×
24.07.2020
220.018.35be

ОПТИЧЕСКИЙ КОМПОНЕНТ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002727230
Дата охранного документа
21.07.2020
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при изготовлении оптических компонентов для оптико-электронных систем с повышенными требованиями к допустимому уровню паразитных бликов. Оптический компонент содержит первый оптический элемент, слой оптического клея и второй оптический элемент. При этом показатель преломления оптического клея близок к показателю преломления одного из оптических элементов. Дополнительно содержит корректирующий слой, нанесенный на внутреннюю поверхность одного из двух оптических элементов, и нанослой металла, устойчивого к окислению, нанесенный на корректирующий слой. При этом показатель преломления корректирующего слоя больше показателя преломления оптического клея и меньше показателя преломления материала оптического элемента, на внутреннюю поверхность которого нанесен корректирующий слой. Технический результат - повышение функциональных возможностей оптических компонентов за счет снижения относительной интенсивности паразитных бликов, возникающих на границе раздела оптического клея со склеенными оптическими элементами. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области оптического и оптико-электронного приборостроения и может быть использовано при изготовлении двухэлементных склеек, имеющих границы раздела оптических материалов с разными показателями преломления, для объективов, микроскопов, линзовых и зеркально-линзовых телескопов, проекционных объективов, призм, составных цветных фильтров, рефракционных-дифракционных компонентов, в том числе гризм, с рабочими поверхностями свободной, асферической, сферической или плоской формы, а также содержащих дифракционные структуры или штриховые структуры шкал, мир и сеток.

Известен двухэлементный объектив-склейка, содержащий первый оптический элемент, слой оптического клея и второй оптический элемент [Каталог оптики и оптических приборов фирмы «Edmund Optics». 2013. - С. 40.].

Прототипом является оптический компонент (склеенная оптическая сборка), содержащий первый оптический элемент, слой оптического клея и второй оптический элемент, причем, для обеспечения высокого светопропускания, показатель преломления оптического клея близок к показателю преломления одного из оптических элементов, а на внешней поверхности первого и второго оптических элементов нанесено просветляющее покрытие [Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - С. 598].

Основным недостатком аналога и прототипа являются их ограниченные функциональные возможности, из-за чего они не могут быть использованы в оптических и оптико-электронных системах с повышенными требованиями к допустимому уровню паразитных бликов, возникающих на границах раздела «первый оптический элемент - оптический клей» и «оптический клей - второй оптический элемент». Относительная интенсивность паразитных бликов определяется коэффициентами отражения ρ1 и ρ2 на преломляющих поверхностях, оцениваемых по известной формуле Френеля [Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под общ. ред. В.А. Панова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - С. 44]:

где n2 и nОК - показатели преломления первого оптического элемента и оптического клея соответственно;

где n2 и nОК - показатели преломления второго оптического элемента и оптического клея соответственно.

В том случае, когда показатель преломления оптического клея близок к показателю преломления одного из оптических элементов (отличие составляет менее ±0,01), коэффициент отражения ρ определяется лишь одной границей раздела согласно формуле (1) или формуле (2).

Расчеты по формулам (1) и (2) показывают, что для известных оптических материалов и клеев, используемых в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра, например, для комбинации оптических стекол «ТФ4-К8», склеенных оптическим клеем «Бальзамин М», значение коэффициентов отражения ρ на границах раздела «стекло ТФ4-Бальзамин М» и «Бальзамин М-стекло К8», а следовательно, относительной интенсивности паразитных бликов, достигает 0,43% от величины преобразуемых световых потоков.

Для известных оптических материалов и клеев, применяемых в среднем и дальнем инфракрасном диапазонах спектра, например, подложек из оптической керамики КO2 (сульфид цинка ZnS), склеенных оптическим клеем «ФЭК1-15», оптического кремния и германия, склеенных оптическим клеем «ТКС-1», значение коэффициентов отражения ρ на границах раздела «оптическая керамика КО2-ФЭК1-15», «кремний-ТКС-1» и «германий-ТКС-1» может достигать, 3,32%, 4,7% и 8,51%, соответственно, в то время как требуемое значение коэффициента отражения ρ на преломляющей поверхности должно быть менее 0,1%.

Техническим результатом изобретения является снижение относительной интенсивности паразитных бликов, возникающих на границах раздела оптического клея со склеенными оптическими элементами, что позволит расширить функциональные возможности оптических компонентов.

Технический результат достигается за счет того, что оптический компонент, содержащий первый оптический элемент, слой оптического клея и второй оптический элемент, при этом показатель преломления оптического клея близок к показателю преломления одного из оптических элементов, согласно настоящему изобретению, дополнительно содержит корректирующий слой, нанесенный на внутреннюю поверхность одного из двух оптических элементов, и нанослой металла, устойчивого к окислению, нанесенный на корректирующий слой, при этом показатель преломления корректирующего слоя больше показателя преломления оптического клея и меньше показателя преломления материала оптического элемента, на внутреннюю поверхность которого нанесен корректирующий слой.

На фиг. 1 изображен фрагмент оптического компонента в меридиональном сечении (в параксиальной области).

Оптический компонент содержит первый оптический элемент 1, материал которого имеет показатель преломления n1, слой оптического клея 2, имеющий показатель преломления nОК, и второй оптический элемент 3, материал которого имеет показатель преломления n2.

При этом выполняется соотношение nОК=n2 с полем допуска ±0,01 (показатель преломления оптического клея 2 близок к показателю преломления второго оптического элемента 3).

Оптический компонент дополнительно содержит корректирующий слой 4, имеющий показатель преломления nКС, нанесенный на внутреннюю поверхность первого оптического элемента 1, и нанослой 5 металла, устойчивого к окислению, нанесенный на корректирующий слой 4.

При этом показатель преломления корректирующего слоя nКС больше показателя преломления оптического клея nОК, и меньше показателя преломления материала оптического элемента n1, на внутреннюю поверхность которого нанесен корректирующий слой, в результате чего обеспечивается существенное снижение относительной интенсивности паразитных бликов, возникающих на границах раздела оптического клея 2 со склеенными элементами 1 и 3, что можно рассчитать по формулам (3) и (4):

Материал для корректирующего слоя 4 подбирается из условия минимизации коэффициента отражения ρ на границе раздела «первый оптический элемент-оптический клей» (при этом показатель преломления оптического клея близок к показателю преломления второго оптического элемента с полем допуска ±0,01, поэтому коэффициент отражения ρ на этой границе минимизирован), а, следовательно, относительной интенсивности паразитных бликов согласно приведенной выше формуле Френеля с учетом параметров выбранных материалов одного из оптических элементов и оптического клея 2, при этом показатель преломления корректирующего слоя 4 больше показателя преломления оптического клея 2, и меньше показателя преломления материала оптического элемента, на внутреннюю поверхность которого нанесен корректирующий слой 4.

В силу ограниченности номенклатуры оптических материалов, пригодных для получения корректирующих слоев, имеет место неравенство амплитуд световых волн паразитных бликов, отраженных от поверхностей корректирующего слоя.

С целью выравнивания амплитуд световых волн паразитных бликов на корректирующий слой 4 наносится нанослой 5 металла, устойчивого к окислению. Материал и толщина нанослоя 5 выбираются из условия обеспечения равенства амплитуд световых волн паразитных бликов, отраженных от обеих поверхностей корректирующего слоя 4.

Наличие нанослоя 5 металла, устойчивого к окислению, существенно упрощает подбор материала корректирующего слоя 4, и при этом исключаются изменения оптических свойств нанослоя 5 за счет его устойчивости к окислению в процессе функционирования оптического компонента, что обеспечивает равенство амплитуд световых волн паразитных бликов в целях их взаимогашения.

В качестве материала нанослоя 5 целесообразно использовать металл, устойчивый к окислению, например, хром, титан, вольфрам, молибден, с толщиной нанослоя в пределах от 5 до 100 нм.

Технология нанесения нанослоев металла, устойчивого к окислению, в указанных пределах широко применяется в микроэлектронике и фотолитографии.

Следует отметить, что вследствие малой толщины нанослоя 5 металла, устойчивого к окислению, его влиянием на сдвиг фазы проходящей световой волны можно пренебречь.

Примеры конкретного выполнения.

1. Оптический компонент - склеенный дублет (видимый спектральный диапазон), содержащий:

- первый оптический элемент (положительная двояковыпуклая линза) из бесцветного оптического стекла ТФ4, у которого показатель преломления n1=1,7398 [Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под общ. ред. В.А. Панова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - С. 647];

- слой оптического клея «Бальзамин М», у которого показатель преломления nОК=1,517 [Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - С. 611];

- второй оптический элемент (отрицательный выпукло-вогнутый мениск) из бесцветного оптического стекла К8, у которого показатель преломления n2=1,5163 [Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под общ. ред. В.А. Панова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - С. 645];

- корректирующий слой - фтористый церий (CeF3), показатель преломления nКС=1,63 [Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - С. 491];

- нанослой металла, устойчивого к окислению, - хром (Cr), толщина нанослоя 50 нм, показатель преломления nНС=3,22 [Золотарев В.М., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. - Л.: Химия, 1984. - С. 94].

Показатель преломления оптического клея 2 («Бальзамин М») близок к показателю преломления второго оптического элемента 3 (стекло К8).

Расчетные значения коэффициентов отражения ρ на границах раздела «стекло ТФ4-Бальзамин М» и «Бальзамин М-стекло К8» без корректирующего слоя и нанослоя металла, устойчивого к окислению, равны, соответственно, 0,43% и 0,0005%, суммарно 0,4305%.

Расчетные значения коэффициентов отражения на границах раздела «стекло ТФ4-фтористый церий (CeF3)» и «фтористый церий (CeF3)-Бальзамин М» с использованием корректирующего слоя - фтористого церия (CeF3) и нанослоя металла, устойчивого к окислению, - хрома (Cr) составили, соответственно, 0,01% и 0%, суммарно 0,01%.

В результате получено ослабление паразитных бликов в 43 раза.

2. Оптический компонент - призма-склейка (видимый спектральный диапазон), содержащий:

- первый оптический элемент (призма) из бесцветного оптического стекла ТФ1, у которого показатель преломления n1=1,6475 [Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под общ. ред. В.А. Панова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - С. 647];

- слой оптического клея «Бальзамин М», у которого показатель преломления nОК=1,517 [Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - С. 611];

- второй оптический элемент (призма) из бесцветного оптического стекла К8, у которого показатель преломления n2=1,5163 [Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под общ. ред. В.А. Панова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - С. 645];

- корректирующий слой - фтористый иттрий (YF3), показатель преломления nКС=1,60 [Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - С. 491];

- нанослой металла, устойчивого к окислению, - титан (Ti), толщина слоя 40 нм, показатель преломления и nНС=2,54 [Золотарев В.М., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. - Л.: Химия, 1984. - С. 94].

Показатель преломления оптического клея 2 («Бальзамин М») близок к показателю преломления второго оптического элемента 3 (стекло К8).

Расчетные значения коэффициентов отражения ρ на границах раздела «стекло ТФ1-Бальзамин М» и «Бальзамин М-стекло К8» без корректирующего слоя и нанослоя металла, устойчивого к окислению, равны, соответственно, 0,17% и 0,0005%, суммарно 0,1705%.

Расчетные значения коэффициентов отражения на границах раздела «стекло ТФ1-фтористый иттрий (YF3)» и «фтористый иттрий (YP3)-Бальзамин М» с использованием корректирующего слоя - фтористого иттрия (YF3) и нанослоя металла, устойчивого к окислению, - титана (Ti) составили, соответственно, 0,005% и 0%, суммарно 0,005%.

В результате получено ослабление паразитных бликов в 34,1 раза.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения, благодаря наличию в конструкции оптического компонента корректирующего слоя, нанесенного на внутреннюю поверхность одного из двух оптических элементов, и нанослоя металла, устойчивого к окислению, нанесенного на корректирующий слой, позволяет повысить функциональные возможности оптических компонентов за счет снижения относительной интенсивности паразитных бликов, возникающих на границе раздела оптического клея со склеенными оптическими элементами приблизительно в 34-43 раза.

Оптический компонент, содержащий первый оптический элемент, слой оптического клея и второй оптический элемент, при этом показатель преломления оптического клея близок к показателю преломления одного из оптических элементов, отличающийся тем, что дополнительно содержит корректирующий слой, нанесенный на внутреннюю поверхность одного из двух оптических элементов, и нанослой металла, устойчивого к окислению, нанесенный на корректирующий слой, при этом показатель преломления корректирующего слоя больше показателя преломления оптического клея и меньше показателя преломления материала оптического элемента, на внутреннюю поверхность которого нанесен корректирующий слой.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 45 items.
13.01.2017
№217.015.85fc

Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения

Оптическая система тепловизионного прибора состоит из расположенных вдоль оптической оси неподвижного первого компонента, содержащего первую отрицательную, вторую положительную и третью отрицательную выпукло-вогнутые линзы, подвижного второго компонента, содержащего первую отрицательную, вторую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603449
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8d28

Теплопеленгатор

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может использоваться для поиска, обнаружения и определения координат теплоизлучающих объектов в полусферической зоне обзора. Технический результат заключается в создании компактного быстродействующего теплопеленгатора с уменьшенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604959
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.9140

Устройство контроля и управления тепловизионными каналами

Изобретение относится к электронному приборостроению и предназначено для контроля и управления тепловизионными каналами (ТВК). Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения проверки работоспособности ТВК, не имеющих органов ручного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605934
Дата охранного документа: 27.12.2016
13.01.2017
№217.015.91b5

Запорный клапан

Изобретение относится к криогенной технике, и предназначено для перекрытия при вакуумировании и для заправки газообразным криоагентом охладителей. Запорный клапан содержит корпус с двумя присоединительными патрубками, шток с выполненным на его конце ключом, сальниковое уплотнение штока, кольцо...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605673
Дата охранного документа: 27.12.2016
24.08.2017
№217.015.94dc

Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения

Изобретение может быть использовано при создании тепловизионных приборов с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами. Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения состоит из расположенных вдоль оптической оси первого компонента, содержащего первую положительную,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608395
Дата охранного документа: 18.01.2017
25.08.2017
№217.015.b4bb

Оптическая система тепловизионного прибора

Изобретение может быть использовано при создании тепловизионных приборов с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами. Оптическая система состоит из последовательно расположенных вдоль оптической оси входного объектива, формирующего промежуточное изображение и содержащего первую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614167
Дата охранного документа: 23.03.2017
25.08.2017
№217.015.c1b5

Многоканальная оптико-локационная система

Многоканальная оптико-локационная система содержит тепловизионный, телевизионный и инфракрасный коротковолновый каналы наблюдения с общим зеркальным телескопом, излучающий и приемный лазерные каналы, широкоспектральный и два узкоспектральных излучателя, приемо-передающий телескоп,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617459
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.d1b5

Двухспектральная оптическая система

Двухспектральная оптическая система содержит главное вогнутое асферическое зеркало с центральным отверстием, вторичное выпуклое асферическое зеркало, спектроделитель, тепловизионный канал с первым, вторым и третьим объективами, а также фотоприемным устройством и устройством переключения потоков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621782
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.d912

Оптическая система тепловизионного прибора

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается оптической системы тепловизионного прибора. Оптическая система включает в себя объектив, приемник излучения с охлаждаемой диафрагмой, блок обработки информации, датчик температуры, блок позиционирования и блок обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623417
Дата охранного документа: 26.06.2017
26.08.2017
№217.015.de88

Дифракционное устройство

Изобретение относится к оптике, а именно к дифракционному устройству, имеющему нарезную решетку с отражательной поверхностью, и может быть использовано, преимущественно, в качестве оптического элемента в мощных лазерных системах для селективного усиления генерируемого излучения. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624661
Дата охранного документа: 05.07.2017
Showing 1-9 of 9 items.
16.05.2019
№219.017.5227

Делительная машина маятникового типа для формирования штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях

Изобретение относится к области устройств для формирования штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях с большой стрелкой прогиба и может быть использовано, например, при изготовлении дифракционных оптических элементов, применяемых для изготовления пленочных концентраторов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687514
Дата охранного документа: 14.05.2019
16.05.2019
№219.017.523c

Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях

Изобретение относится к области изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях с большой стрелкой прогиба и может быть использовано, например, при изготовлении дифракционных решеток. Делительная машина содержит станину с расположенными на ней делительной кареткой с приводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687516
Дата охранного документа: 14.05.2019
18.05.2019
№219.017.53e3

Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях

Изобретение относится к области изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях с большой стрелкой прогиба и может быть использовано, например, при производстве дифракционных оптических элементов, применяемых для изготовления пленочных концентраторов солнечной энергии и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687515
Дата охранного документа: 14.05.2019
18.05.2019
№219.017.5b47

Устройство юстировки двухзеркальной центрированной оптической системы

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и направлено на повышение надежности и оперативности контроля юстировки двухзеркальных центрированных оптических систем при их сборке и юстировке, а также в штатном режиме, в процессе их эксплуатации в условиях обсерваторий, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002467286
Дата охранного документа: 20.11.2012
20.06.2019
№219.017.8ca7

Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях

Изобретение относится к области изготовлении дифракционных решеток на неплоских рабочих поверхностях с большой стрелкой прогиба. Делительная машина содержит станину с расположенными на ней делительной кареткой с приводом ее перемещения и датчиком положения делительной каретки, и резцовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691821
Дата охранного документа: 18.06.2019
04.06.2020
№220.018.23f0

Способ изготовления комбинированного оптического элемента

Изобретение может быть использовано при изготовлении комбинированных (гибридных) оптических элементов для оптико-электронных систем с повышенными требованиями к допустимому уровню рассеянного света и паразитных бликов. Способ включает в себя нанесение адгезионного покрытия на рабочую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722622
Дата охранного документа: 02.06.2020
04.07.2020
№220.018.2f24

Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на вогнутых поверхностях

Изобретение относится к области изготовления дифракционных решеток на вогнутых поверхностях с большой стрелкой прогиба. Делительная машина содержит станину с расположенными на ней делительной кареткой с приводом ее перемещения и датчиком поворота делительной каретки и резцовой кареткой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725324
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2f5b

Делительная машина маятникового типа для формирования штриховых структур на вогнутых поверхностях

Изобретение относится к области изготовления дифракционных решеток на вогнутых поверхностях с большой стрелкой прогиба. Машина содержит станину с расположенными на ней делительной кареткой с приводом ее перемещения и датчиком поворота и резцовой кареткой, выполненной в виде маятника, с приводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725321
Дата охранного документа: 02.07.2020
12.04.2023
№223.018.4829

Голографическое устройство для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптико-электронном приборостроении для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей оптических деталей. Голографическое устройство для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей содержит контрольный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002746940
Дата охранного документа: 22.04.2021
+ добавить свой РИД