
US3247367A (en) * 1960-10-31 1966-04-19 Perkin Ehner Corp Solar simulator
US4933813A (en) * 1986-04-14 1990-06-12 Berger Daniel S Sunlight simulator
US5217285A (en) * 1991-03-15 1993-06-08 The United States Of America As Represented By United States Department Of Energy Apparatus for synthesis of a solar spectrum
US7839503B2 (en) * 2008-07-16 2010-11-23 The Boeing Company Method and system for a solar simulator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU339464A1 (en) * WHAT A SUN
US3247367A (en) * 1960-10-31 1966-04-19 Perkin Ehner Corp Solar simulator
US4933813A (en) * 1986-04-14 1990-06-12 Berger Daniel S Sunlight simulator
US5217285A (en) * 1991-03-15 1993-06-08 The United States Of America As Represented By United States Department Of Energy Apparatus for synthesis of a solar spectrum
US7839503B2 (en) * 2008-07-16 2010-11-23 The Boeing Company Method and system for a solar simulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100813983B1 (en) Illumination system, illumination unit and image projection apparatus employing the same
JP5905305B2 (en) Irradiation light quantity control device and solar simulator
US9625726B2 (en) Lens array-based illumination for wafer inspection
JP2023159191A (en) System and method for plasma source with lamp house correction
US20140118819A1 (en) Optical device, imaging system which incorporates the optical device and method implemented by the imaging system for imaging a specimen
RU2641514C1 (en) Solar radiation simulator
US20090237941A1 (en) Illumination Optics
RU2380663C1 (en) Solar radiation simulator
RU2570055C1 (en) Infrared catadioptric lens
Li et al. Illumination optics design for DMD Pico-projectors based on generalized functional method and microlens array
JP2023542249A (en) a silhouette contour of at least one measurement object in the measurement field using a light collection unit, an imaging device, and an imaging device for providing directional illumination to the measurement object positioned at the measurement object position; Methods of recording and use of attenuation elements
CN111024137B (en) Linear measuring system
CN109633882B (en) Phase contrast microscope and debugging method thereof
RU127949U1 (en) MIRROR LENS VARIO LENS
CN113126311B (en) Wide-spectral-line high-resolution optical system
CN113126281B (en) Wide spectral line high resolution optical system
US7164470B2 (en) Depth of field enhancement for optical comparator
RU2344383C2 (en) Broadband fourier hyperspectrometer
RU159144U1 (en) COLLIMATOR LENS
Sun et al. Optical efficiency improvement of an asymmetric condenser uniform lighting design for a DMD projector
Tongsheng et al. Assessment of LED’s radiation safety
US9255694B2 (en) Reflector structure of illumination optic system
JP5843905B2 (en) Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
Tordi et al. The visible light source for METIS stray-light tests: preliminary design
TW202227744A (en) Led light irradiation apparatus and inspection system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180727

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200429