ES2575031A1 - Multilayer planar optical device (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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ES2575031A1 ES201401053A ES201401053A ES2575031A1 ES 2575031 A1 ES2575031 A1 ES 2575031A1 ES 201401053 A ES201401053 A ES 201401053A ES 201401053 A ES201401053 A ES 201401053A ES 2575031 A1 ES2575031 A1 ES 2575031A1
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    • F21LIGHTING
    • F21LLIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF, BEING PORTABLE OR SPECIALLY ADAPTED FOR TRANSPORTATION
    • F21L4/00Electric lighting devices with self-contained electric batteries or cells
    • F21L2001/00

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The present invention relates to a multilayer planar optical device composed of a multilayer planar structure, in the form of a flexible, moldable or rigid band (or group of them) containing various optical elements, active and passive, emitting and receiving light beams, connected/s with a power, regulation and control unit. This device can be attached to tools or instruments and allows illumination, optical analysis, image registration and control of devices through the emission and detection of light signals in spaces and cavities that are difficult to access. It has its application within the manufacturing industries of devices, devices and auxiliary lighting elements, optical analysis of materials and image registration. More specifically in the sectors of automotive, motors and gas and fluid pipelines as well as in medicine, surgery, dentistry, biology and veterinary. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

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que se disponen en la capa óptica activa, tanto sobre los emisores como sobre los detectores. which are arranged in the active optical layer, both on the emitters and on the detectors.

Con referencia a las figuras 1, 2 y 3 adjuntas, los elementos constitutivos y características de cada parte de la invención descrita son los siguientes. With reference to the attached figures 1, 2 and 3, the constituent elements and characteristics of each part of the invention described are the following.

En cada banda óptica, el orden relativo de las capas componentes es como sigue (enumerado desde el espacio hacia donde se emite la luz): In each optical band, the relative order of the component layers is as follows (listed from the space where the light is emitted):

- capa protectora superior (4), - upper protective layer (4),

--
capa óptica pasiva (5), passive optical layer (5),

--
capa óptica activa (6), active optical layer (6),

- lámina disipadora térmica y de soporte estructural (7), - heat sink and structural support sheet (7),

-capa de elementos detectores (9), -capacity of detecting elements (9),

-capa de elementos emisores (8), -capacity of emitting elements (8),

--
capa magnética de fijación o capa plástica con imanes intercalados (10),  magnetic fixing layer or plastic layer with intercalated magnets (10),

--
capa protectora inferior (11),  lower protective layer (11),

--
capa adhesiva (12) para su fijación permanente o temporal.  adhesive layer (12) for permanent or temporary fixation.

El número y tipo concreto de capas en cada banda depende de la aplicación específica a la que se destine el dispositivo. The specific number and type of layers in each band depends on the specific application to which the device is intended.

Las características de cada una de las capas que componen cada banda óptica son las siguientes: The characteristics of each of the layers that make up each optical band are as follows:

Las capas protectoras superior (4) e inferior (11): Son láminas de plástico o material similar, transparente (al menos, en su parte superior), flexibles, que recubren el conjunto de la banda uniéndose por su borde (43), configurando una envoltura que puede ser impermeable, resistente a la acción de agentes y deterioro exterior, y posibilitando su limpieza y reutilización. Según el material del que se hagan las referidas capas y del procedimiento de aplicación (laminado en frío, encolado, plastificado térmico u otro), la envoltura generada mediante las capas protectoras unidas puede ser esterilizable o estar dotada de resistencia específica para posibilitar el uso de la banda óptica en presencia de agentes físicos, biológicos o químicos determinados. Específicamente, cada banda óptica y sus conectores y cableado pueden recubrirse o envolverse con capas protectoras transparentes y biocompatibles, adecuadas para estar en contacto directo con tejidos y órganos humanos o animales u otros materiales biológicos. The upper (4) and lower (11) protective layers: They are sheets of plastic or similar material, transparent (at least, in their upper part), flexible, covering the whole band joining by its edge (43), configuring a wrap that can be waterproof, resistant to the action of agents and external deterioration, and allowing its cleaning and reuse. Depending on the material of which the aforementioned layers are made and the application procedure (cold rolling, gluing, thermal plasticizing or other), the wrap generated by the bonded protective layers can be sterilizable or provided with specific resistance to enable the use of the optical band in the presence of certain physical, biological or chemical agents. Specifically, each optical band and its connectors and wiring can be coated or wrapped with transparent and biocompatible protective layers, suitable for being in direct contact with human or animal tissues and organs or other biological materials.

En cualquier caso, el procedimiento de depósito y unión de las capas protectoras superior e inferior debe ser tal que no produzca daño ni modificación en los elementos y componentes ópticos y electrónicos de las otras capas. Las capas protectoras superior In any case, the procedure of depositing and joining the upper and lower protective layers must be such that it does not cause damage or modification in the optical and electronic elements and components of the other layers. The upper protective layers

(4)(4)
e inferior (11) pueden unirse alrededor de la banda óptica, constituyendo una cubierta aislante cerrada y, en su caso, hermética, de manera tal que las capas protectoras unidas  and bottom (11) can be attached around the optical band, constituting a closed and, if necessary, hermetic insulating cover, such that the protective layers joined together

sobresalgan a ambos lados y por los extremos de la banda óptica en forma de una zona exterior (margen o reborde) (43). Este margen puede recortarse con la forma deseada (por ejemplo, en forma curva en sus esquinas) y marcarse con indicadores de posición o longitud (14), graduados en las unidades necesarias (típicamente, milímetros) para facilitar la medida de la profundidad de inserción de la banda óptica en un espacio determinado (por ejemplo, en oquedades de difícil acceso). Asimismo, el referido borde they protrude on both sides and at the ends of the optical band in the form of an outer zone (margin or flange) (43). This margin can be trimmed with the desired shape (for example, curved in its corners) and marked with position or length indicators (14), graduated in the necessary units (typically, millimeters) to facilitate the measurement of the insertion depth of the optical band in a given space (for example, in hard-to-reach holes). Also, the referred edge

(43)(43)
puede troquelarse con orificios o ranuras (15) de la forma y tamaño deseados, situados con el espaciado adecuado entre los mismos para posibilitar el uso de cables, hilos, alambres, tornillos u otros elementos de fijación o anclaje mecánico.  It can be punched out with holes or grooves (15) of the desired shape and size, located with the proper spacing between them to allow the use of cables, wires, wires, screws or other fasteners or mechanical anchoring.

La capa de elementos emisores de luz (8): Consta de una pluralidad de diodos emisores de luz (LED) de pequeño tamaño y alta luminosidad y, en su caso, de diodos láser (LD), montados de forma superficial (SMD), sobre una cinta plástica flexible, en la que se integran, asimismo, los elementos electrónicos adicionales (resistencias, diodos) y cableado necesarios para su correcta alimentación y control. The layer of light emitting elements (8): Consists of a plurality of light emitting diodes (LEDs) of small size and high brightness and, where appropriate, laser diodes (LD), surface mounted (SMD), on a flexible plastic tape, which also integrates additional electronic elements (resistors, diodes) and wiring necessary for proper power and control.

Los diodos LED pueden ser emisores de alta luminosidad, de diversos tipos, tales como emisores monocromáticos (emiten una única longitud de onda o color), policromáticos (emiten un conjunto discreto de longitudes de onda o colores), de luz blanca (emiten luz de color resultante blanco) o de color regulable (red-green-blue, RGB) (emiten luz de color resultante seleccionable por el usuario). The LEDs can be high brightness emitters, of various types, such as monochromatic emitters (emit a single wavelength or color), polychromatic (emit a discrete set of wavelengths or colors), white light (emit light from resulting color white) or dimmable color (red-green-blue, RGB) (emit resulting color light selectable by the user).

Los diodos láser (LD) pueden ser de diversos tipos existentes que puedan montarse sobre la referida banda. The laser diodes (LD) can be of various existing types that can be mounted on said band.

Las corrientes y tensiones (voltajes o diferencias de potencial eléctrico) que regulan la intensidad y, en su caso, el color de la luz emitida por los diodos LED o LD, así como, en su caso, su modulación en amplitud, frecuencia o fase, se controlan desde la unidad externa de alimentación. Los emisores LED o LD pueden ser controlados individualmente The currents and voltages (voltages or differences in electrical potential) that regulate the intensity and, where appropriate, the color of the light emitted by the LED or LD diodes, as well as, where appropriate, their modulation in amplitude, frequency or phase , are controlled from the external power unit. LED or LD emitters can be individually controlled

o en agrupaciones (típicamente, de dos o tres unidades). Las posiciones preferentes de estos emisores LED o LD son consecutivas, alineadas siguiendo el eje longitudinal de la banda or in groupings (typically, of two or three units). The preferred positions of these LED or LD emitters are consecutive, aligned along the longitudinal axis of the band

La capa de elementos detectores de luz (9): Consta de una pluralidad de detectores puntuales, lineales y matriciales cuyas posiciones están intercaladas entre los elementos emisores, o consecutivas con los mismos, según el tipo de aplicación especifica requerida. Los detectores y su cableado están situados sobre la capa de elementos emisores, de manera que ambos tipos de elementos (emisores y detectores) estén, a su vez, en contacto térmico con la lámina disipadora térmica. The layer of light detecting elements (9): It consists of a plurality of point, linear and matrix detectors whose positions are interleaved between the emitting elements, or consecutive with them, according to the type of specific application required. The detectors and their wiring are located on the layer of emitting elements, so that both types of elements (emitters and detectors) are, in turn, in thermal contact with the heat dissipating sheet.

Los detectores puntuales son fotodiodos, fototransistores y fotorresistencias que proporcionan una señal eléctrica (voltaje o corriente) relacionada con la intensidad y características de la luz recibida. The point detectors are photodiodes, phototransistors and photoresistors that provide an electrical signal (voltage or current) related to the intensity and characteristics of the light received.

Los detectores lineales y matriciales son elementos en forma de conjuntos (arrays) lineales o matriciales de elementos individuales que configuran un sensor capaz de captar una imagen. Los detectores de imagen lineales y matriciales pueden ser dispositivos de carga acoplada (charge-coupled device, CCD), dispositivos de pixeles activos como los de tipo semiconductor complementario de óxido metálico (complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS) y de otros tipos. Linear and matrix detectors are elements in the form of linear arrays or arrays of individual elements that configure a sensor capable of capturing an image. Linear and matrix image detectors can be charge-coupled device (CCD), active pixel devices such as complementary metal oxide semiconductor type (CMOS) and other types.

En su caso, y dotados de los elementos electrónicos adicionales necesarios, los detectores pueden permitir la conversión de las señales luminosas en señales digitales o datos binarios en distintos formatos. Where appropriate, and equipped with the necessary additional electronic elements, the detectors can allow the conversion of the light signals into digital signals or binary data in different formats.

La lámina disipadora térmica y de soporte estructural (7): Es una cinta (lámina) de un buen conductor térmico (preferentemente, metálico) de un espesor típico de 0.05-3.0 mm, dotada de orificios de forma y tamaño adecuados en las posiciones de los emisores y detectores, y situada en contacto directo con la capa óptica activa (6) y las capas de emisores (8) y detectores (9). Este contacto - y la fijación entre las capas -puede mejorarse mediante la aplicación de masilla o pegamento térmico entre ellas, para permitir el flujo de calor hacia la lámina disipadora pero sin que haya contacto eléctrico entre las capas. The heat dissipating sheet and structural support (7): It is a tape (sheet) of a good thermal conductor (preferably, metallic) of a typical thickness of 0.05-3.0 mm, provided with holes of suitable shape and size in the positions of the emitters and detectors, and located in direct contact with the active optical layer (6) and the emitter layers (8) and detectors (9). This contact - and the fixation between the layers - can be improved by applying putty or thermal glue between them, to allow heat to flow to the dissipative sheet but without any electrical contact between the layers.

El material, la forma y las dimensiones de la lámina térmica y de soporte estructural determinan las características de flexibilidad, maleabilidad y rigidez estructural deseadas para la banda: Por ejemplo, si se requiere poder adaptar su forma para adherirlo o fijarlo a un instrumento o herramienta determinado, la lámina puede realizarse en cobre con un espesor del orden de 0.05-0.5 mm. Por el contrario, si se requiere que la banda sea rígida, esta lámina puede ser de aluminio u otro material análogo, con un espesor de 0.2-3.0 mm. Al tratarse, en todo caso, de un material buen conductor térmico, se posibilita la evacuación del calor generado por los elementos ópticos activos hacia la unidad externa de regulación y control, donde se disipa de forma pasiva o, en su caso, mediante ventiladores o refrigeradores activos, como los módulos termoeléctricos utilizados en aplicaciones electrónicas portátiles. The material, shape and dimensions of the thermal and structural support sheet determine the characteristics of flexibility, malleability and structural rigidity desired for the band: For example, if it is required to adapt its shape to adhere it or fix it to an instrument or tool determined, the sheet can be made of copper with a thickness of the order of 0.05-0.5 mm. On the contrary, if the band is required to be rigid, this sheet can be made of aluminum or other similar material, with a thickness of 0.2-3.0 mm. Being, in any case, a good thermal conductor material, it is possible to evacuate the heat generated by the active optical elements towards the external regulation and control unit, where it is passively dissipated or, where appropriate, by fans or active refrigerators, such as thermoelectric modules used in portable electronic applications.

La capa óptica activa (6): Consta de elementos ópticos planos activos, preferentemente láminas de cristal liquido, moduladores espaciales de luz, obturadores, lentes de forma variable mediante control eléctrico y filtros regulables, todos ellos insertados en una lámina de soporte flexible (preferentemente de plástico) en la que se integran los elementos electrónicos y cableado necesarios para su correcta alimentación y control. El tamaño de los elementos activos es el adecuado para situarse sobre los emisores o sobre los detectores. Al disponerse esta capa óptica activa. The active optical layer (6): It consists of active flat optical elements, preferably liquid crystal sheets, spatial light modulators, shutters, lenses of variable shape by electric control and adjustable filters, all of them inserted in a flexible support sheet (preferably of plastic) in which the electronic elements and wiring necessary for its correct feeding and control are integrated. The size of the active elements is adequate to be placed on the emitters or on the detectors. By arranging this active optical layer.

--
sobre los emisores: permite la modulación de la luz emitida por los mismos en pulsos de duración y frecuencia regulable, así como el control de la amplitud y la fase de la luz emitida por cada emisor.  on the emitters: it allows the modulation of the light emitted by them in pulses of adjustable duration and frequency, as well as the control of the amplitude and the phase of the light emitted by each emitter.

--
sobre los detectores: permite modular o filtrar la luz incidente sobre los mismos.  on the detectors: it allows modulating or filtering the incident light on them.

La capa óptica pasiva (5): Consta de un conjunto de elementos ópticos insertados, grabados o troquelados en una lámina soporte de material adecuado, preferentemente de material plástico. Incluye elementos refractantes (lentes, microlentes y otros), reflectantes (espejos, ranuras y otros), difractantes (redes de difracción, hologramas y otros), dispersantes (prismas, microprismas y otros) y difusores (difusores lambertianos y otros) para dirigir o filtrar tanto los haces luminosos emitidos por los emisores como los haces luminosos recibidos por los detectores, en las direcciones deseadas y con los niveles de potencia e intensidad luminosa adecuados para cada aplicación específica. The passive optical layer (5): It consists of a set of optical elements inserted, engraved or stamped on a support sheet of suitable material, preferably of plastic material. It includes refractive elements (lenses, microlenses and others), reflective elements (mirrors, grooves and others), diffractants (diffraction networks, holograms and others), dispersants (prisms, microprisms and others) and diffusers (lambertian and other diffusers) to direct or filter both the light beams emitted by the emitters and the light beams received by the detectors, in the desired directions and with the appropriate levels of power and light intensity for each specific application.

Específicamente, los elementos de las capas ópticas activa y pasiva situados sobre los elementos detectores permiten filtrar la luz recibida por los mismos según el tipo de análisis o registro de imágenes que se desee realizar. Specifically, the elements of the active and passive optical layers located on the detecting elements allow the light received by them to be filtered according to the type of analysis or recording of images to be performed.

La capa magnética de fijación (10): Es una cinta flexible de material magnético que se adhiere por una cara a la parte inferior de la capa en la que se sitúan los emisores y receptores de luz. Al estar magnetizada, permite la fijación permanente o temporal a piezas, instrumentos o herramientas de diversas formas y características (de tipo ferromagnético), con el fin de poder usar el dispositivo descrito en esta invención en el interior de espacios diversos, incluyendo cavidades, oquedades y espacios de difícil acceso. La intensidad de la fuerza magnética de atracción depende de las características de la propia cinta, encontrándose múltiples opciones comerciales. Debe escogerse una cinta con fuerza magnética tal que permita la fijación de la banda óptica a una superficie ferromagnética teniendo en cuenta el espesor de la capa protectora inferior (11). The magnetic fixing layer (10): It is a flexible tape of magnetic material that adheres on one side to the bottom of the layer in which the light emitters and receivers are located. Being magnetized, it allows permanent or temporary fixation to parts, instruments or tools of various shapes and characteristics (of ferromagnetic type), in order to be able to use the device described in this invention inside diverse spaces, including cavities, cavities and hard to reach spaces. The intensity of the magnetic force of attraction depends on the characteristics of the tape itself, finding multiple commercial options. A tape with magnetic force should be chosen such that it allows fixing the optical band to a ferromagnetic surface taking into account the thickness of the lower protective layer (11).

En aquellas situaciones en que no interese la creación de una zona de campo magnético a lo largo de toda la banda óptica, la capa magnética de fijación (10) puede sustituirse por una plástica con imanes intercalados o, simplemente, por una capa de material adhesivo de fijación (12), adherido a la parte exterior de la capa protectora inferior. Asimismo, una banda óptica sin capa magnética ni adhesiva también puede fijarse o anclarse mecánicamente (mediante tornillos, hilos, alambres o suturas) usando los orificios (15) situados en el margen (43) generado por la unión de las capas protectoras superior (4) e inferior (11). In those situations in which the creation of a magnetic field area along the entire optical band is not interested, the magnetic fixing layer (10) can be replaced by a plastic with intercalated magnets or, simply, by a layer of adhesive material fixing (12), adhered to the outside of the lower protective layer. Likewise, an optical band without a magnetic or adhesive layer can also be mechanically fixed or anchored (using screws, threads, wires or sutures) using the holes (15) located in the margin (43) generated by the union of the upper protective layers (4 ) and lower (11).

La unidad independiente de alimentación y control: Es una unidad que contiene The independent power and control unit: It is a unit that contains

a) una fuente de alimentación continua de bajo voltaje, preferentemente 12V o 24V, que proporciona la tensión y corriente eléctrica necesarias a los elementos activos de la banda óptica conectada con la misma. La alimentación de la banda óptica es proporcionada por baterías, acumuladores o elementos análogos. Esta alimentación es particularmente apropiada para bandas ópticas que vayan a utilizarse en espacios, recintos o cavidades donde sea preciso evitar cualquier posible riesgo derivado del uso tensiones elevadas, como en las aplicaciones en medicina, cirugía, biología o veterinaria, o en aplicaciones industriales en atmósferas químicamente reactivas, incendiarias, o explosivas. a) a low voltage continuous power supply, preferably 12V or 24V, which provides the necessary voltage and electrical current to the active elements of the optical band connected thereto. The power of the optical band is provided by batteries, accumulators or similar elements. This feed is particularly suitable for optical bands to be used in spaces, enclosures or cavities where it is necessary to avoid any possible risk arising from the use of high voltages, such as in applications in medicine, surgery, biology or veterinary medicine, or in industrial applications in atmospheres. chemically reactive, incendiary, or explosive.

b) un conjunto de elementos disipadores pasivos, tipo aletas, o activos, tipo ventiladores b) a set of passive dissipating elements, fin type, or active, fan type

o módulos termoeléctricos, que disipan el calor generado por los elementos activos situados en la banda óptica. Estos disipadores son necesarios para evacuar el calor generado por los elementos ópticos activos (situados en la banda activa), y los emisores y detectores de luz (situados en sus bandas correspondientes). Este calor es transmitido por la lámina disipadora térmica desde los elementos en los que se produce hasta la referida unidad de control a través de un cable conductor del calor, puesto que los elementos disipadores establecen una diferencia de temperatura (y, en consecuencia, un gradiente térmico) entre ellos y la banda. or thermoelectric modules, which dissipate the heat generated by the active elements located in the optical band. These heatsinks are necessary to evacuate the heat generated by the active optical elements (located in the active band), and the emitters and light detectors (located in their corresponding bands). This heat is transmitted by the heat dissipating sheet from the elements in which it is produced to the said control unit through a heat conducting cable, since the dissipating elements establish a temperature difference (and, consequently, a gradient thermal) between them and the band.

c) la circuitería electrónica que genera, transmite, adapta, y modula las señales de control de las propiedades y características de los elementos ópticos activos. c) the electronic circuitry that generates, transmits, adapts, and modulates the control signals of the properties and characteristics of the active optical elements.

d) la circuitería electrónica que genera, transmite, adapta, y modula las señales que son convertidas por los emisores en secuencias de pulsos luminosos de la amplitud, frecuencia, longitud de onda, fase y polarización requeridas para conseguir la activación y comunicación con elementos detectores que se encuentren situados en el entorno de la banda que las emite, y d) the electronic circuitry that generates, transmits, adapts, and modulates the signals that are converted by the emitters into sequences of luminous pulses of the amplitude, frequency, wavelength, phase and polarization required to achieve activation and communication with detector elements that are located in the environment of the band that issues them, and

e) la circuitería electrónica que recibe, decodifica y almacena las señales recibidas por los detectores situados en la banda óptica. e) the electronic circuitry that receives, decodes and stores the signals received by the detectors located in the optical band.

Adicionalmente, esta unidad de control puede conectarse con un ordenador, un sistema de registro y almacenamiento de datos o dispositivo análogo, mediante cableado o de forma inalámbrica. Additionally, this control unit can be connected to a computer, a data recording and storage system or similar device, by wiring or wirelessly.

La alimentación eléctrica, las señales de control y modulación de la luz emitida y las señales y datos generados por los detectores se transmiten hacia las banda/s óptica/s y desde ella/s a la unidad de alimentación y control mediante un conjunto de cables especificas, dotados de los conectores adecuados en sus extremos. La lámina disipadora térmica se conecta mediante un conector adecuado a un cable buen conductor del calor (por ejemplo, de cobre). El conjunto de los cables de conexión eléctrica y térmica puede estar agrupado en forma de un haz, conductores coaxiales, cable plano o de otro tipo. El cableado puede estar recubierto por materiales que se puedan limpiar y, en su caso, esterilizar. The power supply, the control and modulation signals of the emitted light and the signals and data generated by the detectors are transmitted to the optical band / s and from it to the power and control unit by means of a set of specific cables, equipped with the appropriate connectors at its ends. The heat dissipating sheet is connected by a suitable connector to a good heat conductor cable (for example, copper). The whole of the electrical and thermal connection cables can be grouped in the form of a beam, coaxial conductors, flat cable or other. The wiring may be covered by materials that can be cleaned and, where appropriate, sterilized.

Tanto la banda óptica como la unidad externa de alimentación, regulación y control pueden ser portátiles. Asimismo, cada banda óptica y sus conectores, envolturas y cableado de conexión pueden ser reutilizables, reciclables o desechables. Both the optical band and the external power, regulation and control unit can be portable. Likewise, each optical band and its connectors, wraps and connection wiring can be reusable, recyclable or disposable.

Con la configuración básica descrita, se pueden optimizar los parámetros geométricos, ópticos, electrónicos y de montaje para diferentes aplicaciones específicas. En algunas de ellas, como el uso como dispositivo de iluminación propuesto, la invención descrita puede fabricarse con dispositivos y tecnologías comercialmente disponibles, en un rango muy amplio de costes y prestaciones, posibilitando su implementación en forma de dispositivos económicos y coste-efectivos. With the basic configuration described, the geometric, optical, electronic and mounting parameters can be optimized for different specific applications. In some of them, such as the use as a proposed lighting device, the described invention can be manufactured with commercially available devices and technologies, in a very wide range of costs and benefits, enabling its implementation in the form of economic and cost-effective devices.

Modo de realización de la invención Embodiment of the invention

Con referencia a las figuras adjuntas, la presente invención se refiere a un dispositivo óptico portátil de iluminación, análisis, registro de imágenes y control de dispositivos mediante emisión, modulación y recepción de haces luminosos, compuesto de una banda óptica multicapa (1) (o conjunto de ellas) conectada con una unidad de alimentación, regulación y control (2) por un conjunto de cables de conexión eléctrica y térmica (3). With reference to the attached figures, the present invention relates to a portable optical device for lighting, analysis, image recording and control of devices by emission, modulation and reception of light beams, composed of a multilayer optical band (1) (or set of them) connected to a power, regulation and control unit (2) by a set of electrical and thermal connection cables (3).

Cada banda óptica se compone de una pluralidad de emisores de luz (diodos LED y diodos láser), detectores de luz (puntuales, lineales y matriciales) y elementos ópticos activos y pasivos dispuestos en capas superpuestas con una lámina disipadora térmica y de soporte estructural, y el correspondiente cableado de conexión con la unidad de alimentación y control. Una vez definidas las características generales de la invención propuesta, se presentan a continuación un conjunto de cuatro modos preferentes o ejemplos de realización de la misma: Each optical band is composed of a plurality of light emitters (LED diodes and laser diodes), light detectors (point, linear and matrix) and active and passive optical elements arranged in overlapping layers with a thermal dissipative sheet and structural support, and the corresponding connection wiring with the power and control unit. Once the general characteristics of the proposed invention have been defined, a set of four preferred modes or embodiments thereof are presented below:

Modo de realización 1: Dispositivo de iluminación. Embodiment 1: Lighting device.

Esta realización tiene un campo de aplicaciones especificas como dispositivo de iluminación en cavidades, recintos y oquedades del interior de conjuntos complejos de múltiples piezas, como en la industria de la automoción, en la inspección del interior de motores y conductos tales como tuberías y circuitos de fluidos y gases, y en This embodiment has a specific field of applications as a lighting device in cavities, enclosures and cavities inside complex multi-piece assemblies, such as in the automotive industry, in the inspection of the interior of motors and ducts such as pipes and circuits. fluids and gases, and in

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espacial de luz o de cristal líquido (54) en la capa óptica activa. Estos elementos generan un conjunto de líneas, retículas o figuras de diferentes formas, como circunferencias, cruces, y otras (55) que, al ser iluminadas por la luz emitida, definen un patrón de luz estructurada que se proyecta sobre la superficie (51) que se desea escanear en tres dimensiones. space of light or liquid crystal (54) in the active optical layer. These elements generate a set of lines, reticles or figures of different shapes, such as circumferences, crosses, and others (55) that, when illuminated by the emitted light, define a structured light pattern that is projected onto the surface (51) that you want to scan in three dimensions.

Los sensores de imagen (28) pueden registrar imágenes 20 (fotografías) convencionales pero con las diferencias angulares definidas por los ángulos entre sus ejes ópticos. Como ejemplo, se muestra el ángulo α. Los elementos ópticos situados en las capas activa y pasiva determinan los campos de visión (56, 57) captados por los sensores matriciales. Image sensors (28) can register conventional images (photographs) 20 but with the angular differences defined by the angles between their optical axes. As an example, angle α is shown. The optical elements located in the active and passive layers determine the fields of vision (56, 57) captured by the matrix sensors.

Modo de realización 4: Dispositivo para control y comunicación óptica con otros dispositivos. Embodiment 4: Device for optical control and communication with other devices.

En esta realización, la unidad de control In this embodiment, the control unit

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genera o transmite a la/s banda/s conectadas con ella las señales que deban ser convertidas por los diodos emisores en secuencias de pulsos luminosos de la amplitud, frecuencia, longitud de onda, fase y polarización requeridas para conseguir la activación o comunicación con otros dispositivos dotados de detectores ópticos que se encuentren situados en el entorno de la banda que las emite.  It generates or transmits to the band / s connected with it the signals that must be converted by the emitting diodes into sequences of light pulses of the amplitude, frequency, wavelength, phase and polarization required to achieve activation or communication with others devices equipped with optical detectors that are located in the environment of the band that emits them.

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recibe y decodifica las señales luminosas generadas por los detectores cuando sobre ellos inciden los haces o señales luminosas emitida por otros dispositivos dotados de emisores de luz situados en el entorno de la banda que las recibe.  It receives and decodes the light signals generated by the detectors when the beams or light signals emitted by other devices equipped with light emitters located in the environment of the band that receives them hit.

Esta forma de activación o control de dispositivos (y, en su caso, de comunicación con los mismos) presenta las características de ser inalámbrica, de gran rapidez, sin generar ni ser sometida a perturbaciones o interferencias electromagnéticas (tales como corrientes, chispas o arcos voltaicos y otras). Por todo ello, este modo de realización de la invención propuesta puede ser particularmente adecuada para su uso en entornos en los que sea preciso evitar tales riesgos, como las aplicaciones en recintos con atmósferas químicamente reactivas, explosivas o incendiarias, o en el interior del cuerpo humano, animales u organismos biológicos. This form of activation or control of devices (and, where appropriate, communication with them) has the characteristics of being wireless, very fast, without generating or being subjected to electromagnetic disturbances or interferences (such as currents, sparks or arcs voltaic and others). Therefore, this embodiment of the proposed invention may be particularly suitable for use in environments where such risks must be avoided, such as applications in enclosures with chemically reactive, explosive or incendiary atmospheres, or inside the body human, animals or biological organisms.

Con referencia a la figura 7 adjunta, a modo de ejemplo, la banda óptica (1) está dotada de dos diodos emisores LED iguales (25) y dos detectores de tipo fotodiodo (27). Cada uno de los diodos LED emite un cono con ángulo de 120º (47) y la luz emitida esta modulada por las señales generadas por la unidad de alimentación, regulación y control (2). With reference to Figure 7 attached, by way of example, the optical band (1) is provided with two equal LED emitting diodes (25) and two photodiode type detectors (27). Each of the LEDs emits a cone with an angle of 120º (47) and the emitted light is modulated by the signals generated by the power, regulation and control unit (2).

Por otra parte, las señales ópticas (60) emitidas por otros dispositivos en el entorno de la banda óptica son recibidas por los detectores (27) y transmitidas a la unidad de alimentación, regulación y control (2). On the other hand, the optical signals (60) emitted by other devices in the environment of the optical band are received by the detectors (27) and transmitted to the power, regulation and control unit (2).

El número de diodos emisores, sus potencias y sus posiciones relativas se determinan por el nivel de iluminación necesario para establecer la comunicación con los dispositivos (58). El tipo de elementos situados en las capas ópticas activa y pasiva se determinan según las propiedades deseadas en la luz emitida por los emisores y la recibida por los detectores. El cableado de conexión (3) une la banda óptica (1) con la unidad de alimentación, regulación y control (2). The number of emitting diodes, their powers and their relative positions are determined by the level of illumination necessary to establish communication with the devices (58). The type of elements located in the active and passive optical layers are determined according to the desired properties in the light emitted by the emitters and that received by the detectors. The connection wiring (3) links the optical band (1) with the power, regulation and control unit (2).

Algunos aspectos comunes a los distintos modos de realización son los siguientes: Some aspects common to the different embodiments are the following:

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El cableado de conexión (3) se compone de cables convencionales, incluyendo aquellos de transmisión de la alimentación eléctrica, los de transmisión de señales de control desde la unidad de alimentación, regulación y control a los elementos activos de las bandas, los de transmisión de las seriales y datos generados por los detectores y un cable conductor térmico para conexión de la lámina disipadora con el elemento disipador de la unidad de alimentación, regulación y control.  The connection wiring (3) consists of conventional cables, including those of transmission of the power supply, those of transmission of control signals from the power supply unit, regulation and control to the active elements of the bands, those of transmission of the serials and data generated by the detectors and a thermal conductor cable for connection of the dissipative sheet with the dissipating element of the power, regulation and control unit.

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En todas sus aplicaciones, la invención actúa a partir de la alimentación eléctrica proporcionada por la unidad de alimentación, regulación y control (2). Esta alimentación será de corriente continua, baja tensión (12 voltios o 24 voltios), según el tipo de diodos y otros elementos activos, proporcionada por baterías, acumuladores o elementos similares dispuestos en la referida unidad. Esta es portátil, operando en corriente continua de baja tensión para evitar los posibles riesgos eléctricos derivados del uso de corriente alterna, permitiendo así su uso como dispositivo en contacto directo con el cuerpo humano, animales u organismos biológicos, recintos con atmósferas de gases explosivos, inflamables y otros.  In all its applications, the invention acts from the power supply provided by the power, regulation and control unit (2). This supply will be of direct current, low voltage (12 volts or 24 volts), depending on the type of diodes and other active elements, provided by batteries, accumulators or similar elements arranged in said unit. This is portable, operating in low voltage direct current to avoid possible electrical risks arising from the use of alternating current, thus allowing its use as a device in direct contact with the human body, animals or biological organisms, enclosures with explosive gas atmospheres, flammable and others.

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Las capas protectoras superior (4) e inferior (11) pueden realizarse en material plástico de distintos tipos, según el medio o entorno en el que vayan a disponerse las bandas ópticas.  The upper (4) and lower (11) protective layers can be made of different types of plastic material, depending on the environment or environment in which the optical bands are to be arranged.

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Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos y las capas son susceptibles de variaciones que no supongan alteraciones a la esencialidad de la invención.  The materials, shape, size and arrangement of the elements and layers are susceptible to variations that do not involve alterations to the essentiality of the invention.

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