Оптическая система Советский патент 1990 года по МПК G02B6/08 

Фиг.1

Изобретение относится к оптическому приборостроению, и частности к оптическим приборам -с использованием оптических волноводов, и может быть использовано в установках для монохроматического облучения, например, лазером одних и тех же объектов на разных дальностях, в устройствах с использованием белого света для спектрального облучения,

Цель изобретения - повышение степени рассеяния лучистого потока и обеспечение оптимальной плотности облучения разноудаленных объектов пу тем плавного изменения угла рассеяния лучистого потока

На фигс1 изображена оптическая система, общий вид} на фиг.2 - пластина; на фиГоЗ - ход лучей в пластине; на фиг.А - пластина, вариант; на фиг о 5 - две последовательно установленные пластины; на фиг„6 - то же с наклоном второй пластины; на фиг„7 - схема изменения угла рассеяния лучистого потока; на фиг.8 - структура светового потока на выходе

Оптическая система содержит источник 1 направленного излучения и пластину 2 (фиг.1), выполненную в виде ячеек 3 (фиг.2) с зонами 4-5-6-7 из оптического материала с разными показателями преломления, например n,m . В радиальном направлении от центра 8 пластины (фиг.2) зоны размещены в возрастающе-убывающей последовательности, например 4-5-6-5- 4-5-6-5-4 и т.д. (фиг.З). В каждой ячейке содержится более двух зон, которые могут иметь любую форму, но должны быть замкнуты (фиг.4). На фиг.5 пластина 2 состоит из двух последовательно установленных пластин: пластины 9, осуществляющей предварительное преобразование апертур, и пластины 10 для дисперсного рассеяния. Пластина 10 может быть размещена с наклоном к пластине 9 (фиг.6) и снабжена приводом 11 для вращения вокруг оси 12, перпендикулярной поверхности 13 пластины 9. На фиг.7 система снабжена приводом для разворота оптической оси 14 источника 1 излучения и входной поверхности 13, например, вокруг центра 8 пластины 2. Оптическое устройство работает ел дующим образом.

0

Пучок лучей от источника 1 (фиг.1), падающий на входную поверхность 13 пластины 2, одновременно попадает,на ( группу ячеек 3 (фиг.2) и на различные зоны 4,5,6 и 7. Допустим, что в каждой ячейке имеется по три зоны 4,5 и 6, выполненные из оптического материала с показателями преломления соответственно п пг«гпэ. Лучистый поток, входя в различные зоны, распространяется через пластину 2 за счет многократных преломлений и фре- нелевских отражений на границах зон 4-5, 5-6, 6-4, причем в процессе распространения лучи постоянно меняют свой азимут относительно оси ячеек, что приводит к тому, что лучи подходят к выходной поверхности пластины с различными азимутами и в итоге выходят в виде расходящихся конусов кольцевого сечения. Ширина колец изменяется в зависимости от угла расходимости пучка лучей от источника 5 и диаметра пластины (сечения пучка на входном торце). Однако, падая на поверхность 13 входного торца пластины 2 под одним и тем же углом (см.фиГоЗ), они на выходе будут иметь различные углы наклона в зависимости от равенства или степени различия показателя преломления , на входной торец которой они упали, и среды, из выходного торца которой они вышли. При равенстве этих показателей преломления углы наклона на входе и на выходе равны, в случае различия показателей преломления указанные углы не равны. Поскольку лучи выходят из сред с разными зависимостями показателя преломления от длины волны (разной дисперсией), то углы наклона лучей на выходе также зависят от длины волны и часть светящихся колец оказывается окрашенными. На фиг.З схематически показано прохождение лучей через пластину 2 при входе их в различные зоны 4, 5 и 6.

В случае применения в оптической системе пластины 2, выполненной в виде двух пластин 9 и 10 (фиг.5), пучок лучей, падающих на входную поверхность 13 под одним углом, выходит из первой пластины 9 в виде потока лучей разных апертур. На входную поверхность второй пластины 10 падает теперь поток лучей под разными углами, а за счет рассеиваю0

5

0

5

0

5

щего действия пластины 10 ьз него вы ходит поток лучей с еще большей дисперсией по апертурам. В сечении выходного пучка увеличивается „число колец при сокращении расстояния между ними.

Если вторая пластина 10 (фиг.6) будет наклонена к первой пластине 9

фиг.5 число колец возросло более, чем в 2 раза, а в оптической системе по фиг,6 все освещаемое пиле было белым.

Формула изобретения 1. Оптическая система, содержащая

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в установках для монохроматического облучения объектов на разных дальностях и в устройствах с использованием белого света для спектрального облучения. Целью изобретения является повышение степени рассеяния лучистого потока и обеспечение оптимальной плотности облучения разноудаленных объектов. Оптическая система содержит источник 1 излучения и пластину 2, выполненную в виде набора ячеек с зонами из оптического материала разных показателей преломления. В радиальном направлении от центра пластины 2 зоны размещены в возрастающе-убывающей последовательности по значениям показателей преломления, при этом каждая ячейка содержит более двух зон. Поток лучистой энергии от направленного источника 1 проходит через пластину 2 и преобразуется в конусные кольцевого сечения потоки. Предложены некоторые усовершенствования системы для повышения степени рассеяния излучения в регулируемом угле на выходе из пластины. 3 з.п.ф-лы, 8 ил.

и приведена во вращение от привода 11, источник направленного излучения и

20

то угол встречи лучей с пластиной 10 будет беспрерывно меняться и, следовательно, будут изменяться направления выхода лучей из пластины 10, а в итоге повысится равномерность освещенности поверхности, помещенной в сечение пучка, цветные кольца исчезнут, освещаемое поле будет белым.

При взаимном развороте входной поверхности 13 пластины 2 (фиг.7) и оптической оси 14 источника света изменяется угол падения лучей на пластину 2: при большем угле встречи лучей с пластиной угол cL рассеяния лучей будет больше, а уменьшение угла 25 встречи ведет к уменьшению и угла о6| рассеяния лучей. Поэтому для оптимального распределения плотности энергии на удаленном объекте и при приближении этого объекта к оптической системе необходимо увеличивать угол встречи излучения с пластиной 2, например, разворачивая источник 1 излучения вокруг центра 8 пластины.

узел рассеяния лучистого потока, выполненный в виде волоконно-оптической пластины из набора ячеек с зонами из оптического материала раз J5 ных показателей преломления, отл чающаяся тем, что, с целью повышения степени рассеяния лучистого потока, каждая чейка содержит более двух соразмерных световедущих зон из материалов с дискретно убывающими или дискретно возрастающими показателями преломления.

чающаяся тем, что вторая 3Q пластина размещена с наклоном к пер вой и снабжена приводом вращения вокруг оси, перпендикулярной к выхо ной поверхности последней.

Пример распределения излучения источника белого света в плоскости, параллельной пластине 2 по фиг. 1,2 и 3 (в ячейках с тремя зонами), показан на фиг.8, где буквой Ф обозначен фиолетовый край кольца, буквой К - красный край кольца, буквой б - кольцо белого цвета. В оптической системе по

0

5

узел рассеяния лучистого потока, выполненный в виде волоконно-оптической пластины из набора ячеек с зонами из оптического материала раз- 5 ных показателей преломления, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени рассеяния лучистого потока, каждая чейка содержит более двух соразмерных световедущих зон из материалов с дискретно убывающими или дискретно возрастающими показателями преломления.

чающаяся тем, что вторая пластина размещена с наклоном к первой и снабжена приводом вращения вокруг оси, перпендикулярной к выходной поверхности последней.

разворота оптической оси источника направленного излучения к входной поверхности узла рассеяния лучистого потока.

. 4

Ч V v

sb

rfr / $4 yt yt y( 46

Ч Ч Ч Ч Ч Ч

% 2y

V V

ч

Ј

и

Z ZTJej,

Ч

z

9S019SI

Фаг. 4«

Фиг. 5

фиаб

в г

Фаг. 7

Редактор А. Долинич

Составитель С. Дроздов

Техред Л.Олийнык Корректор Н. Король

Заказ 977

Тираж 464

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фаг. 8

Подписное