Устройство для формирования оптического пучка

Е ИЗОБР П И; Косарский Ю,С, й институт кино и телеви ФОРМИРОВАНИЯ ОП -Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(57) Использование: изобретение предназгачено . для оптико - электронных систем записи или воспсоизведения телевизионных изображений. Сущность изобретения; на пути светового пучка, излучаемого, например, лазером, располагается расширитель светового пучка, за которым установлена оптическая система из двух линзовых растров и двух объективов, создающая в пространстве изображений наложение друг на друга световых. пучков от всех линз растра. 3 ил.Изобретение относится к оптическимустройствам и может быть использовано вформирователях оптических, например, лазерных пучков для оптико-электронных систем записи или считываниявидеоинформации, .Типичной задачей при разработке названных систем является создание устройств Формирования оптического пучка(осветителей) с равномерной интенсивностью по сечению этого пучка и с широкимдиапазоном размеров сечения и отношенияразмеров осей сечения пучка. Расширениепучка с последующим диафрагмированиемдаже при использовании анаморфирующихоптических элементов лишь частично решает задачу выравнивания интенсивности Ц.Радиальное решение задачи связано с применением в составе формирователя линзовых растворов, При этом в зависимости оттипа сканирующего устройства, работающего обычно совместно с формирователем,размер сечения и отношение его осей в рабочей зоне могут иметь широкий диапазонзначений. Так, малые значения отношениядлин осей (1:110;1) при сравнительнобольших размерах самого сечения характерны для работы с оптико-механическимисканерами, а большие отношения длин осейсечения (100;1,1000:1) связаны преимущественно с применением оптико-электронной развертки, Световой пучок в последнемслучае вырождается в узкую световую полосу - оптическую строку,Известна осветительная система с когерентным источником света, которую по совокупности существенных признаковможно отнести к аналогам предложенногоформирователя Я,Здесь выходящий из лазера пучок параллельных лучей поступает на растр сферических линз, Затем пучки света от линзрастра собираются конденсором в пространстве иэображений в выходной плоскости, Сопряженными плоскостями дляконденсора являются задняя фокальнаяплоскость линз растра и выходная плоскость.Основные недостатки этого устройства:- невысокая равномерность распределенияинтенсивности света в выходной плоскости,обусловленная тем, что сопряженная ейплоскость расположена вблизи линз растра;- ограниченные размеры освещаемойплощадки, близкие к размерам сечения исходного пучка, что связано с непосредственным использованием его безпредварительного расширения;- отсутствие возможности формирования светового пятна малых размеров или узкой световой полосы, необходимых дляупомянутых выше систем записи или считывания видеоинформации.В большей степени заявляемому уст 5 ройству соответствует оптическая система,описание которой дано в 31 (выбрана в качестве прототипа). Эта оптическая системапредназначена для проекции с повышеннойравномерностью освещенности прозрачно 10 го объекта. Помимо источника излучения сосветящимся телам здесь применены: коллектор, два одинаковых сферических раствора, коллектив и конденсор, включенныепоследовательно,15 Недостатком осветительной системы поэтой схеме является то, что в плоскости обь-.екта изображается первый растр, вследствие чего любые погрешности изготовлениярастра в целом и его отдельных линз, как то .20 царапины, свили, пыль и дрпереносятсяобъективом в плоскость изображения, чтоприводит к существенному ухудшению. качества изображения.Целью изобретения является создание25 формирователя оптического пучка с лазерным источником излучения для устройствзаписи (регистрации) или считывания (воспроизведения) изображения при высокойравномерности его интенсивности по сечеЗ 0 нию, При этом участок с высокой равномерностью освещения принципиально можетбыть в виде площадки сравнительно больших размеров (круглой прямоугольной ит,д.), малого светового пятна (с размерами,З 5 соответствующими, например, одному элементу в кадре изображения на кинопленке)или узкой световой полосы (с высотой, равной, например, одному элементу телевизионного изображения и шириной, равной40 длине строки того же изображения). Наибольший интерес, как более общая, представляет схема формирования,соответствующая последнему случаю, т.е.получению оптического пучка в виде узкой45 световой полосы с равномерной интенсивностью вдоль большей оси,Высокая равномерность интенсивностисвета в сформированном пучке обеспечивает при записи (считывании) постоянство яр 50 кости и контраста изображения в пределахкаждой строки. а в ряде случаев и другиеположительные свойства: увеличение резкости изображения, снижение растворовыхискажений (заметности строчной структу 55 ры), повьшение отношения сигналшум,снижение заметности спекловой структурыиэображенияЦель достигается следующими средствами, На входе устройства установлен расширитель входного пучка параллельных2004008 лучей, Далее последовательно установленырастр сферических линз, растр цилиндрических линз и за ним - два цилиндрическихэлемента (объектива), в совмещенном заднем фокусе которых и находится световая 5полоса,Работа данного устройства согласноизобретению иллюстрируется 1 а, где а) -сагиттвльное сечение; б) - меридиональноесечение. 10Лазерный пучок поступает на расширитель. 1, 2, за которым последовательно установлены сферический линзовый растр 3,согласованный с ним по размерам цилиндрический линзовый растр,4, а также цилиндрические линзы 5 и 6, повернутые друготносительно друга вокруг оптической осина 900, Всагиттальном(горизонтальном) сечении взаимодействуют элементы 3 и 5, т,е.задняя фокальная плоскость линз сферического растра совмещена с передней фокальной плоскостью первой цилиндрическойлинзы, В меридиональном (вертикальном)сечении взаимодействуют элементы 3 и 4,т,е, задняя фокальная плоскость линз сферического раствора совмещена с переднейфокальной плоскостью линз цилиндрического растра. При этом совмещены задниефокальные плоскости цилиндрических линз5 и 6, где и образуется узкая световая полоса,Основным преимуществом предлагаемого устройства в сравнении с аналогом ипрототипом является более высокая равномерность распределения света в рабочей 35зоне выходного пучка, которая достигаетсяза счет наложения друг на друга световыхпучков от всех линзовых элементов растра,40Формула изобретения 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ПУЧКА, содержащее два линзовых растра. первый иэ которых сферический, и два оптических элемента, 45 отличающееся тем, что, с целью повышения равномерности распределения интенсивности света в выходном пучке в виде узкой световой полосы. второй линзовый растр выполнен цилиндрическим, за кото рым установлены два оптических элеменВ этом случае отсутствует влияние структуры линз растра и ряда дефектов его изготовления на характер распределенияинтенсивности света в пространстве изображений, обусловленное тем, что плоскость изображения располагается в заднейфокальной плоскости обьективов, а сопряженная с ней плоскость в пространстве обьективов находится в бесконечности,В случае применения источника света сбольшой апертурой пучка параллельных лучей входной расширитель 1, 2 может отсутствовать,Фиг,2 и 3 иллюстрируют возможностьизменения размеров и формы равномерноосвещаемой площадки путем упрощения исходно схемы и замены ее цилиндрическихэлементов на сферические: на фиг.2 - дляслучая формирования малой площадки(светового пятна); фиг.3 - для случая формирования большой площадки с равномернымраспределением освещения.Анализ известных технических решений показывает, что предлагаемое устройство для формирования оптического пучка свысокой равномерностью распределенияинтенсивности света по сечению облацает .совокупностью свойств, которая нс проявляется в известных аналогах и прототипе.Это позволяет считать заявляемое решениесоответствующим критерию "существенныеотличия".(56) 1. Техника телевидения, 1982, вып,5, с.88 - 96,2. Приборостроение, 1980, М 7, с,68-71.3. Оптико-механическая промышленность, 1977, И. 7, с.65-66. та, выполненных в виде цилиндрических линз, развернутых одна относительно другой на 90, причем задняя фокальная плоскость линз сферического растра в сагиттальной плоскости совмещена с пере- дней фокальной плоскостью первой цилиндрической линзы, а в меридиональной плоскости - с передней фокальной плоскостью линз цилиндрического растра,2, Устройство по п,1, отличающееся тем, что перед линзовым растром введена расширяющая телескопическая система,2004008У Фи Составитель Ю, КосарскийТехред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова тор Тира каз 3325 ж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина