[實用新型]一種橢球/球面組合光學系統

有效

• 申請號: 201020550679.9
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN201897658U
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 王銀河;李野;姚春龍;陰曉俊;宋光輝;張輝;李明星;王詡
• 申請（專利權）人: 沈陽儀表科學研究院;沈陽匯博光學技術有限公司
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G02B5/10;G02B1/10
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 郭元藝

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后會聚在第二焦點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于有效包容角α的大小，在此范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。在光學系統里，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涂層上很難實現。

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≤50μm。

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，那么將一點光源放置在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。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步說明。本實用新型的保護范圍不僅局限于下列內容的表述。

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為光學冷反光膜涂層。

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基片材料采用耐熱高硼硅玻璃。

本實用新型所述橢球反光鏡1與球面反光鏡2經過光學研磨拋光后制成，其面型精度＝30μm。

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涂層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后仍返回球心。(見圖2及圖3)

由光源發出的光線，一部分經橢球反光鏡1反射后會聚在F202處，另一部分直接照射在球面反光鏡2上，這部分光線經反射后穿過球心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＝27mm，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1mm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：

可以理解地是，以上關于本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非受限于本實用新型實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本實用新型的保護范圍之內。