專利名稱：一種橢球/球面組合光學系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬光學系統(tǒng)領(lǐng)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(tǒng)。
背景技術(shù)：
橢球反光鏡是光學系統(tǒng)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(tǒng)利用光能的效率。將一點光源放置在內(nèi)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(fā)出的光線經(jīng)內(nèi)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(tǒng)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(nèi)的光線才能有效地會聚在F202處，而另一部分未經(jīng)反光鏡反射的光(直射光)則無 法有效利用。在光學系統(tǒng)里，這部分光線不但白白損失掉，還會產(chǎn)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(xiàn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)簡單，可顯著提高光能 的利用效率，避免產(chǎn)生雜散光的橢球/球面組合光學系統(tǒng)。為達到上述目的，本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種橢球/球面組合光學系統(tǒng)，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(shè)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，那么將一點 光源放置在F201處，光源產(chǎn)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(shè)計不同尺寸的的橢球反射鏡與球面鏡的組合結(jié)構(gòu)，可 以不同程度的提升系統(tǒng)的光通量值，提升光源利用效率。
以下結(jié)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(tǒng)，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(shè)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(jīng)過光學研磨拋光后制成，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(nèi)表面均鍍制光學冷反光膜涂層 5。將一點光源放置在內(nèi)表面鍍有冷反射光學薄膜的球面反光鏡的球心處，光源發(fā)出 的光線經(jīng)球面反光鏡內(nèi)表面反射后仍返回球心。(見圖2及圖3)由光源發(fā)出的光線，一部分經(jīng)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(jīng)反射后穿過球心F201照射在橢球反光鏡上，再經(jīng)過 反射會聚在F202處。結(jié)論驗證橢球反光鏡參數(shù)a = 50mm、b = 40mm、c = 30mm底孔直徑=27_，外口徑=80mm ；球面反光鏡參數(shù)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(jié)構(gòu)在第二焦點處輔照度對比
反光鏡 結(jié)構(gòu)光通量W入射光線 數(shù)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(quán)利要求1.一種橢球/球面組合光學系統(tǒng)，其特征在于，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(shè)有中心孔(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢球/球面組合光學系統(tǒng)，其特征在于所述橢球反光鏡(1) 與球面反光鏡O)的面型精度< 50 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橢球/球面組合光學系統(tǒng)，其特征在于所述橢球反光鏡(1) 與球面反光鏡O)內(nèi)表面均鍍制光學冷反光膜涂層(5)。
專利摘要本實用新型屬光學系統(tǒng)領(lǐng)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(tǒng)，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(shè)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(nèi)表面均鍍制光學冷反光膜涂層(5)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可顯著提高光能的利用效率，避免產(chǎn)生雜散光的橢球/球面組合光學系統(tǒng)。
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(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)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:沈陽儀表科學研究院, 沈陽匯博光學技術(shù)有限公司