Устройство для расщепления светового пучка
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
H П АТЕ НТУ
«1 11 556740
Со|се Советскими
1>:ОеивннотиЧЕСКИИ
Р " f JOIIII ff (б1) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 10.07.70 (21) 1460794/25 (51) М. Кл. С 02В 5/30 (23) Приоритет — (32) 04.08.69 (31) %Р421т/141б57 (ЗЗ) ГДР
Опубликовано 30.04,77. Бюллетень No 16
Государственный комитет
Совета Министров СССР по дедам изобретений и открытий (53) УДК 535.55(088.8) 121 а OII V tIIINOB2II!IH Oi!H ..II III, I: 2 07 77 (72) Автор изобретения
Иностранец
Гюнтер Пазольд (ГДР) Иностранное предприятие
«фЕБ Комбинат Роботрон» (ГДР) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСЩЕПЛЕНИЯ СВЕТОВОГО ПУЧКА
Изобретение касается устройства из кристаллов двойного лучепреломленпя для уменьшения сферической аберрации, предпочтигельно для систем отклонения света в дискретные позиции.
Кристалл двойного лучепрсломл IHIB в общем случае расщепляег пучок световых лучей на обыкновенный и необыкновенный состаьляющие пучки лучей.
Для каждого составляющего пучка лучей на поверхности изобра>кения из-за наличия аберрации пзобра>ке|ше получается в виде пятна, а не в виде точки. Чтобы достпп|уть высокого качества изображения, необ. .одимо сделать протяженность этого пятна изображения как можно меньшей.
Чтобы получить для каждого составляющеГО пучк2 лучей пятно из061|ажсния с к2к мож" но ibleflbLlleH IipOTII>1 Мешающая протя>кенность пятна,изрбражения необыкновенного составляющего пучка лучей, вызываемая сферической аберрацией, может достигать порядка величины протяженности, вызываемой дифракцией или же разностью хода. Причиной этого является, то, что для необыкновенного составляющего пучка лучей точки фокусировки параксиальных лучей для разных плоскостей падения не совпадают. Наибольшее отклонение возникает между точной фокусировки параксиальных лучей для разных плоскостей падения, совпадающей с главным сечением кристалла двойного лучепреломления, и точкой фокусировки для перпендикулярной к этому главному сечению плоскости падения. 15 Особые трудности представляет коррекция сферической аберрации кристаллов двойного лучепреломлепия, так как она встречается только в необыкновенном составляющем пучке и зависит, кроме того, от азимутного угла плоскости падения. При использовании систем кристаллов двойного лучепреломления, в которых из-за многократного расщепления лучей образуется много составляющих пучков лучей, сферическая аберрация для каждого составляющего пучка лучей разная и, следовательно, должна была бы корректироваться индивидуально при помощи изотропных линз, не обладающих вращательной симметрией. Из-за высоких затрат такая коррекция сфе556740 рической аберрации на практике не производится. Известные нескорректированные системы кристаллов двойного лучепреломления поэтому дают для каждого составляющего пучка пятно изображения с относительно большой протяженностью. Цель изобретения — уменьшение сферической аберрации. Это достигается тем, что предлагаемое уст ройство снабжено дополнительным кристал- 1р лом с двойным лучепреломлением, идентичным по форме с основным кристаллом и имеющим противополоркный знак двойного лучепреломления, причем дополнительный кристалл расположен таким образом, что опти- 1,-, ческие оси кристаллов лежат в одной плоскости. Задача состоит в том, чтобы для необыкновенного составляющего пучка лучей достигнуть совпадения точки фокусировки параксиальных лучей для той плоскости падения, ко торая совпадает с главным сечением кристалла двойного лучепреломления, с точкой фокусировки для перпендикулярной к этому главному сечению плоскости падения. ?,.ä Для этого к любому кристаллу двойного лучепреломления добавляется второй кристалл двойного лучепреломления одинаковой основной формы с противоположным знаком двойного лучепреломления, оптическая ось которого лежит в плоскости, проходящей через ось системы устройства и оптическую ось первого кристалла. При этом один параметр одного из обоих кристаллов выбирается из соотношения: вершинное фокусное расстояние параксиальных лучей необыкновенного составляющего пучка лучей для главного сечения равно вершинному фокусному расстоянию для сечения, перпендикулярного к главному сечению. 40 Параметрами каждого кристалла двойного лучепреломления являются конструктивныс величины, характерные для его основной формы, например радиусы кривизны линз нлп толщина плоскопараллельных пластин, обыкновенный или необыкновенный коэффициенты преломления и угол между оптической осью и осью системы. Для одновременной коррекции разности хода выбираются всего два любых параметра одного из обоих кристаллов или один любой параметр каждого кристалла из упомянутого выше соотношения при дополнительном учете другого соотношения, согласно которому вершинное фокусное расстояние параксиальных лучей обыкновенного составляющего пучка лучей равно вершинному фокусному расстоянию параксиальных лучей необыкновенного составляющего пучка лучей для главного сечения. 69 Кристаллы двойного лучепреломления предлагаемого устройства предпочтительно выполнять в виде плоскопараллельных пластин, толщину и угол между оптической осью и осью системы одного из обоих кристаллов или толщину одного и упомянутый угол другого кристалла выбрать из уравнений (1) и (2) ! 4 1 1 лс2 2 VO1 + 1 2 — 1 Я УА2 1! 2 1 Д вЂ” + 2б-, У { ) nu2 где 2 . 2 6,: п01 з1п, + nel co< , = nQ2 SIII t, + йе2 Эти уравнения получаются при записи обоих соотношений для устройства, кристаллы двойного лучепреломления которого являются плоскопараллельными пластинами. Предлагаемое устройство позволяет протя?кенность пятна изображения, вызываемую сферической аберрацией кристалла двойного лучепреломления, свести к минимуму. Это уменьшение мо?кет составить больше, чем один порядок величины. Остаточная сферическая аберрация равняется по порядку величины сферической аберрации изотропных материалов. Сильное уменьшение протяженности пятна изобра?кения каждого составляющего пучка дает возможность расположить пятна изображения гораздо теснее, чем в случае нескорректированного кристалла двойного лучепреломления. Если устройство применяют в системах для отклонения света в дискретные позиции для записи и считывания в оптически запоминающих устройствах, то при одинаковой площади носителя информации можно повысить общее число составляющих пучков лучей и тем сам ы м об щую ем кость. На черте?ке показано предлагаемое устройство. К первому кристаллу 1, обладающему поло?кительным двойным лучепреломлением добавляется второй кристалл 2, обладающий отрицательным двойным лучепреломлением. Оба кристалла выполнены в виде плоскопараллельпых пластин, и их оптические оси 3, 4 и ось системы 5 устройства ле?кат в одной плоскости. Толщина d2 кристалла 2 и угол у2 между оптической осью 4 и осью системы 5 выбирается из уравнений (1) и (2). При этом задаются толщина д1, угол 71 между оптической осью 3 и осью системы 5, обыкновенный коэффициент преломления Вр1 и необыкновенный коэффициент преломления п,1 кристалла 1, а также обыкновенный коэффициент преломления пр2 и необыкновенный коэффициент преломления n„ кристалла 2. Кристалл двойного лучепреломления 1 расщепляет пучок световых лучей на обыкновенный и необыкновенный составляющие пуч556740 Составитель В. Зверев Техред Л. Котова ;Редактор Р. Рыбалова Корректор Л. Котова Заказ 1376/1 Изд. № 497 Тираж 630 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 ки лучей. Так как оптическая ось 4 кристалла 2 лежит в плоскости, определяемой осью системы 5 и .оптической осью 3 кристалла 1, то обыкновенный составляющий пучок лучей проходит через кристалл 2 также в качестве обыкновенного составляющего пучка лучей. Соответственное утверждение имеет место для необыкновенного составляющего пучка лучей. Вследствие сферической аберрации после прохождения кристалла 1 не совпадают точки фокусировки параксиальных лучей необыкновенного составляющего пучка лучей для двух любых плоскостей падения. Такая же разность положения точек фокусировки, вызываемая сферической аберрацией, возникает также в кристалле 2, а именно с противоположным знаком, так как двойное лучепреломление обоих кристаллов 1, 2 отличается по знаку. Определение толщины d или угла уз кристалла 2 из уравнения (2) обеспечивает независимо от того, учитывалось ли уравнение (2) или нет, что разность положений точек фокусировки, вызываемая обоими кристаллами 1, 2, является одинаковой. Результирующая разность положений поэтому равняется пулю, благодаря чему совпадают для устройства точки фокусировки параксиальных лучей необыкновенного составляющего пучка лучей для пюбых плоскостей падения. Этим была достигнута для параксиальных лучей точная коррекция, а для любых 5 лучей необыкновенного составляющего пучка лучей — существенное уменьшение сферической аберрации кристаллов двойного лучепреломления. Если при определении толщины d4 и угла у 10 кристалла 2 учитывается кроме уравнения (1) и уравнение (2), то достигается также коррекция разности хода между обыкновенным и необыкновенным составляющими пучками лучей. 1о Формула изобретения Устройство для расщепления светового пучка, выполненное в виде кристалла с двойным лучепреломлением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 20 что, с целью уменьшения сферической аберрации, оно снабжено дополнительным кристаллом с двойным лучепреломлением, идентичным по форме с основным кристаллом и имеющим противоположный знак двойного луче25 преломления, причем дополнительный кристалл расположен таким образом, что оптические оси кристаллов лежат в одной плоскости.
