ЛАЗЕРНЫЙ ПРОЕКТОР Российский патент 2002 года по МПК G03B21/12 

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к устройствам для управления излучением путем управления прибором, помещенным внутрь резонатора, и может быть использовано в качестве лазерного проектора со сверхшироким полем зрения.

Известны устройства (1), в которых излучение источника света (ИС) коллимируется при помощи конденсора и направляется на пространственно-временной модулятор света (ПВМС). Плоскости ПВМС и экрана оптически сопряжены посредством линзы. Излучение, прошедшее через ПВМС, строит изображение на экране.

Недостатками этой схемы являются те, что значительная часть мощности источника света пропадает впустую, не участвуя в создании изображения. Более того, эта мощность выделяется в ПВМС в виде тепла, приводя к его деградации.

Известны также устройства (2), в которых пространственно-временной модулятор света ПВМС размещен внутри лазерного резонатора. Локальная модуляция потерь, осуществляемая ПВМС, приводит к следующему:
(а) в тех зонах, где потери, вносимые ПВМС, малы (его пропускание велико), выполняется пороговое условие генерации лазера, и энергия (мощность), накопленные в лазерном активном элементе (играющем здесь роль источника света ИС) выделяются в виде излучения, проходящего через указанные зоны (см. рис.2, заштрихованные области);
(б) в тех зонах, где потери, вносимые ПВМС, велики (его пропускание мало), не выполняется пороговое условие генерации лазера, и излучения лазера, проходящего через эти зоны, не происходит. Таким образом, использование обратной связи, осуществляемой посредством лазерного резонатора (многократное отражение от зеркал), приводит к устранению "ненужного" излучения, не создающего изображения, а приводящего к нагреву ПМС.

В известной конструкции (3), являющейся дальнейшим развитием указанного подхода, внутрь резонатора введена ретранслирующая оптическая система таким образом, что зеркала резонатора взаимно изображаются друг на друга. Активный элемент размещается внутри ретранслирующей оптической системы, вблизи общей фокальной плоскости составляющих ее линз. Этот прием приводит к тому, что основной объем активного элемента взаимодействует с любой из зон в поперечном сечении ПВМС. Таким образом, вся мощность ИС в данном случае используется на создание освещенности экрана в нужных зонах, в то же время, как и в предыдущем случае, отсутствует излучение, приводящее к нагреву ПВМС. Указанное устройство взято авторами за прототип.

Предлагаемое устройство решает задачу получения высококачественного изображения на экранах с широким полем наблюдения, например купол планетария.

Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем систему лазерной накачки, активный элемент, самосопряженный оптический резонатор и пространственно-временной модулятор света (ПВМС), активный элемент выполнен сферическим и размещен концентрично внутри самосопряженного оптического резонатора, выполненного в виде сферы из прозрачного материала, которая, в свою очередь, концентрически размещена внутри сферы, на поверхности которой, диаметрально противоположно, размещены высокоотражающее зеркало резонатора и ПВМС, совмещенный с проводящим зеркалом.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого устройства.

Лазерный проектор состоит из системы лазерной накачки 1, активного элемента сферической формы 2, размещенного внутри сферы 3, выполненной из прозрачного материала с показателем преломления n₂=2, которая, в свою очередь, концентрически размещена внутри сферы 4, на поверхности которой, диаметрально противоположно размещены высокоотражающее зеркало резонатора 5 и пространственно-временной модулятор света (ПВМС), совмещенный с проводящим зеркалом 6. Изображение проектируется на экран 7.

Устройство работает следующим образом.

На ПВМС 6 известными способами создается изображение. Это может быть сделано непосредственно с помощью светоадресуемых ПМС (фотопроводник - ЖК), либо используя координатные фотоприемники и управляемые компьютером электроадресуемые ПВМС. Далее сигнал, записанный на ПВМС, считывается лазерным излучением. Для генерации лазерного излучения активный элемент 2 возбуждается системой накачки 1. Момент формирования изображения соответствует моменту пропускания энергии зеркалом, совмещенным с ПВМС 6. Излучение, прошедшее через ПВМС, строит изображение на экране 7. Самосопряженный оптический резонатор, выполненный в виде прозрачной сферы 3, играющей роль совмещенных линз, концентрично расположенной между полусферическими зеркалами 5 и 6, позволяет создавать широкоугольный световой поток, проектирующий без искажений изображение на экран с широким полем наблюдения.

Источники информации
1. Васильев А.А., Кассасент Д.И. и др. Пространственные модуляторы света. М. Радио и связь, 1987 г. С. 320.

2. Корнев А.Ф., Покровский В.П. и др. Лазерные системы с внутренним сканированием. Оптический журнал. 1994 г. С. 14, 15.

3. Корнев А.Ф., Покровский В.П. и др. Лазерные системы с внутренним сканированием. Оптический журнал. 1994 г. С. 17, 18.

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к устройствам для управления излучением путем управления прибором, помещенным внутрь резонатора. Используется в качестве лазерного проектора со сверхшироким полем зрения. Проектор содержит систему лазерной накачки, активный элемент сферической формы, размещенный внутри сферы, выполненной из прозрачного материала с показателем преломления n₂=2. Эта сфера концентрически размещена внутри другой сферы. На ее поверхности размещены высокоотражающее зеркало резонатора и пространственно-временной модулятор света, совмещенный с проводящим зеркалом. 1 ил.

Лазерный проектор, содержащий систему лазерной накачки, активный элемент, самосопряженный оптический резонатор и пространственно-временной модулятор света (ПВМС), отличающийся тем, что активный элемент выполнен сферическим и размещен концентрично внутри самосопряженного оптического резонатора, выполненного в виде сферы из прозрачного материала, которая, в свою очередь, концентрически размещена внутри сферы, на поверхности которой диаметрально противоположно размещены высокоотражающее зеркало резонатора и ПВМС, совмещенный с проводящим зеркалом.