УСТРОЙСТВО ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК G02F2/02 

Изобретение относится к технике контроля и измерения распределения полей и изображений инфракрасного (ИК) диапазона и может быть использовано для прямого преобразования изображения среднего ИК-диапазона в изображение видимого или ближнего ИК-диапазона, где имеются стандартные средства визуализации, например электрооптические преобразователи.

Известен способ и устройство преобразователя изображения (заявка ФРГ №1299782, М. кл. H01S 3/00, опубл. 24.07.1969 г.), в котором ИК изображение формируется на входном торце набора активных световодов (НАС), выполненных из вещества, содержащего центры антистоксового преобразования частоты. В этих световодах происходит преобразование частоты ИК-излучения, и изображение видимого диапазона без потери четкости формируется на выходном (противоположном) торце НАС.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность преобразования.

Известно устройство визуализации ИК изображений, патенты РФ №2263939 от 10.11.05 г., №2295745 от 20.03.07 г., содержащее антистоксовый преобразователь частоты, выполненный в виде НАС, сопряженный с входной оптической системой и источником излучения накачки, эффективность преобразования которых уже значительно выше. Визуализация ИК изображения в этом устройстве происходит в НАС, содержащих центры антистоксового преобразования частоты вверх под воздействием поля накачки, при этом изображение видимого изображения формируется на том же торце НАС, что и ИК изображение. Это устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа, препятствующим его эффективному применению в качестве визуализатора ИК изображения, является малая эффективность использования площади ИК изображения, так как площадь сечения активной сердцевины отдельного световолокна в НАС значительно меньше площади поперечного сечения световолокна с учетом его оболочки. В результате этого происходит большая потеря квантов ИК изображения и, следовательно, существенное снижение чувствительности устройства визуализации ИК изображения.

Целью изобретения является повышение эффективности использования полезной площади ИК изображения и чувствительности устройства визуализации ИК изображения.

Цель изобретения достигается тем, что в устройство визуализации ИК изображения, содержащее входную и выходную оптические системы, набор активных световодов и источник излучения накачки, введена оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов, оптически сопряженная с входной и выходной оптическими системами и входом активной сердцевины каждого из световодов НАС.

На фиг.1 представлена схема устройства визуализации ИК изображения. На фиг.2 представлена входная плоскость НАС, где показаны поперечное сечение сердцевины активного световода и полное поперечное сечение световода с учетом его оболочки.

Устройство визуализации ИК изображения включает в себя входную оптическую систему 1, выходную оптическую систему формирования видимого изображения 2, оптическую систему увеличения входной апертуры активных световодов 3, антистоксовый преобразователь частоты ИК-излучения вверх с НАС 4, источник излучения накачки 7. Сердцевина активных световодов 5 содержит центры антистоксового преобразования и окружена оболочкой 8, которая может быть и монолитной, а задняя торцевая поверхность НАС 6 может быть выполнена с дихроичным покрытием.

Устройство визуализации ИК изображения работает следующим образом. Инфракрасное излучение, пройдя через входную оптическую систему 1, формирует на входной плоскости оптической системы увеличения входной апертуры активных световодов 3 ИК изображение сцены. Излучение от каждого элемента ИК изображения с помощью оптической системы увеличения входной апертуры активных световодов 3 вводится в сердцевины активных световодов 5 антистоксового преобразователя частоты ИК-излучения вверх с НАС 4, в которые одновременно вводится излучение от источника излучения накачки 7. Преобразованное в сердцевинах активных световодов 5 в видимое изображение излучение через оптическую систему увеличения входной апертуры активных световодов 3 поступает на внутреннюю отражающую поверхность входной оптической системы 1 и выводится на выходную оптическую систему формирования видимого изображения 2. Так как при этом площадь элемента ИК изображения на входной плоскости оптической системы увеличения входной апертуры активных световодов 3 равна площади поперечного сечения световода с оболочкой 8, как это показано на фиг.2, то оно полностью поступает в сердцевины активных световодов 5. За счет этого устраняются потери квантов ИК-излучения и достигается цель изобретения.

Оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов 3 может быть выполнена на базе планарно-расположенных микролинз 9, число которых равно числу активных световодов НАС, и оптически сопряженных с ними, как это показано на фиг.3а.

Оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов 3 может быть выполнена также на базе фоконов 9, совмещенных с входными концами сердцевин активных световодов 5 (фиг.3б). При этом если основа материала фокона содержит центры антистоксового преобразования ИК-излучения в видимое, то это обеспечит дополнительное повышение эффективности преобразования устройства визуализации ИК изображения.

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит антистоксовый преобразователь частоты, выполненный в виде набора активных световодов и оптически сопряженный с входной и выходной оптическими системами, а также источником излучения накачки. Между набором активных световодов и входной оптической системой введена оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов, оптически сопряженная как с входными концами каждого из активных световодов, так и с входной оптической системой и выходной оптической системой формирования видимого изображения. Технический результат - повышение эффективности использования полезной площади ИК изображения и чувствительности устройства. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство визуализации инфракрасного изображения, содержащее входную оптическую систему, выходную оптическую систему формирования видимого изображения, антистоксовый преобразователь частоты ИК-излучения вверх, выполненный в виде набора активных световодов, источник излучения накачки, отличающееся тем, что между набором активных световодов и входной оптической системой введена оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов, оптически сопряженная, как с входными концами каждого из активных световодов, так и с входной оптической системой и выходной оптической системой формирования видимого изображения.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов выполнена в виде планарного набора микролинз, оптически сопряженных с входными концами активных световодов.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптическая система увеличения входной апертуры активных световодов выполнена в виде фоконов на входных концах активных световодов.4. Устройство по п.1 или З, отличающееся тем, что фоконы на входных концах активных световодов выполнены из материала, содержащего те же центры антистоксового преобразования, что и активные световоды.