RU2019820C1

RU2019820C1 - Electro-optic device for forming and spatial tracking of modulated optical beam

Info

Publication number: RU2019820C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Анатольевич Шишлов
Original assignee: Евгений Анатольевич Шишлов
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: electro-optic devices. SUBSTANCE: device has radiation system, which is formed by two radiation sources; condenser unit made in form of ball-shaped optically transparent unit formed by two hemispheres of condensers which form beam-splitting element; system for image transmission in form of cylindrical optically transparent unit adjoining condenser unit and made in form of two semi-cylinders. One base of the unit has curvilinear surface and forms an objective. Device also has photoindication unit which has photodetector and electron processing circuit. Radiation system forms a beam which has equal-signal zone, which is received by photoindication unit. The unit generates difference signal when equal-signal zone is shifted from center of the photodetector. EFFECT: improved precision. 1 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к оптико-электронным устройствам, формирующим и отслеживающим пространственное положение модулированных оптических пучков с равносигнальными зонами (РСЗ) и может быть использовано в контрольно-измерительной технике для измерения профилей полированных поверхностей, в гидрологии для измерения уровня водной поверхности, в машиностроении при создании машин управляемых оптическим лучом. The alleged invention relates to optical-electronic devices that form and track the spatial position of modulated optical beams with equal signal zones (RSZ) and can be used in control and measuring equipment for measuring profiles of polished surfaces, in hydrology for measuring the level of a water surface, in mechanical engineering when creating machines controlled by an optical beam.

Известны оптико-электронные устройства, обеспечивающие формирование и пространственное отслеживание модулированного оптического пучка с РСЗ с целью контроля положения управляемого объекта. Все они содержат систему излучения, включающую источники излучения, объектив, устройство модуляции, а также фоторегистрирующий блок, включающий объектив и фотоприемник с известной электронной схемой обработки. РСЗ в пучках, формируемых этими устройствами, создается вдоль оптической оси за счет резкого скачка свойств оптического излучения в частях пучка разграниченных оптической осью. Known optoelectronic devices that provide the formation and spatial tracking of a modulated optical beam with RSZ in order to control the position of the managed object. All of them contain a radiation system, including radiation sources, a lens, a modulation device, as well as a photo-recording unit, including a lens and a photodetector with a known electronic processing circuit. RSZ in the beams formed by these devices is created along the optical axis due to a sharp jump in the properties of optical radiation in parts of the beam delimited by the optical axis.

Недостаток этих устройств состоит в использовании механического способа модуляции оптических пучков, который не свободен от вибраций, ведущих к нестабилизации положения оптической оси излучения, что снижает точность отслеживания положения оптического пучка. Известны устройства, лишенные указанного недостатка, в которых в системе излучения в качестве источников излучения используются светодиоды, расположенные у боковых граней прямоугольной призмы, непритупленное ребро которой помещено вблизи фокуса объектива. В этих устройствах модуляция излучения осуществляется за счет модуляции тока питания светодиодов. Однако, подобные устройства также не обеспечивают формирования РСЗ непосредственно за объективом системы излучения, что ограничивает возможность применения устройства. На качество РСЗ отрицательно сказываются аберрации объектива, который в самом простейшем случае имеет не менее трех преломляющих поверхностей. Аберрации приводят к "размытости" границы РСЗ и, следовательно, к снижению чувствительности отслеживания модулированного пучка. Кроме того, "размытость" границ РСЗ обуславливается конструкцией систем излучения, не исключающей возможность "перемешивания" световых потоков от различных источников. The disadvantage of these devices is the use of a mechanical method for modulating optical beams, which is not free from vibrations leading to unstabilization of the position of the optical axis of the radiation, which reduces the accuracy of tracking the position of the optical beam. Known devices devoid of this drawback, in which the radiation system uses light emitting diodes located at the side faces of a rectangular prism, the dull edge of which is placed near the focus of the lens. In these devices, radiation is modulated by modulating the power supply current of the LEDs. However, such devices also do not provide the formation of RSH directly behind the lens of the radiation system, which limits the possibility of using the device. The quality of the RSZ is adversely affected by the aberration of the lens, which in the simplest case has at least three refractive surfaces. Aberrations lead to blurring of the RSZ boundary and, consequently, to a decrease in the sensitivity of tracking the modulated beam. In addition, the “fuzziness” of the boundaries of the RSZ is caused by the design of radiation systems, which does not exclude the possibility of “mixing” of light fluxes from various sources.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче к предлагаемому устройству и принятому за прототип является устройство, содержащее систему излучения, имеющую два источника излучения, два конденсатора, блок противофазного питания источников излучения, систему передачи изображения, выполненную в виде цилиндрического оптически прозрачного блока, состоящего из двух полуцилиндров, на боковой поверхности которых симметрично относительно плоскости соединения и параллельно ей выполнены прямоугольные пазы, напротив которых размещены конденсоры и светодиоды, одно из оснований цилиндрического блока выполнено криволинейным и образует объектив, а другое - выполнено в виде двугранного угла, являющегося светоделителем, ребро которого находится в фокусе объектива и пересекается совпадающими осями обоих конденсоров и светодиодов, кроме того, устройство содержит фоторегистрирующий блок, включающий объектив и фотодоид, а также электронную схему обработки сигнала. The closest in technical essence and the problem to be solved with the proposed device and adopted as a prototype is a device containing a radiation system having two radiation sources, two capacitors, an out-of-phase power supply of radiation sources, an image transmission system made in the form of a cylindrical optically transparent unit, consisting of two half-cylinders, on the lateral surface of which are symmetrical relative to the connection plane and parallel to it, rectangular grooves are made, opposite which There are capacitors and LEDs, one of the bases of the cylindrical block is curved and forms a lens, and the other is made in the form of a dihedral angle, which is a beam splitter whose edge is in the focus of the lens and intersects the coincident axes of both capacitors and LEDs, in addition, the device contains a photo-recording unit including a lens and a photodoid, as well as an electronic signal processing circuit.

Принцип действия прототипа состоит в следующем. Блок противофазного питания обеспечивает излучение светодиодов с одинаковой частотой в противофазе. Конденсоры через прямоугольные пазы в цилиндрическом блоке заполняют светом отражающие грани светоделителя, изображение которого создается в бесконечности объективом. Сформулированный таким образом пучок обладает РСЗ вдоль плоскости соединения полуцилиндров. Пучок воспринимается фоторегистрирующим блоком. При смещении пучка с оси фоторегистрирующего блока с его фотоприемника поступает разностный сигнал, который через электронную схему обработки управляет исполнительным приводом, перемещающим фоторегистрирующий блок до совпадения его оптической оси с осью объектива системы передачи изображения. The principle of operation of the prototype is as follows. The out-of-phase power unit provides LEDs with the same frequency in antiphase. Capacitors through rectangular grooves in a cylindrical block fill with light the reflective faces of the beam splitter, the image of which is created at infinity by the lens. The beam thus formulated possesses RSZ along the plane of connection of the half-cylinders. The beam is perceived by the photo-recording unit. When the beam is displaced from the axis of the photo-recording unit, a differential signal is received from its photodetector, which, through the electronic processing circuit, controls the actuator moving the photo-recording unit until its optical axis coincides with the axis of the lens of the image transmission system.

Недостаток прототипа состоит в том, что конденсорная система перед каждым светодиодом имеет не менее трех отражающих поверхностей. При однолинзовом конденсоре это две поверхности линзы конденсора и поверхность прямоугольного паза на боковой поверхности полуцилиндра. Поэтом в конденсорных системах происходят на отражающих поверхностях потери света, которые снижают световые потоки на выходе системы передачи изображения, что в конечном счете снижает чувствительность и точность отслеживания модулированного пучка фоторегистрирующим блоком. The disadvantage of the prototype is that the condenser system in front of each LED has at least three reflective surfaces. With a single-lens condenser, these are two surfaces of the condenser lens and the surface of a rectangular groove on the side surface of the half-cylinder. Therefore, in condenser systems, light losses occur on reflective surfaces, which reduce the light fluxes at the output of the image transmission system, which ultimately reduces the sensitivity and accuracy of tracking the modulated beam by the photo-recording unit.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка, т.е. повышение точности устройства. The aim of the invention is to remedy this drawback, i.e. improving the accuracy of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в оптико-электронном устройстве для формирования и пространственного отслеживания модулированного оптического пучка, содержащем систему излучения, имеющую два оптически связанных источника излучения, узел конденсоров, блок противофазного питания, два выхода которого подключены соответственно к входам двух источников излучения, систему передачи изображения, выполненную в виде цилиндрического оптически прозрачного блока, состоящего из двух полуцилиндров, соединенных плоскими гранями, одно из оснований которого выполнено криволинейным и образует объектив, а также фоторегистрирующий блок, электронную схему обработки сигнала, второе основание цилиндрического блока выполнено в виде плоскости перпендикулярной оси цилиндра и оптической оси объектива, а узел конденсоров представляет собой шаровидный оптический прозрачный блок с отсеченным от него шаровым сегментом, состоящий из двух полушарий-конденсоров, присоединенных друг к другу посредством оптического клея с показателем преломления, меньшим чем у материала блока по плоскости большого круга, причем, в части шаровидного блока, диаметрально противоположной основанию отсеченного сегмента, выполнен двугранный угол, отражающие грани которого составляют светоделитель и образованы фасками, снятыми с каждого полушария под равными углами к плоскости соединения так, что ребро двугранного угла параллельно основанию отсеченного сегмента и пересекает центр шаровидного блока, при этом шаровидный и цилиндрический блоки прилегают друг к другу соответственно основанием отсеченного сегмента и плоским основанием так, что плоскости соединения полушарий и полуцилиндров совпадают, а источники излучения расположены напротив каждого из полушарий-конденсоров так, что их оптические оси находятся на одной прямой, проходящей через центр шаровидного блока, пересекающей ребро двугранного угла, перпендикулярной плоскости большого круга, причем, ребро двугранного угла находится в фокусе объектива, при этом радиус шаровидного блока и расстояния от источников излучения до поверхности шаровидного блока выбирается такими, чтобы полушария-конденсоры обеспечивали проектирование изображений излучающих площадок источников излучения в центр шаровидного блока. This goal is achieved by the fact that in the optical-electronic device for the formation and spatial tracking of a modulated optical beam containing a radiation system having two optically coupled radiation sources, a condenser assembly, an out-of-phase power unit, two outputs of which are connected respectively to the inputs of two radiation sources, the system image transmission, made in the form of a cylindrical optically transparent unit, consisting of two half-cylinders connected by flat faces, one of which is made curved and forms a lens, as well as a photo-recording unit, an electronic signal processing circuit, the second base of the cylindrical block is made in the form of a plane perpendicular to the cylinder axis and the optical axis of the lens, and the condenser assembly is a spherical transparent optical block with a spherical segment cut off from it, consisting of two hemispheres-condensers attached to each other by means of optical glue with a refractive index smaller than that of the block material flat a large circle, moreover, in the part of the spherical block diametrically opposite the base of the cut segment, a dihedral angle is made, the reflecting edges of which form a beam splitter and are formed by bevels taken from each hemisphere at equal angles to the plane of connection so that the dihedral angle edge is parallel to the base of the cut segment and intersects the center of the spherical block, while the spherical and cylindrical blocks are adjacent to each other, respectively, the base of the cut-off segment and a flat base so, then the connection planes of the hemispheres and half cylinders coincide, and the radiation sources are located opposite each of the hemisphere condensers so that their optical axes are on one straight line passing through the center of the spherical block, intersecting the edge of the dihedral angle, perpendicular to the plane of the large circle, and the edge of the dihedral angle is in the focus of the lens, while the radius of the spherical block and the distance from the radiation sources to the surface of the spherical block is chosen so that the hemisphere condensers provide designing images of radiating areas of radiation sources in the center of the spherical block.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается новым исполнением системы передачи изображения, в которой второе основание цилиндрического блока выполнено в виде плоскости, по которой к нему прилегает узел конденсоров, выполненный в виде шаровидного оптического прозрачного блока, состоящего из двух полушарий, присоединенных друг к другу посредством оптического клея с показателем преломления, меньшим чем у материала блока, имеющего светоделительный элемент, образованный фасками, снятыми с каждого полушария. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by a new version of the image transmission system, in which the second base of the cylindrical block is made in the form of a plane along which the condenser assembly adjoins, made in the form of a spherical transparent optical block consisting of two hemispheres connected to each other to a friend by means of optical glue with a refractive index lower than that of the material of the block having a beam splitting element formed by bevels taken from each about the hemisphere.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства. The drawing shows a schematic diagram of a device.

Устройство состоит из системы излучения, системы передачи изображения, фоторегистрирующего блока, электронной схемы обработки сигнала. The device consists of a radiation system, an image transmission system, a photo-recording unit, an electronic signal processing circuit.

В состав системы излучения входят источники излучения - светодиоды 1, 2, блок противофазного питания 3, узел конденсоров, выполненный в виде шаровидного блока, составленного из двух полушарий 4, 5, изготовленных из оптического стекла и присоединенных друг к другу по плоскостям большого круга при помощи клея, имеющего коэффициент преломления меньше, чем у материала полушарий. Шаровидный блок содержит светоделитель в виде двугранного угла, равного 90^о, отражающие грани 6, 7 которого образованы фасками, снятыми с полушарий 4, 5, а ребро проходит через центр шаровидного блока. Светодиоды 1, 2 расположены соответственно напротив полушарий 4, 5 так, что их геометрические оси лежат на одной прямой нормальной к плоскости большого круга и проходящей через центр шаровидного блока. Кроме того, со стороны противоположной светоделителю от шаровидного блока отсечен шаровой сегмент, в результате чего образовалась плоскость, по которой посредством оптического контакта к шаровидному блоку примыкает своим плоским основанием система передачи изображения.The radiation system includes radiation sources - LEDs 1, 2, antiphase power supply 3, a condenser assembly made in the form of a spherical block made up of two hemispheres 4, 5 made of optical glass and connected to each other along the planes of a large circle with an adhesive having a refractive index less than that of a hemisphere material. The spherical block contains a beam splitter in the form of a dihedral angle of 90 ^° , reflecting faces 6, 7 of which are formed by bevels taken from the hemispheres 4, 5, and the rib passes through the center of the spherical block. The LEDs 1, 2 are located opposite the hemispheres 4, 5, respectively, so that their geometric axes lie on one straight line normal to the plane of the large circle and passing through the center of the spherical block. In addition, from the side opposite the beam splitter, the spherical segment is cut off from the spherical block, as a result of which a plane is formed along which the image transmission system is adjacent to the spherical block by optical contact.

Система передачи изображения выполнена в виде цилиндрического оптически прозрачного блока, составленного из двух полуцилиндров 8, 9, присоединенных друг к другу посредством оптического клея, имеющего меньший показатель преломления, чем материал полуцилиндров. Одно из оснований цилиндрического блока плоское и примыкает к шаровидному блоку. Другое основание 10 выполнено в виде сферической или асферической поверхности и выполняет роль объектива, фокус которого совпадает с центром шаровидного блока. The image transmission system is made in the form of a cylindrical optically transparent block composed of two half cylinders 8, 9, attached to each other by means of optical glue having a lower refractive index than the material of the half cylinders. One of the bases of the cylindrical block is flat and adjoins the spherical block. Another base 10 is made in the form of a spherical or aspherical surface and acts as a lens, the focus of which coincides with the center of the spherical block.

Фоторегистрирующий блок выполнен в виде оптической системы, содержащей объектив 11 с помещенным в его фокусе фотоприемником 12, например фотодиодом. The photo-recording unit is made in the form of an optical system containing a lens 11 with a photodetector 12 placed in its focus, for example, a photodiode.

Выход фотодиода 12 подключен на вход схемы обработки сигнала, состоящей из усилителя 13, фазового детектора 14, индикатора 15, усилителя мощности 16, имеющего выход к исполнительному приводу (не показан). К фазовому детектору 14 подключен один из выходов блока противофазного питания 3 с целью подачи опорного сигнала, соответствующего фазе излучения одного из светодиодов. The output of the photodiode 12 is connected to the input of a signal processing circuit consisting of an amplifier 13, a phase detector 14, an indicator 15, a power amplifier 16 having an output to an actuator (not shown). One of the outputs of the out-of-phase power supply unit 3 is connected to the phase detector 14 in order to supply a reference signal corresponding to the radiation phase of one of the LEDs.

Устройство работает следующим образом. Блок противофазного питания 3 обеспечивает излучение светодиодов 2 и 1 в противофазе на одной частоте. Полушарии-конденсоры проецируют изображения излучающих площадок светодиодов 1, 2 соответственно на отражающие грани 6, 7 светоделители вблизи ребра двугранного угла. В свою очередь объектив 10 формирует коллимированный пучок, имеющий резко выраженную равносигнальную зону (РСЗ) вдоль плоскости, в которой лежит ребро светоделителя и оптическая ось объектива 10 и которая является границей между частями пучка, переносящего противофазные потоки излучения от светодиодов 1, 2. Коллимированный пучок воспринимается объективом 11 фоторегистрирующего блока и направляется на фотодиод 12. При совпадении оптической оси фоторегистрирующего блока с плоскостью РСЗ с фотодиода 12 снимается постоянный сигнал, так как в зрачок объектива 11 поступают равные по величине световые потоки от светодиодов 1 и 2. Несовпадение оси фоторегистрирующего блока с плоскостью РСЗ обуславливает неравенство противофазных потоков, прошедших через зрачок объектива 11 и, следовательно, неодинаковость облученностей этими потоками приемной площадки фотодиода 12, что обуславливает появление разностного сигнала на выходе фотодиода 12. Сигнал с фотодиода 12 поступает в усилитель 13 и после усиления - в фазовый детектор, где определяется знак смещения оси фоторегистрирующего блока относительно плоскости РСЗ по совпадению фазы опорного сигнала с разностным сигналом. Величина и знак разностного сигнала регистрируется индикатором 15. С фазового детектора 14 сигнал направляется в усилитель мощности, который обеспечивает работу исполнительного привода, перемещающего фоторегистрирующий блок относительно плоскости РСЗ до совпадения с нею оптической оси объектива 11. The device operates as follows. The out-of-phase power supply unit 3 provides radiation of the LEDs 2 and 1 in antiphase at the same frequency. Hemispheric condensers project images of the emitting areas of the LEDs 1, 2, respectively, onto the reflecting edges 6, 7 of the beam splitters near the edge of the dihedral angle. In turn, the lens 10 forms a collimated beam having a sharply pronounced equal-signal zone (RSZ) along the plane in which lies the beam of the beam splitter and the optical axis of the lens 10 and which is the boundary between the parts of the beam that transfers the antiphase radiation fluxes from LEDs 1, 2. The collimated beam is perceived by the lens 11 of the photo-recording unit and sent to the photodiode 12. When the optical axis of the photo-recording unit coincides with the RSZ plane, a constant signal is removed from photodiode 12, since in sp The lens tip 11 receives equal luminous fluxes from LEDs 1 and 2. The mismatch between the axis of the photo-recording unit and the RSZ plane determines the inequality of the out-of-phase fluxes transmitted through the pupil of the lens 11 and, consequently, the irradiance of these fluxes with the receiving area of the photodiode 12, which causes the appearance of a difference signal at the output of photodiode 12. The signal from photodiode 12 enters the amplifier 13 and, after amplification, into a phase detector, where the sign of the axis axis offset relative to RSH respect to the plane of the coincidence of the reference signal with the phase difference signal. The magnitude and sign of the difference signal is recorded by the indicator 15. From the phase detector 14, the signal is sent to a power amplifier, which ensures the operation of an actuator that moves the photo-recording unit relative to the RSZ plane until the optical axis of the lens 11 coincides with it.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает формирование модулированного пучка с РСЗ и обеспечивает отслеживание его пространственного положения. При помощи предлагаемого устройства можно решать широкий круг задач, связанных с управлением машинами при помощи оптического луча, выполнением линейных и угловых измерений. В схеме системы излучения заявляемого устройства благодаря использованию узла конденсоров, выполненного в виде шаровидного оптически прозрачного блока, обеспечивается за счет снижения числа отражающих поверхностей и, следовательно, уменьшения потерь при отражении более эффективный сбор излучений светодиодов на отражающих гранях светоделителя. В результате через зрачок объектива системы передачи изображения проходит большие потоки противофазных излучений, что в свою очередь повышает облученность чувствительной площадки фотодиода фоторегистрирющего блока. Увеличение облученности влечет за собой повышение чувствительности и точности пространственного отслеживания модулированного оптического пучка. Известно, что чувствительность систем отслеживания оптических пучков с РСЗ определяется прежде всего величиной градиента облученности на границе двух зон пучка, переносящих противофазные излучения:
(gradE)_x =

, (1) где Е_о - облученность в плоскости площадки фотодиода;
L_o - расстояние от системы передачи изображения до фоторегистрирующего блока;
δφ_s - суммарная угловая аберрация объектива прожектора.Thus, the proposed device provides the formation of a modulated beam with RSZ and provides tracking of its spatial position. Using the proposed device, you can solve a wide range of problems associated with controlling machines using an optical beam, performing linear and angular measurements. In the scheme of the radiation system of the claimed device due to the use of the condenser assembly, made in the form of a spherical optically transparent block, it is ensured by reducing the number of reflective surfaces and, therefore, reducing reflection losses, more efficient collection of LED emissions on the reflecting edges of the beam splitter. As a result, large flows of antiphase radiation pass through the pupil of the lens of the image transmission system, which in turn increases the irradiation of the sensitive area of the photodiode of the photo-recording unit. An increase in irradiation entails an increase in the sensitivity and accuracy of spatial tracking of the modulated optical beam. It is known that the sensitivity of optical beam tracking systems with RSH is determined primarily by the magnitude of the irradiation gradient at the boundary of two beam zones transferring antiphase radiation:
(gradE) _x =

, (1) where Е _о is the irradiation in the plane of the photodiode pad;
L _o is the distance from the image transmission system to the photo-recording unit;
δφ _s - total angular aberration of the spotlight lens.

С другой стороны значение чувствительности, т.е. минимальная фиксируемая величина смещения относительно друг друга осей приемного и передающего объективов определяется по формуле:
ΔX =

, (2) где ΔΦ - пороговый поток фотодиода;
А_n - апертурный коэффициент фотоприемника;
τ₂ - коэффициент пропускания объектива фоторегистрирующего блока;
S_on - площадь входного зрачка объектива фоторегистрирующего блока. Анализ формул (1) и (2) позволяет сделать вывод о том, что увеличение облученности повышает чувствительность устройства.On the other hand, the value of sensitivity, i.e. the minimum fixed offset value relative to each other of the axes of the receiving and transmitting lenses is determined by the formula:
ΔX =

, (2) where ΔΦ is the threshold flux of the photodiode;
And _n is the aperture coefficient of the photodetector;
τ ₂ - transmittance of the lens of the photo-recording unit;
S _on is the area of the entrance pupil of the lens of the photo-recording unit. An analysis of formulas (1) and (2) allows us to conclude that an increase in irradiation increases the sensitivity of the device.

Кроме того, применение клея с показателем преломления меньшим, чем материал полушарий узла конденсоров, препятствует (в соответствии с законом полного внутреннего отражения) перемешиванию противофазных излучений, что также способствует повышению чувствительности и точности устройства. In addition, the use of glue with a refractive index less than the material of the hemispheres of the condenser assembly prevents (in accordance with the law of total internal reflection) the mixing of antiphase radiation, which also contributes to an increase in the sensitivity and accuracy of the device.

Claims

OPTICAL-ELECTRONIC DEVICE FOR FORMING AND SPATIAL TRACKING OF A MODULATED OPTICAL BEAM, containing a radiation system including at least two radiation sources, an out-of-phase power supply, two outputs of which are connected respectively to the inputs of two radiation sources, installed in series along the radiation path of the condenser assembly, transmission system image, made in the form of a cylindrical optically transparent unit, consisting of two half-cylinders connected by flat faces, one but from the bases of which it is made curved and forms a lens, as well as a photo-recording unit connected to an electronic signal processing circuit, characterized in that, in order to increase accuracy, the second base of the cylindrical block is made in the form of a plane perpendicular to the axis of the cylinder, and the condenser assembly represents a spherical optically transparent unit with a spherical segment cut off from it, consisting of two hemisphere condensers connected to each other by means of optical glue with a refractive index diagonally smaller than that of the block material along the plane of the large circle, and in the part of the spherical block diametrically opposite to the base of the cut segment, a dihedral angle is made, the reflecting edges of which make up the beam splitter and are formed by bevels taken from each hemisphere at equal angles to the plane of their connection so that the edge of the dihedral angle is parallel to the base of the cut segment and intersect the center of the spherical block, while the spherical and cylindrical blocks are adjacent to each other, respectively, the base m of the cut-off segment and a flat base so that the connection planes of the hemispheres and half cylinders coincide, and the radiation sources are located opposite each of the hemisphere condensers so that their optical axes are on one straight line passing through the center of the spherical block, crossing the edge of the dihedral angle, perpendicular to a large circle plane, the edge of the dihedral angle being in the focus of the lens, the radius of the spherical block and the distance from the radiation sources to the surface of the spherical block being selected such that the hemisphere-condensers provided projecting an image of the radiating areas of the radiation source in the center of globular unit.