RU2237916C2 - Device for transforming flow of optical radiation - Google Patents
Device for transforming flow of optical radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237916C2 RU2237916C2 RU2002133435A RU2002133435A RU2237916C2 RU 2237916 C2 RU2237916 C2 RU 2237916C2 RU 2002133435 A RU2002133435 A RU 2002133435A RU 2002133435 A RU2002133435 A RU 2002133435A RU 2237916 C2 RU2237916 C2 RU 2237916C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- longitudinal axis
- input
- radiation
- optical radiation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Предлагаемое изобретение относится к оптике и предназначено для преобразования потока оптического излучения.The present invention relates to optics and is intended to convert the flow of optical radiation.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известны устройства для преобразования потока оптического излучения, в частности для фокусирования расходящегося излучения источника, преобразования такого излучения в квазипараллельное, фокусирования квазипараллельного излучения или рассеивания его (преобразования в расходящееся), и др. Эти устройства обычно выполняются в виде оптических линз или выпуклых либо вогнутых зеркал (Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1984 [1], с.347, 200).Known devices for converting the flow of optical radiation, in particular for focusing divergent radiation from a source, converting such radiation to quasi-parallel, focusing quasiparallel radiation or scattering it (converting to divergent), etc. These devices are usually made in the form of optical lenses or convex or concave mirrors (Physical Encyclopedic Dictionary. - M.: Soviet Encyclopedia, 1984 [1], p. 347, 200).
Таким устройствам при использовании их в оптических системах для получения оптического изображения или преобразования светового потока, идущего от источника света, присущи разнообразные аберрации ([1], с.7), обусловленные, в частности, тем, что в передаче света от каждой точки объекта к элементу изображения, соответствующему этой точке, участвуют линза или зеркало в целом.Such devices, when used in optical systems to obtain an optical image or to convert a light stream coming from a light source, are characterized by various aberrations ([1], p.7), due, in particular, to the fact that light is transmitted from each point of the object to the image element corresponding to this point, the lens or the mirror as a whole is involved.
Наиболее близкими к предлагаемому устройству являются известные устройства, выполненные в виде линз. С предлагаемым устройством оптические линзы сближает то, что они используются обычно для преобразования потока параксиальных лучей, падающих на линзу под небольшими углами к ее оптической оси. При этом входной поток претерпевает преобразование в результате прохождения через линзу, падая на нее с одной стороны и выходя с другой.Closest to the proposed device are known devices made in the form of lenses. Optical lenses are close to the proposed device by the fact that they are usually used to convert the flow of paraxial rays incident on the lens at small angles to its optical axis. In this case, the input stream undergoes a transformation as a result of passing through the lens, falling on it on one side and exiting on the other.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым устройством, заключается в дифференциальном переносе на выход устройства энергии излучения и соответствующей ей оптической информации от разных элементов входного потока, создаваемого источником света или освещенным объектом. Благодаря независимому переносу энергии (информации) от разных элементов потока (точек освещенного или светящегося объекта) создаются предпосылки для исключения причин аберраций, присущих традиционным линзовым системам, и качественные показатели устройства потенциально зависят только от технологических возможностей его изготовления. Другим видом достигаемого технического результата предлагаемого устройства является то, что в нем “автоматически”, т.е. без принятия каких-либо специальных мер обеспечивается пространственная дискретизация выходного потока. Это облегчает сопряжение устройства с цифровыми матричными преобразователями.The technical result provided by the proposed device is the differential transfer to the output of the device of the radiation energy and the corresponding optical information from different elements of the input stream generated by the light source or illuminated object. Thanks to the independent transfer of energy (information) from different elements of the stream (points of an illuminated or luminous object), prerequisites are created for eliminating the causes of aberrations inherent in traditional lens systems, and the quality indicators of the device potentially depend only on the technological capabilities of its manufacture. Another type of technical result of the proposed device is that it is “automatically”, i.e. without any special measures, spatial sampling of the output stream is ensured. This makes it easy to pair the device with digital matrix converters.
Предлагаются два варианта устройства для преобразования потока оптического излучения.Two versions of the device for converting the flow of optical radiation are offered.
По первому варианту устройство для преобразования потока оптического излучения характеризуется тем, что оно имеет входной и выходной торцы, соединенные множеством каналов. Каналы выполнены с возможностью транспортирования по ним оптического излучения с отражением от их стенок или без отражения. Продолжения каналов за пределы входного и выходного торцов в совокупности имеют форму соответственно воспринимаемого устройством входного и требуемого выходного потоков оптического излучения. При этом в одном из предлагаемых вариантов выполнения устройства входной торец или оба торца устройства, за исключением входных и выходных отверстий каналов, имеют покрытие, выполненное из материала, непрозрачного для оптического излучения используемого диапазона.According to the first embodiment, the device for converting the optical radiation flux is characterized in that it has an input and output ends connected by a plurality of channels. The channels are configured to transport optical radiation through them with reflection from their walls or without reflection. The extension of the channels beyond the input and output ends in the aggregate take the form of the input and required output optical radiation fluxes, respectively, perceived by the device. Moreover, in one of the proposed embodiments of the device, the input end or both ends of the device, with the exception of the inlet and outlet openings of the channels, have a coating made of a material opaque to the optical radiation of the used range.
По второму варианту устройство для преобразования потока оптического излучения имеет входной и выходной торцы, соединенные множеством каналов, которые выполнены с возможностью транспортирования по ним оптического излучения с отражением от их стенок или без отражения. Продолжения каналов за пределы входного и выходного торцов в совокупности имеют форму соответственно воспринимаемого устройством входного и требуемого выходного потоков оптического излучения. При этом стенки каналов и промежутки между ними выполнены из материала, непрозрачного для оптического излучения используемого диапазона.According to the second embodiment, the device for converting the optical radiation flux has an input and output ends connected by a plurality of channels, which are configured to transport optical radiation through them with reflection from their walls or without reflection. The extension of the channels beyond the input and output ends in the aggregate take the form of the input and required output optical radiation fluxes, respectively, perceived by the device. The walls of the channels and the gaps between them are made of a material opaque to the optical radiation of the used range.
Таким образом, оба варианта одинаковы в том отношении, что имеют множество каналов для транспортирования излучения от входа к выходу устройства, при этом форма входного потока (пучка), для работы с которым предназначено устройство, и форма выходного потока (пучка), в который должен быть преобразован входной поток (пучок) оптического излучения, определяются ориентацией концов каналов со стороны входа и со стороны выхода устройства (со стороны его входного и выходного торцов). Части каналов, расположенные между их концевыми частями, служат для сопряжения концевых частей.Thus, both options are the same in that they have many channels for transporting radiation from the input to the output of the device, the shape of the input stream (beam) for which the device is intended to work, and the shape of the output stream (beam) into which the input stream (beam) of optical radiation is converted, determined by the orientation of the ends of the channels from the input side and from the output side of the device (from the side of its input and output ends). Parts of the channels located between their end parts serve to mate the end parts.
Варианты различаются тем, как исключается транспортирование излучения со входа на выход устройства через среду, заполняющую промежутки между каналами. В первом варианте для этого применено покрытие одного или обоих торцов устройства, непрозрачное для излучения используемого диапазона (входные и выходные отверстия каналов при этом оставляются открытыми). Во втором варианте стенки каналов и промежутки между ними выполнены из материала, непрозрачного для оптического излучения используемого диапазона.The options differ in how the radiation from the input to the output of the device through the medium filling the gaps between the channels is excluded. In the first embodiment, a coating of one or both ends of the device is used, which is opaque to the radiation of the used range (the channel inlet and outlet openings are left open). In the second embodiment, the channel walls and the gaps between them are made of a material opaque to the optical radiation of the used range.
Описываемые ниже частные случаи выполнения устройства возможны в обоих вариантах.The following special cases of the device are possible in both versions.
Каналы могут быть вакуумированы или заполнены воздухом или иной газообразной средой. В этом случае малы потери излучения при прохождении его по каналам.The channels can be evacuated or filled with air or other gaseous media. In this case, the radiation loss is small when it passes through the channels.
Каналы могут быть заполнены прозрачной для используемого излучения средой, более плотной, чем их стенки. В этом случае возможно выполнение условия полного внутреннего отражения при распространении излучения по каналам.The channels can be filled with a medium transparent to the radiation used, which is denser than their walls. In this case, it is possible to fulfill the condition of total internal reflection during the propagation of radiation through the channels.
Каналы могут быть выполнены с продольными осями, изогнутыми по образующим соосных бочкообразных поверхностей. При этом, если продолжения продольных осей каналов со стороны входного и выходного торцов устройства пересекаются в точках, расположенных на продолжении продольной оси устройства, последнее способно выполнить фокусирование расходящегося излучения точечного источника. Если же продолжения продольных осей каналов со стороны одного из торцов устройства пересекаются в точке, расположенной на продолжении продольной оси устройства, а продолжения продольных осей каналов со стороны другого торца устройства параллельны продольной оси устройства, то устройство осуществляет преобразование расходящегося излучения источника в квазипараллельное или, наоборот, фокусирование квазипараллельного излучения.The channels can be made with longitudinal axes curved along the generatrices of coaxial barrel-shaped surfaces. Moreover, if the extensions of the longitudinal axis of the channels from the input and output ends of the device intersect at points located on the extension of the longitudinal axis of the device, the latter is able to focus the diverging radiation of a point source. If the extensions of the longitudinal axis of the channels from the side of one of the ends of the device intersect at a point located on the extension of the longitudinal axis of the device, and the extensions of the longitudinal axis of the channels from the side of the other end of the device are parallel to the longitudinal axis of the device, the device converts the divergent radiation of the source into quasi-parallel or vice versa focusing quasi-parallel radiation.
При указанном выше выполнении каналов они могут иметь постоянное по длине поперечное сечение или поперечное сечение, размер которого изменяется по тому же закону, что и размер устройства в целом в поперечном направлении.With the above-mentioned execution of the channels, they can have a constant cross-sectional length or cross-section, the size of which changes according to the same law as the size of the device as a whole in the transverse direction.
Часть устройства, прилегающая к его продольной оси, может быть выполнена непрозрачной для используемого излучения. Благодаря этому в случае использования устройства для фокусирования излучения размер фокусной области в продольном направлении уменьшается.The part of the device adjacent to its longitudinal axis can be made opaque to the radiation used. Due to this, in the case of using a device for focusing radiation, the size of the focal region in the longitudinal direction is reduced.
Устройство может быть выполнено и таким образом, что продолжения продольных осей каналов со стороны одного из торцов пересекаются в точке, расположенной на продолжении продольной оси устройства, или параллельны ей, а продолжения продольных осей каналов со стороны другого торца устройства расходятся в разные стороны от продольной оси устройства. В этом случае устройство осуществляет формирование рассеянного излучения соответственно из излучения, уже имеющего некоторую расходимость, или из квазипараллельного излучения.The device can be made in such a way that the extensions of the longitudinal axis of the channels from one of the ends intersect at a point located on the extension of the longitudinal axis of the device, or parallel to it, and the extensions of the longitudinal axis of the channels from the other end of the device diverge in different directions from the longitudinal axis devices. In this case, the device generates scattered radiation, respectively, from radiation that already has some divergence, or from quasi-parallel radiation.
Устройство может быть использовано также для поворота излучения, для чего оно может иметь продольную ось с одним или нескольким изгибами и эквидистантные ей каналы.The device can also be used to rotate radiation, for which it can have a longitudinal axis with one or more bends and channels equidistant to it.
Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, на которых показаны:The proposed device is illustrated by drawings, which show:
- на фиг.1 - прохождение излучения по отдельному каналу при различных направлениях входа лучей в канал;- figure 1 - the passage of radiation through a separate channel for various directions of entry of rays into the channel;
- на фиг.2 - основные части устройства;- figure 2 - the main parts of the device;
- на фиг.3 - совокупность параллельных входных концов каналов и соответствующий ей квазипараллельный входной поток излучения;- figure 3 is a set of parallel input ends of the channels and the corresponding quasi-parallel input radiation stream;
- на фиг.4 - совокупность сходящихся концов каналов, продолжения которых пересекаются в точке расположения точечного источника, и соответствующий этой совокупности расходящийся входной поток излучения;- figure 4 is a set of converging ends of the channels, the continuations of which intersect at the point of location of the point source, and the diverging input radiation flux corresponding to this set;
- на фиг.5 - устройство для фокусирования оптического излучения точечного источника с постоянным по длине поперечным сечением каналов;- figure 5 is a device for focusing the optical radiation of a point source with a constant cross-sectional channel length;
- на фиг.6 - устройство для преобразования расходящегося оптического излучения точечного источника в квазипараллельное или для фокусирования квазипараллельного оптического излучения с постоянным по длине поперечным сечением каналов;- Fig.6 is a device for converting diverging optical radiation of a point source into quasi-parallel or for focusing quasi-parallel optical radiation with a constant cross-section of the channels;
- на фиг 7 и 8 - соответственно то же, что на фиг.5 и 6, с каналами, поперечные размеры которых изменяются по длине по такому же закону, как и размер устройства в целом в поперечном направлении;- in FIGS. 7 and 8, respectively, the same as in FIGS. 5 and 6, with channels whose transverse dimensions vary in length according to the same law as the size of the device as a whole in the transverse direction;
- на фиг.9 - пример выполнения устройства с плоскими торцами;- figure 9 is an example of a device with flat ends;
- на фиг.10 - пример выполнения устройства с центральной частью, непрозрачной для используемого излучения;- figure 10 is an example of a device with a Central part, opaque to the radiation used;
- на фиг.11 - использование предлагаемого устройства для формирования изображения объекта;- figure 11 - the use of the proposed device for imaging an object;
- на фиг.12 - пример выполнения устройства для преобразования квазипараллельного потока оптического излучения в рассеянное излучение;- Fig.12 is an example embodiment of a device for converting a quasi-parallel stream of optical radiation into scattered radiation;
- на фиг.13 - пример выполнения устройства с эквидистантными изогнутыми каналами.- Fig.13 is an example embodiment of a device with equidistant curved channels.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Принцип действия предлагаемого устройства основан на передаче излучения с его входа на выход по множеству отдельных каналов. Если источник 1 (фиг.1) излучения находится в пределах продолжения 2 входного конца 3 канала 4, то это излучение (см., например, луч А на фиг.1) входит в канал 4 под малым углом к его стенкам и проходит на выход канала при минимальном количестве отражений от его стенок. Излучение, выходящее из точек, расположенных иначе (например, луч В на фиг.1, выходящий из точки 5), входит в канал 4 под большим углом и испытывает большее количество отражений, вследствие чего ослабляется в большей степени. Различие в условиях прохождения лучей А и В тем значительнее, чем меньше размер d канала в поперечном направлении.The principle of operation of the proposed device is based on the transmission of radiation from its input to output through many separate channels. If the radiation source 1 (FIG. 1) is within the
Входом устройства является его входной торец 6 (фиг.2), образованный совокупностью одних концов 7 каналов, а выходом - выходной торец 8, образованный совокупностью других концов 9 каналов.The input of the device is its input end 6 (figure 2), formed by a combination of one ends of the 7 channels, and the output is the output end 8, formed by a combination of other ends 9 of the channels.
Концы каналов при изготовлении устройства ориентируют таким образом, чтобы обеспечить согласование с формой пучка излучения, который требуется преобразовать. Для этого совокупность продолжений каналов в сторону источника излучения должна иметь такую же форму, как и преобразуемый пучок. Так, для преобразования параллельного или квазипараллельного пучка 10 (фиг.3) продолжения 11 входных концов 12 каналов устройства должны быть параллельны друг другу, а совокупность их поперечных сечений для полного захвата излучения источника должна быть такой же, как поперечное сечение преобразуемого пучка или полностью включать в себя поперечное сечение преобразуемого пучка. Для преобразования пучка 13 (фиг.4) расходящегося излучения точечного или квазиточечного источника 14 продолжения 15 входных концов 16 каналов устройства должны пересекаться в месте расположения источника. Захватываться и преобразовываться будет только та часть излучения источника, которая излучается им в пределах телесного угла, образуемого совокупностью продолжений входных концов каналов. Аналогично, ориентация продолжений выходных концов каналов выбирается исходя из требуемой формы выходного пучка, а размеры поперечного сечения этого пучка определяются совокупным поперечным сечением выходных концов каналов.The ends of the channels in the manufacture of the device are oriented in such a way as to ensure consistency with the shape of the beam of radiation that you want to convert. For this, the set of channel extensions towards the radiation source must have the same shape as the converted beam. So, to convert a parallel or quasi-parallel beam 10 (Fig. 3), the continuation of 11
Форма частей каналов, расположенных между их концевыми частями, выбирается исходя из условия плавного сопряжения концевых частей.The shape of the parts of the channels located between their end parts is selected based on the condition of smooth conjugation of the end parts.
По центральным (прилегающим к продольной оси устройства) каналам, имеющим малую кривизну или прямолинейным, излучение может транспортироваться без отражения от их стенок.The central (adjacent to the longitudinal axis of the device) channels having a small curvature or rectilinear radiation can be transported without reflection from their walls.
Предлагаемое устройство в обоих вариантах, описанных выше при раскрытии изобретения, может содержать каналы 4 для транспортировки оптического излучения с постоянным по длине поперечным сечением (фиг.5, 6). В этом случае устройство собирается из отдельных одинаковых каналов, например, стеклянных капилляров с использованием тех или иных разделительных элементов для придания каналам и устройству в целом требуемой формы, аналогично тому, как собираются рентгеновские линзы по патенту США №5192869 (опубл. 09.03.93) [2]. Роль части торца, непроницаемой для излучения используемого диапазона, в устройстве по первому варианту может выполнять сплошной разделительный элемент с отверстиями для концов каналов. Устройство по второму варианту тоже может быть изготовлено по технологии, описанной в [2], предусматривающей вместо использования разделительных элементов заполнение пространства между каналами компаундом. Согласно предлагаемому изобретению по второму варианту компаунд должен быть непроницаемым для используемого оптического излучения.The proposed device in both variants described above during the disclosure of the invention may include
Каналы 4 могут иметь поперечное сечение, размер которого изменяется (фиг.7, 8) по тому же закону, что и размер устройства в целом в поперечном направлении. В этом случае для изготовления устройства применима технология вытяжки стеклянных заготовок, описанная в патенте Российской Федерации №2096353 (опубл. 20.11.97 [3]). Эта технология, при которой процесс может быть в значительной степени автоматизирован, более прогрессивна, чем технология сборки. Однако наиболее перспективной является технология, применяемая для изготовления так называемых интегральных рентгеновских линз (патент Российской Федерации №2164361, опубл. 20.03.2001 [4]; патент США №6271534, опубл. 07.08.2001 [5]), позволяющая получать устройства с большим количеством каналов микронного и субмикронного диаметра. После осуществления этапов технологических процессов по [4] или [5] получают монолитное устройство, имеющее торцы, образованные сплавившимися концами каналов. Для завершения изготовления устройства по первому предлагаемому варианту на поверхность одного или обоих торцов, образуемую промежутками между каналами, наносят (например, напыляют) непроницаемый для используемого излучения материал. В частности, это может быть напыляемый отражающий излучение материал. В этом случае нет необходимости принимать меры по предотвращению попадания его внутрь каналов и оседания на их стенках. Для изготовления устройства по второму варианту применяют трубчатые заготовки будущих каналов, изготовленные из материала, непрозрачного для излучения используемого диапазона, например окрашенное стекло.
Во всех описываемых случаях выполнения устройства для правильной его работы важно, чтобы было исключено транспортирование излучения со входа на выход устройства через среду, заполняющую промежутки между каналами. Это обеспечивается названными выше мерами, благодаря которым в формировании выходного потока участвует только излучение, транспортируемое по каналам. Со стороны входов каналы обеспечивают требуемую избирательность, а их выходные концы придают излучению требуемое направление. Если такие меры не приняты, излучение способно проходить через стенки каналов из одного канала в другой, распространяться по промежуткам между каналами и проникать на выход устройства не через выходные отверстия каналов либо через них, но в произвольных направлениях. Как показывают эксперименты, вследствие этого не достигаются, в частности, эффекты фокусирования или формирования квазипараллельного потока.In all described cases of the device for its proper operation, it is important that radiation from the input to the output of the device through the medium filling the gaps between the channels is excluded. This is ensured by the above measures, due to which only radiation transported through the channels is involved in the formation of the output stream. From the input side, the channels provide the required selectivity, and their output ends give the radiation the desired direction. If such measures are not taken, the radiation can pass through the walls of the channels from one channel to another, propagate between the channels and penetrate the device output not through the channel outlet or through them, but in arbitrary directions. As experiments show, as a result of this, in particular, the effects of focusing or the formation of a quasi-parallel flow are not achieved.
На фиг.5 - 9 вертикальной штриховкой показаны пространственные зоны, образованные совокупностью продолжений концов каналов 4 за пределы входного и выходного торцов. Эти зоны имеют форму соответственно воспринимаемого устройством входного и требуемого выходного потоков оптического излучения. Для всех устройств имеет место свойство обратимости. Так, для фокусирующих устройств, показанных на фиг.5 и 7, входным может быть любой из торцов, при этом другой будет выходным. Устройства, показанные на фиг.6 и 8, при подаче расходящегося потока излучения источника, например точечного, со стороны левого торца формируют на выходе поток квазипараллельного излучения, а при подаче такого излучения со стороны правого торца - формируют сфокусированный поток излучения. Показанные на фиг.5 и 7 устройства имеют бочкообразную форму, а устройства, показанные на фиг.6 и 8 напоминают полубочку. В обоих случаях осевые линии каналов, кроме центральных (прилегающих к продольной оси устройства), изогнуты по образующим бочкообразных поверхностей.5 to 9, vertical shading shows the spatial zones formed by the set of extensions of the ends of the
Торцы устройства могут быть скругленными, как оба торца устройств на фиг.2, 5, 7 и левые торцы устройств на фиг.6, 8, или плоскими, как правые торцы устройств на фиг.6, 8, или оба торца устройства на фиг.9. Выполнение торцов плоскими целесообразно, когда входящее в этот торец излучение или выходящее из него излучение квазипараллельно, а также в случаях, когда каналы вакуумированы или заполнены газообразной средой, отличной от воздуха. В этих случаях для обеспечения герметичности торцы покрывают прозрачной для используемого излучения пленкой.The ends of the device can be rounded, like both ends of the devices in FIGS. 2, 5, 7 and the left ends of the devices in FIGS. 6, 8, or flat, like the right ends of the devices in FIGS. 6, 8, or both ends of the device in FIG. 9. The execution of the ends flat is advisable when the radiation entering this end or leaving the radiation is quasi-parallel, as well as in cases where the channels are evacuated or filled with a gaseous medium other than air. In these cases, to ensure tightness, the ends are coated with a film transparent to the radiation used.
Каналы могут быть заполнены также средой, более плотной, чем их стенки. В качестве таких каналов могут быть использованы, например, оптические волокна с кварцевой сердцевиной. В этом случае потери энергии излучения при транспортировании его по каналам могут быть уменьшены благодаря использованию явления полного внутреннего отражения.The channels can also be filled with a medium denser than their walls. As such channels, for example, optical fibers with a quartz core can be used. In this case, the energy loss of the radiation during its transportation through the channels can be reduced by using the phenomenon of total internal reflection.
При использовании предлагаемого устройства для фокусирования оптического излучения фокусная область может быть сильно размыта в продольном направлении из-за наличия прямолинейных или слабо искривленных центральных (расположенных вблизи продольной оси устройства) каналов. Качество фокусирования может быть повышено путем выполнения части устройства, прилегающей к его продольной оси, непрозрачной для используемого излучения. Это может быть обеспечено как выполнением этой части (позиция 17, фиг.10) сплошной из непрозрачного материала, т.е. не содержащей каналов, так и блокированием входов или выходов центральных каналов после изготовления устройства, содержащего такие каналы. Уменьшение размера фокусной области 18 в продольном направлении достигается благодаря тому, что она формируется излучением только периферийных каналов, выходящим из них под углом к продольной оси 19 устройства.When using the proposed device for focusing optical radiation, the focal region can be strongly blurred in the longitudinal direction due to the presence of rectilinear or slightly curved central (located near the longitudinal axis of the device) channels. The quality of focusing can be improved by performing part of the device adjacent to its longitudinal axis, opaque to the radiation used. This can be ensured as the implementation of this part (
По аналогии с традиционными оптическими линзами и с учетом выполняемых функций предлагаемое устройство в рассмотренных случаях его выполнения может быть названо линзой. При использовании такой линзы в качестве средства для формирования изображения плоского объекта каждый канал служит для передачи информации только об одном элементе объекта, находящемся на продолжении входного конца этого канала. Как было отмечено выше, влияние элементов, находящихся в стороне от этого продолжения, тем меньше, чем меньше диаметр отдельного канала. При использовании устройства 20 (фиг.11) типа, показанных на фиг.5, 7, 9, изображение 21 объекта 22 может быть получено в любой плоскости, перпендикулярной продольной оси 23 устройства, справа от его выходного торца (как правее, так и левее выходного фокуса 24, под которым понимается точка пересечения продолжений продольных осей каналов со стороны их выходов). Объект 22, изображение которого формируется, может быть размещен как правее, так и левее входного фокуса 25, под которым понимается точка пересечения продолжений продольных осей каналов со стороны их входов. В случае, показанном на фиг.11, объект 22 расположен левее входного фокуса 25, а получаемое изображение правее выходного фокуса 24, т.е. плоскости объекта и изображения удалены от соответствующих торцов на расстояния L1 и L2, которые более фокусных расстояний f1 и f2 (под последними понимаются расстояния от входа (выхода) центрального канала до соответствующего фокуса).By analogy with traditional optical lenses and taking into account the functions performed, the proposed device in the considered cases of its implementation can be called a lens. When using such a lens as a means for forming an image of a flat object, each channel serves to transmit information about only one element of the object located at the continuation of the input end of this channel. As noted above, the influence of elements that are away from this continuation, the less, the smaller the diameter of an individual channel. When using the device 20 (Fig. 11) of the type shown in Figs. 5, 7, 9, the
Изображение в данном случае получается “неперевернутым”. Точечному элементу объекта соответствует элемент изображения, имеющий минимальный размер порядка d(1+2L2/L1), где d - поперечный размер канала (при круглом поперечном сечении канала - его диаметр). Так как при получении изображений макрообъектов обычно L2<<L1 (такое соотношение имеет место в традиционной фотографии), минимальный элемент изображения имеет размер порядка диаметра канала d.The image in this case is “not flipped”. A point element of an object corresponds to an image element having a minimum size of the order of d (1 + 2L 2 / L 1 ), where d is the transverse dimension of the channel (with a circular cross section of the channel, its diameter). Since when obtaining images of macro objects, usually L 2 << L 1 (this ratio takes place in traditional photography), the minimum image element has a size on the order of the channel diameter d.
На фиг.12 показан частный случай выполнения устройства 26 для преобразования квазипараллельного потока 27 оптического излучения в рассеянное излучение 28. В этом случае выходные концы каналов 4 расходятся в разные стороны от продольной оси устройства.On Fig shows a special case of the
Показанное на фиг.13 устройство 29 выполнено таким образом, что продольные оси его каналов эквидистантны и изогнуты для поворота пучка 30 квазипараллельного пучка излучения, преобразуемого в пучок 31.The device 29 shown in FIG. 13 is designed so that the longitudinal axis of its channels is equidistant and bent to rotate the beam 30 of the quasi-parallel radiation beam converted to the beam 31.
Во всех описываемых случаях выполнения устройства для правильной его работы важно, чтобы было исключено транспортирование излучения со входа на выход устройства через среду, заполняющую промежутки между каналами. Это достигается, как отмечено выше, применением покрытия одного или обоих торцов устройства (за исключением входных и выходных отверстий каналов), непрозрачного для используемого оптического излучения, либо выполнением из непрозрачного материала стенок каналов и промежутков между ними. Благодаря этому в формировании выходного потока участвует только излучение, транспортируемое по каналам. Со стороны входов каналы обеспечивают требуемую избирательность, а их выходные концы придают излучению требуемое направление. Как показывают эксперименты, если такие меры не приняты, излучение способно проходить через стенки каналов из одного канала в другой и распространяться по промежуткам между каналами, вследствие чего не достигаются, в частности, эффекты фокусирования или формирования квазипараллельного потока.In all described cases of the device for its proper operation, it is important that radiation from the input to the output of the device through the medium filling the gaps between the channels is excluded. This is achieved, as noted above, by applying a coating of one or both ends of the device (except for the inlet and outlet openings of the channels), which is opaque to the optical radiation used, or by making the walls of the channels and the gaps between them from an opaque material. Due to this, only radiation transported through the channels is involved in the formation of the output stream. From the input side, the channels provide the required selectivity, and their output ends give the radiation the desired direction. As experiments show, if such measures are not taken, radiation can pass through the channel walls from one channel to another and propagate between the channels, as a result of which, in particular, focusing effects or the formation of a quasi-parallel flow are not achieved.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Предлагаемое устройство может быть реализовано на практике в любом из описанных возможных вариантов, в зависимости от требуемого характера преобразования потока оптического излучения, технологических возможностей и других оснований для тех или иных предпочтений.The proposed device can be implemented in practice in any of the described possible options, depending on the desired nature of the conversion of the optical radiation flux, technological capabilities and other grounds for certain preferences.
Источники информацииSources of information
1. Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1984.1. Physical encyclopedic dictionary. - M.: Soviet Encyclopedia, 1984.
2. Патент США №5192869 (опубл. 09.03.93).2. US patent No. 5192869 (publ. 09.03.93).
3. Патент Российской Федерации №2096353 (опубл. 20.11.97).3. Patent of the Russian Federation No. 2096353 (publ. 20.11.97).
4. Патент Российской Федерации №2164361 (опубл. 20.03.2001).4. Patent of the Russian Federation No. 2164361 (publ. March 20, 2001).
5. Патент США №6271534 (опубл. 07.08.2001).5. US patent No. 6271534 (publ. 07.08.2001).
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002133435A RU2237916C2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Device for transforming flow of optical radiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002133435A RU2237916C2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Device for transforming flow of optical radiation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002133435A RU2002133435A (en) | 2004-06-10 |
RU2237916C2 true RU2237916C2 (en) | 2004-10-10 |
Family
ID=33537348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002133435A RU2237916C2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Device for transforming flow of optical radiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2237916C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442073C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-02-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method for forming light flux and illumination device |
-
2002
- 2002-06-14 RU RU2002133435A patent/RU2237916C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442073C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-02-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method for forming light flux and illumination device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5285318A (en) | Illumination system having an aspherical lens | |
US8238042B2 (en) | Reflective axicon systems and methods | |
TWI451207B (en) | Imaging optical system | |
Lee et al. | Experimental verification of an optical vortex coronagraph | |
JP4653129B2 (en) | Light valve uniform irradiation device | |
JP4195292B2 (en) | Imaging system using catadioptric system and catadioptric system | |
JP5059049B2 (en) | Splitter, luminous flux deformation method, and illumination device | |
JPH10293062A (en) | Improved concentric spectrograph, method for dispersing light, and method for diffracting two beams | |
JP6255268B2 (en) | Catadioptric optical system with multiple reflection elements for imaging with a large numerical aperture | |
CN109239897A (en) | A kind of off-axis three anti-non-focus optical system | |
JPS60129703A (en) | Aspherical lens for optical device | |
US10386031B2 (en) | Light device with movable scanning means and optical fiber | |
RU2237916C2 (en) | Device for transforming flow of optical radiation | |
JP2003161886A (en) | Objective lens and optical apparatus using the same | |
US6783246B2 (en) | Ghost image prevention element for imaging optical system | |
US7239787B2 (en) | Device for shaping of an optical radiation flux | |
CN110108642A (en) | A kind of total reflection White pond | |
RU2634332C2 (en) | X-ray lens based on reflection effect | |
JP6547101B2 (en) | Scanning optical system and scanning lens | |
CA3017188A1 (en) | Optical integrator and illumination device using the same | |
US11898907B1 (en) | Freeform offner spectrometer | |
JP2008217031A (en) | Device for changing light emitting flux | |
JPS5987424A (en) | Formation of linear beam of light | |
US10852243B2 (en) | Apparatus for inspecting object surface | |
CN100442103C (en) | Non-diffraction large depth field imaging optical system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110615 |