Волоконно-оптическое устройство наблюдения Советский патент 1986 года по МПК G02B6/06 

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам наблюдения,,, может быть использовано в приборах медицинской и технической эндоскопии и позволяет увеличить поле зрения разрабатываемых эндоскопов,что улучшает их эксплуатационные и оп- тотехнические характеристики.

Цель изобретения - увеличение углового поля зрения путем повышения светопропускания на его краю без уве.личения габаритов системы.

На фиг. представлена оптическая схема устройства, на фиг, 2 лринцип работы устройства.

Устройство содержит объектив 1, волоконно-оптический элемент 2 с прозрачной дифракционной решеткой 3, совмещенной с входной плоскость элемента 2, и окуляр.4, Плоскость решет ки 3, как правило, совмещена с фокальной плоскостью объектива 1

Устройство работает следующим оразом.

Лучи 5-7, падающие на входной торец элемента 2 под углом,, большим номинального апертурного угла U, на дифракционную решетку 3 и в соответствии с формулой

л г t

sinW-ginf -- , fr а

(

где б угол падения лучей на дифракционную рещетку; угол дифракции; , + I ,±2,±3,. . . - порядок дифракционного спектра; д - длина волны; d постоянная решетки, дифрагируют в различные порядки,т.е дифракционная решетка 3 изменяет углы падения лучей на входной торец волоконного элемента 2. При заданно значении d для любого от О до 90 найдутся такие значения m и Д , при которых справедливо равенство (1) т.е. для каждого значения & существует спектральная составляющая, для которой Ч меньщеб., а также меньше U,. Такие углы дифракции if являются углами падения лучей на границу раздела жила-оболочка под углом, большим критического, и испытывают полное внутреннее отражение, распространяясь по волокну.

Таким образом, введение прозрачной дифракционной решетки 3 в фо

5

0

5

0

5

кальную плоскость широкоугольного объектива 1 и совмещение ее с плоскостью входного торца волоконного элемента 2 обеспечивают прохождение по световодам внеапертурных лучейj падающих на входной торец в его пе - риферийной зоне. Это позволяет повы сить угловое поле зрения волоконно- оптического устройства наблюдения с одновременным повьш1ением светопропускания на краю поля зрения.

Так, например, для волоконно-оптической системы со жгутом, имеющим Ug 30 , при значении угла дифракции (,/ 555 нм, а.1/300мм) величина угла падения б , как следует КЗ выражения (1), составляет 42°, что соответствует увеличенному углу поля зрения системы.

I.

В центре поля зфения из-за дифракционной решетки уровень освещенности практически не ослабевает вследствие того, что при нормальном падении () лучей 0,+1,+2 дифракцион-1 ныв порядки (d l/lSO(T мм, m-i) I согласно формуле (, 1) , являются внут- риапертурными пучкают, которые несут максимальную световую энергию. Вие- апертурными являются дифракционные спектры З} i4 порядковj несущие минимальную часть энергии.

Волоконно-оптическое устройство наблюдения не искажает естественный цвет наблгяцаемых объектов. Так как величина постоянной d ревгетки меньше диаметра единшгного волокна (20 мкм), образуемые дифракционной решеткой спектры различных порядков распространяются внутри единичного волокна, в котором благодаря известному свойству волокон происходит усреднение всех энергетических составляющих, в том числе и спектральных.

о р м у л а изобретения

Волоконно-оптическое устройство наблюдения, содержащее объектив,во- локонно-оптически элемент и окуляр, отличаю|щееся тем, что, с целью увеличения, поля . зрения путем повьш1ения светопропускания на его краю, в него введена прозрачная дифракционная , совмещенная с плоскостью вхо дного торца волоконного элемента

Изобретение может быть использовано в приборах медицинской и тех1 3 2 нической эндоскопии. Цель изобретения - увеличение углового поля зрения путем по,вышения светопропуска- ния на его краю без увеличения габаритов системы. Для этого плоскость входного торца волоконного элемента 2 совмещена с прозрачной дифракционной решеткой 3. Лучи, падающие на торец элемента 2 под углом, превышающим номинальный апертурный угол, дифрагируют на решетке 3 в различные порядки. Решетка 3 обеспечивает прохождение по световодам внеапер- турных лучей, падающих в периферийную зону торца элемента 2. 2 ил. 1C 00 ч О)