Осветительное устройство

(19) 011 дд 4 а 0 ГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ОМИТЕТ СССРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1) 2) 3739052/2408,05,8415,01,87.П,Д.Ивановатаровский Бюл, 9 2Г.В.ЛаВ.С.Сми рева,ов и М,И,Фи,Н, ато 53) 56) ени 197 (54 ти че об ля ния )1 ) отсто- щ споле 0,1 ройс го уст 2 деой цент ос тасл 76 аЪе л 7 5358(088.8) Известия ВУЗов, Приборос 1980, т. 23, 9 7, с. 70вестия ВУЗов. Приборостр т, 22, В 8, с. 83, рис,ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к му приборостроению и поэ ечить равномерность осве имеющих угловой размер 0 рад. Окуляр осветительн ва выполнен в виде блока ированных линз с одинакоплощадью входного зрачка, установленных вплотную друг к другу симметрично относительно оптической осиустройстваБлок 2 делит пучок лучейот лазера 1 на внеосевые пучки, Аокусирующиеся в фокальной плоскостиобъектива 3. Количество пучков определяется числом линз, входящих вблок, Каждый иэ падающих на линзовыйрастр 4 параллельный пучок преобразуется им в множество пучков параллельных лучей, распространяющихсяпод углом друг к другу и освещающихв плоскости объектива равные площадки. Фокусы линзовых элементов повсем меридиональным направлениямят друг от друга на определеннуювеличину, зависящую от заднего апертурного угла линзового растра. 2 ил,1283 б 94 10 15 1Изобретение относится к оптике,а точнее к осветительным устройствам, применяемым преимущественнодля освещения удаленных объектов,Целью изобретения является обеспечение равномерности освещения полей, имеющих угловой размер 2)0,10 рад.На фиг. 1 представлена оптическая схема осветительного устройствас габаритным ходом лучей на фиг,2 примеры выполнения линзового блока:а - из И=2 элементов, б - из И=4элементов, в - из К3 элементов,пунктиром показан контур лазерногопучка.Осветительное устройство (Фиг,1)состоит из источника света лазера1, вдоль оптической оси которого последовательно установлены блок 2,,по меньней мере из двух децентрированных друг относительно друга линзовых элементов, объектив 3 телескопической системы, причем расстояниемежду блоком 2 линзовых элементови объективом 3 равно сумме их Фокусных расстояний, линзовый растр 4.Устройство работает следующим образом.Работу устройства (Фиг. 1) рассмотрим на примере блока, состоящегоиз двух линзовых элементов,Пучок лучей от лазера 1 падаетна блок 2 линзовых элементов, послепРохождения которого образуются двавнеосевых пучка лучей, фокусирующихся в, фокальной плоскости объектива3. Из объектива 3 выходят два параллельных пучка лучей, которые попадают на лийзовый растр 4 под углом о 3,и д , причем ц 3 =-иЗ к оптическойоси осветительного устройства,Линзовый растр 4 преобразует каждый из двух параллельнь 1 х пучков лучей в бесконечное множество параллельных пучков лучей, распространяющихся под углом друг к другу впространстве, ограниченном заднимапертурным углом линзового растра26 р, которые, достигая плоскостиобъектива, освещают две равные площадки,На Фиг, 2 показаны конкретныепримеры исполнения линзового блокадля числа линзовых элементов И=2(Фиг. 2 о), а пунктиром показан диаметр падающего лазерного пучка,гЛинзовый блок (Фиг. 2 о) изготавливается следующим образом. Смещаем исходный окуляр в декартовой сис. теме координат (ось Х - горизонтально, ось У - вертикально, начало координат совпадает с оптической осью лазера) перпендикулярно оптической оси на величину н 1, где Х - расстояние между фокусами линзовых элементов блока в передней фокальной плоскости объектива, и обрабатываем по Форме и размеру входного зрачка (форма зрачка - квадратная, размер зрачка балыке или равен диаметру лазерного пучка). Для данного случая смещение вдоль оси равно нулю. Смещение исходного окуляра при изготовлении двух элементов происходит в двух противополож ных направлениях. При этом заданноерасположение задних Фокусов линзовых элементов определяется величи1ной й=2 Г. 1 р 6 рДля линзового блока по Фиг, 23.25 Смещение исходного окуляра произвоХ Удим на величину ( - ; в ,) в декартовой системе координат с последующейобработкой по Форме и размеру вход ного зрачка (форма зрачка - квадратная, размер зрачка равен или болыпеполовины диаметра лазерного пучка).Для линзового блока по Фиг. 2 Ь,Величину смещепия исходного окуляра 35 для каждого из линзовых элементовпроизводим на величину Х , У , где1911, 2, 3, Х , У, - координаты Фокусов линзовых элементов в декартовой системе координат, совмещенной с 40 передней фокальной плоскостью объектива. Форма зрачков - секторная,Выполнение окуляра телескопической системы в виде блока из нескольких децентрированных оптических эле ментов приводит к Фокусировке отдельных частей исходного лазерного пучкав задних фокусах указаннь 1 х децентрированных элементов, Так как эти Фокуса лежат в передней Фокальной плос кости объектива телескопической сисвтемы и находятся друг от друга в этойплоскости на конечном расстоянии, например й, то все это приводит к появлению в телескопической системе вне 55 осевых пучков лучей, которые выходят из объектива в виде наклонных пучковпараллельных лучей, попадающих на линзовый растр, на котором происходит3 12836 внеосевых пучков лучей во множество параллельных пучков лучей, распространяющихся под углом друг к другу в пространстве, ограниченном значением заднего апертурного угла линэово го растра 25, т.е. из образованныхрвнеосевых пучков, рассеянных линзовым растром, получаем на удаленном расстоянии одинаковые площадки, угловой размер которых определяется не р которым углом 23, который, в свою очередь, равен 26 Линейный размер указанной площадки Ь, как следует из чисто тригонометрических соображений, определяется по формуле с достаточной 15 для практики точностью Ь=2 Н 1 рб,где Н - расстояние до объекта.Таким образом, одновременно освещается несколько площадок размером Ь световыми пучками, полученными из од ного исходногоВ случае, если количество энергии, несомой каждым из внеосевых пучков одинаково, то освещенность каждой из указанных площадок будет также одинаковой, а равномер ность распределения освещенности определяется действием линзового растра и его техническими параметрами.Для обеспечения равенства количества энергии в каждом из внеосевых пучков необходимым является наличие равенства формы и площади входных зрачков указанных децентрированных линзовых элементов блока и такое расположение указанных децентрированных элементов блока в исходном лазерном пучке, при котором функции распределения энергии по поверхности входного зрачка, определенной частью, ограничиваемой указанным входным зрач О ком, функции распределения энергии в сечении лазерного пучка будут одинаковы. Это значит, что контуру каждого входного зрачка должна принадлежать осевая точка лазерного пучка, а площади сечения указанного пучка входными зрачками децентрированных линзовых элементов блока рав" ны, что обеспечивается касанием боковых поверхностей указанных.линзовых элементов, одинаковой формой и площадью входного зрачка и наличием общей касательной для всех элементов, проходящих через оптическую ось лазера,Ориентапия 1 освещаемых площадок при действии внеосевых пучков в пространстве объекта определяется в данном случае углом наклона внеосевого 94 4.пучка,д, который может быть определен следующим образом: где Х - расстояние от заднего фокуса отдельного линзового элемента до оптической оси;Г - фокусное расстояние объекоотива телескопической системы аПри освещении большой площадки, формируемой нз отдельных меньших ос" вещаемых площадей, с целью обеспечения равномерного освещения по всей площади необходимо и достаточно, кроме равномерного освещения отдельных указанных площадейобеспечение такого положения в плоскости освещаемого объекта, при котором будет отсутствовать как зазор между соседними элементарными площадками, так и переналожение, Этого можно добиться, если расстояние между центрами указанных площадок, причем одинаковых по размеру, будет равно размеру указанной площадки Ь в данном направлении, что равносильно выполнению равенства 2 К 1 д=Н(1 до) -1 Г 01 )+1-м и 1-м элементами.Преобразовывая формулу, получаем 2 -,(Х. -Х ),1Г 1 фгде ХХ: - расстояние в фокальнойплоскости объектива отфокусов 1+1-го и 1"голинзовых элементов дооптической оси соответ"ственно..Разность (Х -Х ) - есть расстоя" ние между фокусами соседних элементов в фокальной плоскости объектива й.С учетом того, что =Ор, получаем условие1 16=2 Г, 6 . Указанное условие обеспечивает;всовокупности со всеми остальными,достижение указанной цели,В зависимости от формы и размера всего освещаемого поля элемен"тарные площадки, иэ которых формируется поле, получается эа счет дей83694 бкоторого последовательно установлены телескопическая система, состоящая из окуляра и объектива, и линзовый растр, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью обеспечения равномерности освещения полей, имеющихугловой размер 2 М 0,10 рад, окуляртелескопической системы выполнен ввиде блока, симметричного оси, поменьшей мере из двух децентрированных и установленных вплотную друг кдругу линзовых элементов, фокусы которых по всем меридиональным направ"лениям отстоят друг от друга на величину й, определяемую по следующейзависимости: 5 12 ствия внеосевых пучков, могут быть расположены друг относительно друга, перекрывая всю площадь, по-разному: их центры могут лежать на одной прямой или в узлах, например, ортогональной сетки, т,е. в точках пересечения эквидистантных параллельных прямых с другой системой эквидистантных параллельных прямых, направленных перпендикулярно первой системе прямых, Аналогично может бытв из ортогоиальных сеток получена гексагональная сетка путем наложения двух ортогональных сеток, сдвинутых друг относительно друга. Так как расположение фокусов вдоль одной прямой линии можно представить в виде одномерной ортогональной упаковки (одна строка или один столбец), то с учетом всего сказанного достаточно рассмотреть случай ортогональной сетки.где,Г20В а/ Составитель В,Сорокинра Техред В.Кадар Корректор С.111 екмар актор М.Б Тираж 522НИИПИ Государственногпо делам изобретений35, Москва, Ж, Рауп Заказ 7435 ПодписиСР о комитета и открытий ская наб,4/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Осветительное устройство, содержащее лазер, вдоль оптической оси- фокусное расстояние объектива;задний апертурный угол линзового растра,при этом ;все элементы линзового блока имеют одинаковую площадь входного25 зрачка.,