Устройство дистанционной подсветки Советский патент 1992 года по МПК G02B27/00 

Изобретение относится к устройствам дистанционного формирования оптического изображения с помощью волоконно-оптических элементов и может быть использовано в визуальных системах наблюдения и в оптико-электронных процессорных системах передачи и обработки изображений.

Известно устройство, содержащее источник света, линзовые элементы и волоконно-оптический преобразователь формы светового пятна типа строка-кадр 1.

Недостатком известного устройства является невозможность преобразования излучения от мощного точечного источника света, каким является лазер, и как результат - низкая освещенность объекта подсветки.

Целью изобретения является повышение освещенности за счет использования когерентного источника света.

Цель достигается благодаря использованию промежуточного моноволокна, один торец которого оптически сопряжен с лазером, а вблизи другого торца на боковой поверхности, вплотную расположенной к

строке преобразователя, нанесена дифракционная решетка.

На фиг. 1 показан состав устройства; на фиг. 2 и 3 - пояснения к определению параметров устройства.

Устройство состоит из лазера 1, микрообъектива 2, моноволокна 3 с дифракционной решеткой 4 на боковой поверхности, установленной вплотную к строке волоконно-оптического преобразователя строка-кадр 5. При этом плоскость строки преобразователя 5 параллельна, а штрихи дифракционной решетки 4 перпендикулярны оптической оси моноволокна 3, причем длина решетки 4 равна длине строки, а период dp дифракционной решетки связан с апертурой волоконно-оптического преобразователя UoB.n. соотношением

р п - sin .п.

где А- длина волны лазерного излучения;

пЈ - эффективный показатель преломления моды моноволокна.

СО

С

vj о ел

00

о

Устройство работает следующим образом. Излучение от лазера 1 фокусируется с помощью микрообъектива 2 на входной торец оптического одномодового моноволокна 3, выходной частью моноволокна служит плоскополированная боковая поверхность с нанесенной на нее дифракционной решеткой 4. Установленный вплотную к решетке 4 волоконно-оптический преобразователь строка-кадр 5 служит для изменения геометрии излучения. На выходе устройства установлен коллимирующий объектив 6, формирующий излучение по полю объекта 7 в соответствии с выходными параметрами устройства. Оптимальный размер С кадра и параметры коллимирующего объектива (О - диаметр и f1 - фокусное расстояние) выбираются из следующих соотношений (см. фиг. 2):

Ро1 «D-f/C

Ар1

d2

Е Т-Л4р

,2

L,

где ро - дистанция оформления пучка;

р - требуемая дальность;

Е - требуемая освещенность на объекте;

L- яркость источника (кадра);

Г- коэффициент пропускания коллимирующего объектива и среды распространения излучения;

Ар - допустимая дистанция расфокусировки формирующего пучка.

Угол распространения формирующего поля излучения определяется углом рассеяния коллиматора

2 со- С/Г.

В реальных волоконно-оптических преобразователях типа строка-кадр с нарушенной регулярностью укладки в результате спекания волокон возможно пренебречь ин- терференционными эффектами в пучке на выходе устройства. Для задач формирования полностью заполненного излучением поля изображения следует также иметь в виду соотношение (см. фиг. 3):

DC

D

в.п.

z 1,

то есть

f 2-Sin Ров.п. -.„,

D8n.-(P -f )

А дальность работы устройства для добных задач определяется: „2 sin Uoe.n.

+ Г

D

вп.

где Uoe.n. - выходная апертура преобразователя;

DB.n. - период укладки волокон в кадре ;

D c - диаметр сердцевины отдельного волокна в сформированном изображении;

Ов.п. - период укладки в сформированном изображении.

Формула изобретения Устройство дистанционной подсветки, содержащее источник света, линзовые элементы и волоконно-оптический преобразователь формы светового пятна типа строка-кадр, отличающееся тем, что, с целью повышения освещенности за счет использования когерентного источника света, вплотную к строке волоконно-оптического преобразователя установлено моноволокно, обращенное к строке боковой поверхностью, на которую нанесена дифракционная решетка, торец моноволокна посредством оптического узла ввода излучения сопряжен с источником когерентного света малой угловой расходимости, при этом плоскость строки волоконно-оптического преобразователя параллельна, а штрихи дифракционной решетки перпендикулярны оптической оси моноволокна, причем длина нарезанной части решетки равна длине строки, а период дифракционной решетки dp связан с апертурой волоконно-оптического преобразователя DOB.п. соотношением

р n - sin Ue.n.

А

где А-длина волны излучения когерентного источника света;

п - эффективный показатель преломления моды моноволокна.

Фиг,1

Использование: в системах наблюдения и оптико-электронных процессорных системах передачи и обработки изображений. Сущность изобретения: в качестве источника излучения используют лазер, излучение которого передается по моноволокну, выводится через дифракционную решетку на боковой поверхности моноволокна и формируется с помощью волоконно-оптического преобразователя строка-кадр, строка которого расположена вплотную к дифракционной решетке. 3 ил,