RU1285947C - Осветитель - Google Patents

Description

Изобретение относится к волоконной оптике, а именно к осветителям на основе волоконно-оптических жгутов для исследования внутренних полостей объектов сложной формы.

Целью изобретения является повышение равномерности освещения.

На фиг.1 изображен предлагаемый осветитель, общая схема; на фиг.2 эквивалентная схема жгута по фиг.1; на фиг.3 выходной конец жгута; на фиг.4 выходной торец жгута; на фиг.5 осветительный жгут эндоскопа; на фиг.6 и 7 жгут с торцами разной формы; на фиг.8-12 технологические стадии изготовления жгута.

Осветитель содержит источник излучения, состоящий из лампы 1 и конденсатора 2, и волоконно-оптический жгут 3, состоящий из волоконных световодов 4, которые жестко скреплены у первого входного конца 5 на участке 6, а у второго выходного конца 7 на участке 8, средняя часть 9 жгута 3 обычно не скрепляется. Источник излучения оптически сопряжен с входным торцом 10 так, что апертурные углы α источника и световодов близки между собой. Световоды имеют одинаковую апертуру по всей длине жгута, но из дистального конца, в частности, из его торца 11, выходит расширенный пучок лучей в пределах угла α₁ за счет того, что при перпендикулярности торцов 10 и 11 к оси 12 жгута 3 все световоды 4 на участке 6 уложены параллельно его оси 12, на участке 8 расположены по винтовой линии с углом подъема, плавно возрастающим от оси 12 жгута 3 к его периферии.

На фиг. 2 изображена эквивалентная схема жгута, на которой центральный световод 13 пропускает падающий на него луч 14 по оси (см. луч 14' на выходе), средний световод 15 за счет скошенности торца на выходе и отклонения выходного конца отклоняет луч 16 к периферии (см. луч 16' на выходе), а крайний световод 17, выходной конец которого максимально отклонен от оси и максимально скошен, отклоняя луч 18, определяет угол α₁ (см. луч 18' на выходе).

Отклонение лучей к периферии происходит не только за счет скошенности торца 19 (см. фиг.3) световода 4, в результате чего луч 20 отклоняется на угол β от оси 21 световода 4, но также и за счет того, что в зависимости от удаления от центра 22 жгута сама ось 21 световода 4 отклонена на угол β₁ от оси 12 жгута. На фиг.4 изображен выходной торец 11 жгута и на нем схематически показано увеличение площади торцов 19 световодов в зависимости от удаления от центра 22 торца жгута.

Таким образом, угол выхода лучей из жгута определяется по формуле
α₁=2 β₁+2 β, причем угол β₁ определяется углом наклона периферийных световодов к оси жгута, а угол β прямо пропорционален углу падения периферийных лучей от источника на входной торец и показателю преломления материала сердцевины световода.

Угол падения лучей от источника на входной торец 10 может быть увеличен (если имеется запас по апертуре волоконных световодов жгута) за счет того, что и входной участок 6 выполнен так же, как и выходной участок 8 (см. фиг. 5) жгута 3. На фиг.5 изображен вариант осветительного жгута эндоскопа с отверстием 23 в центре его для наблюдательного канала.

Один из торцов жгута может иметь форму круга, а другой форму, наиболее выгодную для наилучшего распределения энергии (см. фиг.6). Например, для освещения картины 24 лучами света от лазера 25, прошедшими через линзу 26, применен жгут 3, у которого входной торец 10 круглый для восприятия всей энергии от источника, а выходной прямоугольной формы для лучшего распределения энергии по площади картины 24.

Для изготовления волоконно-оптического жгута осветителя применен способ, включающий укладку световодов 4 в жгут через сетку 27 (см. фиг.7), формирование входного торца 10 путем наружного скрепления обжимным кольцом 28 (см. фиг. 8) или путем внутреннего скрепления световодов, формирование жгута 3 и скрепление его обжимным кольцом 29 (см. фиг.9) вблизи сетки 27, разворот сетки 27 (см. фиг.10) на заданный угол относительно участка, скрепленного кольцом 29. Разворот сетки 27 производят медленно для того, чтобы центральные световоды жгута смогли провернуться в отверстии сетки вокруг оси 12 жгута 3 без перемещения в направлении этой оси 12, а световоды, размещенные вокруг центральных, при укладке их по винтовым линиям смогли переместиться в отверстиях в направлениях, параллельных оси 12 жгута 3. Для повышения точности формирования этого конца жгута его подвергают вибрационным воздействиям. После того как периферийные световоды у кольца 29 займут заданный угол наклона, эту часть жгута скрепляют обжимным кольцом 30 (см. фиг.11) и обрезают световоды по линии 31. Затем известными способами скрепляют между собой концы световодов, обрабатывают торцы жгута и удаляют обжимные кольца 28-30.

В случае изготовления волоконно-оптических жгутов с повышенной способностью расширения освещаемого поля по фиг.5 формирование обоих концов производят по вышеописанной технологии.

Для повышения производительности изготовления жгутов укладку световодов ведут через несколько соосно установленных сеток, которые разводят по длине световодов, и формирование входных концов каждого жгута производят между сетками, а формирование выходных их концов вблизи сеток.

В случае массового производства жгутов, имеющих винтовую укладку световодов на обоих концах, формирование входных концов производят также между сетками путем их взаимного разворота в разные стороны, а формирование выходных концов при помощи этих же сеток.

Claims (2)

1. ОСВЕТИТЕЛЬ, содержащий источник излучения и волоконно-оптический жгут, состоящий из волоконных световодов с плоскими торцами, расположенными в одной плоскости перпендикулярно оси жгута, причем световоды скреплены между собой в торцах, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности освещения, световоды по крайней мере на одном из концов жгута расположены по винтовым линиям с углом подъема, монотонно возрастающим от оси жгута к его периферии.

2. Осветитель по п.1, отличающийся тем, что один из торцов жгута имеет форму круга, а другой торец некруговую форму.

Images