Волоконно-оптический умножитель А.Б.Чигорко Советский патент 1983 года по МПК G02B5/14 

Изобретение относится к волоконной оптике, а именно к устройствам для умножения числа изображений. Известен умножитель числа изобра жений , выполненный на основе слоевой детали, с выходной гранью которо скреплена прямоугольная призма ij . Недостатком устройства является низкий коэффициент мультипликации изображений, равный всего лишь двум Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является волоконно-оптический умножитель, со держащий световоды, входные торцы которых сведены в коллектор, пучок стеклянных волокон, входное и выход ное сечение которых разделены на ря квадратов. Волокна разветвляютсж так, что каждое отдельное оканчивается в каждом из выходных квадратов с сохранением последовате ности строк и столбцов коллектора, который сведены входные торцы воло кон.Таким образом,исходное изображение проецируется на указанный кол лектор, а выходные торцы волокон об разуют большоеЧИСЛО jMeHbmeHHHx копий первоначального изображения с разряженной структурой 2 . Недостатком известного волоконно-оптического умножителя является низкое качество получаемых копий основного изображения,, что вызвано уменьшением их размера и мозаичностью структуры. Кроме того, устройство дорогостоящее, сложно и нетехнологично, так как требует /кладки каждого оптического волокна. Цель изобретения - IIOвышeн e качества мультиплицируемых изображе ний путем устранения мозаичности их структуры. Поставленная цель достигается Дем, что в волоконно-оптический умножитель, содержащий световоды, входные торцы которых сведены в коллектор, введен полый волоконнооптический цилиндр, состоящий из кольцевых секторов, в каждом из которых волокна ориентированы параллельно оси симметрии сектора, и установленный с возможностью вращения вокруг своей оси,а указанные световоды расположены в полости это го цилиндра и имеют регулярную стру туру, причем входные и выходные тор цы. световодов повернуты друг относи тельно друга на 190° вокруг их осей сопряжены через зазор с внутренней поверхностью волоконно-оптического цилиндра и обращены у каждого из световодов к идентичным участкам ра положенных напротив их кольцевых се торов, а число световодов равно кра ности умножения изображений при числе кольцевых секторов в волокон но-оптическом цилиндре, по крайней мере, на единицу больше. На фиг. 1-5 показаны виды предлагаемого умножителя при пяти различных положениях вращаемого вокруг своей оси волоконно-оптического цилиндра и ход лучей, формирующих в умножителе мультиплицируемые изображения, для каждого из этих пяти случаев; на фиг. 6-10 - схемы формирования изображений на поверхностях кольцевых секторов, соответствующие положениям волоконно-оптического цилиндра, показанным на фиг. 1-5. Умножитель числа изображений включает полый волоконно-оптический цилиндр i, состоящий из кольцевых секторов 2-5, волокна в которых ориентированы параллельно осям 6-9 симметрии зтих секторов, и установленный с возможностью вращения вокруг своей оси. В полости цилиндра 1 расположе- ны световоды 10-12, вх.одные торцы 13 - 15 которых сведены в коллектор и которые имеюг регулярную структуру. Выходные торцы 16-18 световодов повернуты относительно их входных торцов 13 - 15 на 180° вокруг осей световодов. Как входные, так и выходные их -торцы сопряжены через зазор с внутренней поверхностю-цилиндра 1. При этом торцы 13 и 16 светом-, вода 10 обращены к идентичным (например, к начальньви) участкам расположенных напротив них секторов 2 и 3, торцы 14 и 17 световода 11 - к идентичным участкам секторов 2 и 4, а торцы jl5 и 18 световода 12 - к идентичным участкам секторов 2 и 5. Число световодов (в данном случае три) равно кратности умножения изображений, а число кольцевьк секторов (четыре), по крайней мере, на единицубольше. Для описания работы предлагаемого устройства обратимся прежде всего к фиг. 3. На ней представлен случай, когда волокна сектора 2, на который проецируется исходное изображение, ориентированы параллельно центральному световоду 11. Вьщелим из этого изображения три его участка А,В и С (отмечены вертикальными стрелками). Изображения участков А,В и.С, спроекчгированные на внешнкж) поверхность сектора 2,передаются на его внутреннюю поверхность, далее чеоез зазоры на торцы 13-15 световодов 10-12, с выходных торцов 16-18 световодов на внутреннюю поверхность секторов 3-5 и далее по волокнам этих секторов на их внешнюю поверхность.Поскольку торцы световодов повернуты друг относительно друга на 180 , ориентация изображений А,В и С на поверхности секторов 3-5 оказывается аналогичной ориентации этих участков на поверхности сектора 2. Таким образом, три участка изображения переданы на разные участки волоконАо-оптического цилиндра 1. На 1ФИГ. 8/ соответствуюцей фиг. 3 показано, что на внешней поверхности сектора 3 сформировано изображение участка А, сектора 4 - участка В и сектора 5 - участка С. На фиг, 1,6 и 2,7 представлены моменты формирования изображения, предшествуюцие мо|4енту, представленн у на фиг. 3 и 8 ри этом из фиг. 1 и b следует, чтотолько часть изображения, проецируемого на поверхность сектора 2, попадает в световоды, а именно, только участок С в световод 10. В следующий мсякент времени цилиндр 1 повернут на угол fc(f против часовой стрелка, то положение соответствует формированию изображений С на секторе 4 h В - на секторе 3 (фиг. 2 и 7). После поцосюта цилиндра еще на угол Д(| Судет {океТь место уже рассмотренн } iBbOue случай (фиг. 3 и 8). Далее при повороте цилиндра 1 на угол btf. (фиг. 4 и 9) на секторе 5 формируется изображение В, а на секторе 4 изображение А. Цикл формирования заканчквается после поворота цилиндра еще на угопЩ- на секторе 5 формируется изображение А. Таким образом, формирование изображений при умножении подобно целевой развертке. За поворот цилиндра 1 на у гол WM где И - число секторов, происхопит развертка изображения на каждом из ( И- 1) секторов с задержкой друг относительно друга. на ширину участка изображения, передаваемого по отдельному световсзду. За один оборот цилиндра на каждом из ректоров (И - 1) раз произойдет развертка- изображений. Из оптико-механической схемы умножителя видно, что . для получения козффициента умножения, равного Н. необходимо иметь () сек торов и световодов. Изображение с поверхности секторов может быть снято сопряженным, через зазор световоцом,чемобеспечивается высокая светосила уст ойств с предлагаемым умножителем.Мозаичность изображения отсутствует.Подборсхм частоты вращения волоконнооптического цилиндра достигается Исключение мелькания формируемых изображений при восприятии глазом. Таким образом, в предложением устройстве благодаря устранению мозаичности- существенно повышается качество мультиплицируемых изрбраже-; НИИ по сравнению с известнЕ.

волоконно-оптический умножитель содержащий световоды, входт торцы которых сведены в коллектор, о тл и ч а ЮМ И и с я тем, что, с целью повышения качества мультиплицируемых изображений путем устранения мозаичности их структуЕш, в него введен, полый волоконно-оптический цилиндр, сс тоящий из кольцевых секторов, в каждом из которыхволокна, ориентированы параллельно оси симметрии сектора, и установленный с возможностью вргицения вокруг своей оси, а указанные световоды расположены в полости зтого цилиндра и имеют регулярную структуру,/- входные и выходные торцы световодов повернуты друг относительно друга на 180 вокруг их осей, сопряжены через зазор с внутренней поверхностью волоконно-оптического цилиндра и обращены у каждого из световодов к индентичным участкам расположенных напротив них кольцевых секторов« а число световодов равно кратности умноженяя изображений при числе кольцевых секторов в волоконно-оптическом цилиндре, по крайней мере, на единицу больше. .

г.2

Сектор 3

Cenmoftf

Сем/поftf