RU2478871C2 - Controlled spectrum polychromatic radiation source - Google Patents

Controlled spectrum polychromatic radiation source Download PDF

Info

Publication number
RU2478871C2
RU2478871C2 RU2011123963/07A RU2011123963A RU2478871C2 RU 2478871 C2 RU2478871 C2 RU 2478871C2 RU 2011123963/07 A RU2011123963/07 A RU 2011123963/07A RU 2011123963 A RU2011123963 A RU 2011123963A RU 2478871 C2 RU2478871 C2 RU 2478871C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
diffraction
emitting elements
diffraction element
elements
Prior art date
Application number
RU2011123963/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011123963A (en
Inventor
Сергей Васильевич Андреев
Андрей Владимирович Беляев
Борис Симхович Гуревич
Илья Анатольевич Колесов
Вячеслав Николаевич Челак
Валентин Викторович Шаповалов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Priority to RU2011123963/07A priority Critical patent/RU2478871C2/en
Publication of RU2011123963A publication Critical patent/RU2011123963A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2478871C2 publication Critical patent/RU2478871C2/en

Links

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: device has a housing, light-emitting elements, a microoptic assembly, a control unit for the light-emitting elements, a lens and a first diffraction element, and is characterised by that the housing is additionally fitted with a second diffraction element similar to the first and lying opposite and in parallel with an offset relative the first diffraction element, wherein the light-emitting elements are arranged such that optical axes of light beams emitted by the light-emitting elements are parallel to each other and the distance between neighbouring light-emitting elements is determined by the formula di,i-1=D(tgαi+tgαi-1), where di,i-1 is the distance between optical axes of the i-th and (i-1)th light-emitting elements, D is the distance between planes in which the first and second diffraction elements lie, αi is the angle of diffraction of the i-th light beam from the second diffraction element and incidence thereof on the first diffraction element, and αi-1 is the angle of diffraction of the (i-1)th light beam from the second diffraction element and incidence thereof on the first diffraction element.
EFFECT: design of a controlled spectrum polychromatic radiation source having a larger portion of light collected in the output combined beam.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам формирования оптического излучения.The invention relates to devices for generating optical radiation.

Изобретение предназначено для формирования направленного оптического излучения с заданными спектральными, энергетическими, пространственными, поляризационными и временными характеристиками и может быть использовано в разных областях народного хозяйства, таких, как, например: в медицине, в оптическом приборостроении, в системах оптической обработки информации, в светотехнических и осветительных устройствах.The invention is intended for the formation of directional optical radiation with specified spectral, energy, spatial, polarization and temporal characteristics and can be used in various fields of the national economy, such as, for example: in medicine, optical instrument making, in optical information processing systems, in lighting and lighting devices.

Известна светодиодная сборка, включающая корпус, линзу для направления света от светодиодов вертикально и горизонтально, а также устройства для регулировки тока, текущего через светодиоды и источник питания (патент США №5765940, F21V 1/00, F21V 21/00, F21V 29/00, B60Q 1/00, опубл. 1998.06.16).Known LED assembly, comprising a housing, a lens for directing light from the LEDs vertically and horizontally, as well as devices for adjusting the current flowing through the LEDs and a power source (US patent No. 5765940, F21V 1/00, F21V 21/00, F21V 29/00 B60Q 1/00, published 1998.06.16).

Недостатком данного устройства является невозможность регулировать характеристики выходного излучения в широком диапазоне, так как спектр излучателей достаточно узок и отсутствует возможность управления пространственными характеристиками излучателей.The disadvantage of this device is the inability to adjust the characteristics of the output radiation in a wide range, since the spectrum of the emitters is quite narrow and there is no way to control the spatial characteristics of the emitters.

Широкополосный источник света является ключевым устройством для проведения различных спектрографических анализов. Такие анализы обеспечивают измерение состава сельскохозяйственной продукции и свойств химических веществ. Приборы спектрографического анализа работают в видимом диапазоне, а также имеют важное применение в анализе цветных документов. Известен широкополосный источник света, раскрыт в патенте США №5477322 (опубликован 1995.12.09), включающий множество светоизлучающих диодов, в котором свет через входную щель освещает дифракционную решетку. Свет дифрагирует на решетке и поступает на выходную щель, которая передает узкую полосу света на объект. Так происходит сканирование длин волн выходного спектра от дифракционной решетки.A broadband light source is a key device for various spectrographic analyzes. Such analyzes provide a measure of the composition of agricultural products and the properties of chemicals. Spectrographic analysis instruments operate in the visible range, and also have important applications in the analysis of color documents. Known broadband light source, disclosed in US patent No. 5477322 (published 1995.12.09), including many light emitting diodes, in which light through the entrance slit illuminates the diffraction grating. The light diffracts on the grating and enters the exit slit, which transmits a narrow band of light to the object. This is how the wavelength scanning of the output spectrum from the diffraction grating takes place.

Главный недостаток этого источника света в том, что в нем содержатся подвижные части (особенно решетка), и поэтому он не обладает компактностью и портативностью. К тому же формирование пространственного распределения интенсивности в выходном излучении такого источника зависит от спектрального состава излучения, вследствие чего снижается эффективность освещения объекта.The main disadvantage of this light source is that it contains moving parts (especially the grill), and therefore it does not have compactness and portability. In addition, the formation of the spatial intensity distribution in the output radiation of such a source depends on the spectral composition of the radiation, as a result of which the lighting efficiency of the object decreases.

Известен широкополосный источник излучения для спектрометра (патент США №6075595, опубликован 2000.06.13.). Этот источник содержит множество светоизлучающих элементов, которые расположены в заранее определенном порядке, и они использованы для освещения дисперсионного элемента. Светоизлучающие элементы расположены друг за другом. Линейная дисперсия длин волн такова, что для каждого излучающего элемента длина волны, выделенная из спектрального диапазона, будет попадать на выходную щель.Known broadband radiation source for the spectrometer (US patent No. 6075595, published 2000.06.13.). This source contains many light emitting elements that are arranged in a predetermined order, and they are used to illuminate the dispersion element. The light emitting elements are arranged one after another. The linear dispersion of wavelengths is such that for each radiating element, the wavelength extracted from the spectral range will fall on the exit slit.

Недостатком этого устройства является то, что формирование пространственного распределения интенсивности излучения в пучке света не зависит от длины волны только в ограниченном спектральном диапазоне, в котором удовлетворяются необходимые условия. Результатом этого является уменьшение эффективности излучения, потому что должна быть использована оптическая система с большим значением апертуры для сбора отраженного или рассеянного света на фотоприемном устройстве для обеспечения приемлемого отношения сигнал/шум.The disadvantage of this device is that the formation of the spatial distribution of the radiation intensity in the light beam does not depend on the wavelength only in a limited spectral range in which the necessary conditions are satisfied. The result is a decrease in radiation efficiency, because an optical system with a large aperture value must be used to collect reflected or scattered light on a photodetector to ensure an acceptable signal-to-noise ratio.

Известен широкополосный источник света, входящий в состав спектрометра, содержащий линейку светоизлучающих элементов. Каждый отдельный светоизлучающий элемент, входящий в состав линейки, излучает в узком волновом диапазоне, но комбинация этих излучений обеспечивает желаемый диапазон длин волн. Способы управления коммутацией, которые включают или выключают отдельный светоизлучающий элемент в заданное время, а также средства мультиплексирования для управления упомянутыми средствами коммутации производят разделение общего волнового диапазона (патент США №5475221, опубликован 1995.12.12).Known broadband light source, which is part of a spectrometer containing a line of light-emitting elements. Each individual light-emitting element included in the ruler emits in a narrow wavelength range, but a combination of these radiations provides the desired wavelength range. Switching control methods that turn a separate light emitting element on or off at a predetermined time, as well as multiplexing means for controlling said switching means, divide the total wavelength range (US Patent No. 5,475,221, published 1995.12.12).

Недостатком этого устройства является то, что выходное излучение от каждого светоизлучающего элемента в линейке распространяется в различных направлениях или в выделенных длинах волн, что создает в потоке излучения изменение пространственных характеристик в результате коммутирования или мультиплексирования. Специфическое расположение светоизлучающих элементов в этом устройстве не позволяет формировать поток излучения, в котором излучение от каждого отдельного светоизлучающего элемента является составляющей общего потока излучения. Как и вышеупомянутые устройства, эффективность освещения этим устройством объекта невелика.The disadvantage of this device is that the output radiation from each light-emitting element in the line propagates in different directions or in the selected wavelengths, which creates a change in spatial characteristics in the radiation flux as a result of switching or multiplexing. The specific arrangement of the light-emitting elements in this device does not allow the formation of a radiation flux in which the radiation from each individual light-emitting element is a component of the total radiation flux. Like the aforementioned devices, the efficiency of illumination with this device is low.

Известен наиболее близкий к предлагаемому устройству универсальный источник полихромного оптического излучения, содержащий корпус, светоизлучающие элементы, микрооптическую сборку для формирования пространственных характеристик пучка света, дифракционный элемент, оптическую сборку для формирования выходного пучка света (линза), электронное устройство (блок) управления. Дифракционный элемент и светоизлучающие элементы расположены таким образом, что удовлетворяется соотношение d(sinαi+sinβ)=mλi, где d - шаг дифракционного элемента, λi - длина волны света от i-го светоизлучающего элемента, β - угол дифракции, m - целое число. Соблюдение этого соотношения обеспечивает совпадение оптических осей пучков света от различных светоизлучающих элементов, направляемых в результате дифракции в первый порядок. Таким образом, формируется общий световой поток от пространственно и спектрально разделенных источников излучения (патент РФ №2287736, опубликован 20.11.2006).Known closest to the proposed device is a universal source of polychrome optical radiation, comprising a housing, light-emitting elements, a micro-optical assembly for forming the spatial characteristics of a light beam, a diffractive element, an optical assembly for forming an output light beam (lens), an electronic control device (block). The diffraction element and the light emitting elements are arranged in such a way that the relation d (sinα i + sinβ) = mλ i is satisfied, where d is the step of the diffraction element, λ i is the wavelength of light from the i-th light emitting element, β is the diffraction angle, m - integer. Compliance with this ratio ensures the coincidence of the optical axes of the light beams from various light-emitting elements sent as a result of diffraction in the first order. Thus, the total luminous flux from spatially and spectrally separated radiation sources is formed (RF patent No. 2287736, published November 20, 2006).

Недостатком этого устройства является то, что предложенная оптическая схема с дуговым расположением светоизлучающих элементов не позволяет сделать источник света достаточно компактным и существенно ограничивает долю собираемого света. У данного устройства эффективность выше, чем у предыдущих рассмотренных выше, но даже при такой схеме не удается собрать больше нескольких процентов световой энергии.The disadvantage of this device is that the proposed optical scheme with an arc arrangement of light-emitting elements does not allow the light source to be compact enough and significantly limits the fraction of the light collected. This device has higher efficiency than the previous ones considered above, but even with this scheme it is not possible to collect more than a few percent of the light energy.

В основу изобретения положена задача создания источника полихромного излучения с управляемым спектром с увеличенной долей света, собираемого в выходной объединенный пучок. Кроме того, в основу изобретения положена задача уменьшения габаритных размеров источника света.The basis of the invention is the creation of a polychrome radiation source with a controlled spectrum with an increased proportion of the light collected in the output combined beam. In addition, the basis of the invention is the task of reducing the overall dimensions of the light source.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в полихромном источнике излучения с управляемым спектром, содержащем корпус, светоизлучающие элементы, микрооптическую сборку, блок управления светоизлучающими элементами, первый дифракционный элемент и линзу, и дополнительно в корпусе установлен второй дифракционный элемент, аналогичный первому и расположенный встречно и параллельно со смещением по отношению к первому дифракционному элементу, при этом светоизлучающие элементы располагаются таким образом, чтобы оптические оси пучков света, излучаемых светоизлучающими элементами, были бы параллельны друг другу, а расстояния между соседними светоизлучающими элементами определяются по формуле di,i-1=D(tgαi-tgαi-1), где di,i-1 - расстояние между оптическими осями i-го и i-1-го светоизлучающих элементов, D - расстояние между плоскостями, в которых расположены первый и второй дифракционный элементы, αi - угол дифракции i-го пучка от второго дифракционного элемента и падения его на первый дифракционный элемент, a αi-1 - угол дифракции i-1-го пучка от второго дифракционного элемента и падения его на первый дифракционный элемент.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in a polychromatic radiation source with a controlled spectrum comprising a housing, light-emitting elements, a micro-optical assembly, a control unit for light-emitting elements, a first diffraction element and a lens, and additionally, a second diffraction element similar to the first and located opposite is installed in the housing and in parallel with the offset with respect to the first diffraction element, while the light emitting elements are arranged in such a way To the optical axes of the light beams emitted by the light emitting element were parallel to each other, and the distances between adjacent light emitting elements are determined by the formula d i, i-1 = D (tgα i -tgα i-1), where d i, i-1 is the distance between the optical axes of the i-th and i-1st light-emitting elements, D is the distance between the planes in which the first and second diffraction elements are located, α i is the diffraction angle of the i-th beam from the second diffraction element and its fall on the first a diffraction element, a α i-1 - diffraction angle i-1-th beam from the second differential promotional element and drop it on the first diffraction element.

В качестве светоизлучающих элементов могут быть установлены светодиоды.As light-emitting elements, LEDs can be installed.

В качестве дифракционных элементов могут быть использованы плоские дифракционные решетки.As diffraction elements, plane diffraction gratings can be used.

Наличие второго дифракционного элемента, аналогичного первому и расположенного встречно и параллельно со смещением по отношению к первому дифракционному элементу позволяет уменьшить габаритные размеры источника света и позволяет параллельно располагать оптические оси пучков света, излучаемых светоизлучающими элементами. Величина смещения выбирается достаточной для того, чтобы пучки света от всех светоизлучающих элементов, дифрагировавшие на втором дифракционном элементе, попали бы на первый дифракционный элемент.The presence of a second diffraction element similar to the first one and located opposite and parallel to the offset with respect to the first diffraction element allows to reduce the overall dimensions of the light source and allows you to parallelize the optical axis of the light beams emitted by the light-emitting elements. The amount of displacement is selected sufficient so that the light beams from all light-emitting elements diffracted by the second diffraction element, would fall on the first diffraction element.

Расположение светоизлучающих элементов на расстоянии между соседними светоизлучающими элементами, определяемом по формуле di,i-1=D(tgαi-tgαi-1), где di,i-1 - расстояние между оптическими осями i-го и i-1-го светоизлучающих элементов, D - расстояние между плоскостями, в которых расположены первый и второй дифракционные элементы, αi - угол дифракции i-го пучка от второго дифракционного элемента и падения его на первый дифракционный элемент, а αi-1 - угол дифракции i-1-го пучка от второго дифракционного элемента и падения его на первый дифракционный элемент, позволяет точно свести пучки света от различных светодиодов на первом дифракционном элементе таким образом, что совпадение оптических осей от пучков света различных светоизлучающих элементов является наиболее полным, что обеспечивает существенное повышение световой мощности в выходном пучке света.The location of the light-emitting elements at a distance between adjacent light-emitting elements, determined by the formula d i, i-1 = D (tgα i -tgα i-1 ), where d i, i-1 is the distance between the optical axes of the i-th and i-1 th light-emitting elements, D is the distance between the planes in which the first and second diffraction elements are located, α i is the diffraction angle of the i-th beam from the second diffraction element and its incidence on the first diffraction element, and α i-1 is the diffraction angle i -1st beam from the second diffraction element and its fall on the first diffraction element nt accurately reduce beams of light from different LEDs in the first diffractive element so that the coincidence of the optical axes of light beams from different light emitting elements is the most comprehensive, providing a substantial increase of the light power in the output beam of light.

Расположение светоизлучающих элементов таким образом, чтобы оптические оси пучков света, излучаемых светоизлучающими элементами, были бы параллельны друг другу, также позволяет увеличить долю света, собираемую в выходной объединенный пучок благодаря улучшению условий коллимации света, испускаемого светоизлучающими элементами. Кроме того, в данной конфигурации светоизлучающие элементы располагаются в одной плоскости, что облегчает их точную установку по координате. Это, в свою очередь, дает возможность избежать потерь света из-за неточности сведения света от различных светоизлучающих элементов в один пучок.Arranging the light-emitting elements in such a way that the optical axes of the light beams emitted by the light-emitting elements are parallel to each other, also allows to increase the fraction of light collected in the output combined beam by improving the collimation conditions of the light emitted by the light-emitting elements. In addition, in this configuration, the light emitting elements are located in the same plane, which facilitates their accurate installation in coordinate. This, in turn, makes it possible to avoid light loss due to inaccuracy of converting light from various light-emitting elements into one beam.

Использование светодиодов в качестве светоизлучающих элементов позволяет сделать конструкцию источника света малогабаритной и обеспечить высокую мощность выходного объединенного пучка света.The use of LEDs as light-emitting elements allows us to make the design of the light source small-sized and to provide high power output of the combined light beam.

Использование плоских дифракционных решеток в качестве дифракционных элементов способствует компактности устройства.The use of plane diffraction gratings as diffraction elements contributes to the compactness of the device.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема источника полихромного излучения с управляемым спектром, в котором используются два идентичных дифракционных элемента, установленные встречно друг другу и смещенные друг относительно друга на некоторое расстояние.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a diagram of a controlled spectrum polychrome radiation source, in which two identical diffraction elements are used, mounted opposite each other and offset relative to each other by a certain distance.

На фиг.1 показан источник полихромного оптического излучения с управляемым спектром, содержащий корпус (10), линейку светоизлучающих элементов (111, 112, …, 11i, …, 11n), излучающих пучки света с центральными длинами волн (λ1, λ2, …, λi, …, λn,) соответственно. Перед светоизлучающими элементами располагается микрооптическая сборка (121, 122, …, 12i, 12n). На пути распространения света располагается второй дифракционный элемент (13), расположенный параллельно плоскости расположения светоизлучающих элементов. Первый дифракционный элемент (14) располагается параллельно первому и при этом встречно ему. Смещение второго дифракционного элемента (13) относительно первого достаточно для того, чтобы пучки света от всех светоизлучающих элементов, дифрагировавшие на втором дифракционном элементе, попали бы на первый дифракционный элемент. Линза (15) расположена на пути следования выходного объединенного пучка света. Светоизлучающие элементы (11) установлены в корпусе (10) устройства таким образом, что оптические оси излучаемых ими пучков света параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости расположения дифракционного элемента (13). Светоизлучающие элементы устанавливаются таким образом, что центральная длина волны излучаемого ими света уменьшается в направлении удаления светоизлучающих элементов в линейке от первого дифракционного элемента. Расстояние между соседними светоизлучающими элементами зависит от длин волн излучаемого ими света и от расстояния между плоскостями расположения двух дифракционных элементов (13) и (14). Расстояния между соседними светоизлучающими элементами (11) выбираются таким образом, чтобы оптические оси первых дифракционных порядков, направляемых дифракционным элементом (13) под углами α1, α2, …, αi, …, αn, сходились бы в одну точку в плоскости второго дифракционного элемента (14). Для этого расстояния определяются по формуле di,i-1=D(tgαi-tgαi-1), где di,i-1 -расстояние между оптическими осями i-го и i-1-го светоизлучающих элементов, D - расстояние между плоскостями, в которых расположены первый и второй дифракционный элементы, αi - угол дифракции i-го пучка от второго дифракционного элемента и падения его на первый дифракционный элемент (14), а αi-1 - угол дифракции i-1-го пучка от второго дифракционного элемента (13) и падения его на первый дифракционный элемент (14). Линейка светоизлучающих элементов соединена с блоком управления (16) светоизлучающими элементами.Figure 1 shows a controlled-spectrum polychrome optical radiation source comprising a housing (10), a line of light-emitting elements (11 1 , 11 2 , ..., 11 i , ..., 11 n ) emitting light beams with central wavelengths (λ 1 , λ 2 , ..., λ i , ..., λ n ,), respectively. In front of the light-emitting elements there is a micro-optical assembly (12 1 , 12 2 , ..., 12 i , 12 n ). On the path of light propagation there is a second diffraction element (13) located parallel to the plane of the light-emitting elements. The first diffraction element (14) is parallel to the first and at the same time meets it. The displacement of the second diffraction element (13) relative to the first is sufficient so that light beams from all light-emitting elements diffracted by the second diffraction element would fall on the first diffraction element. Lens (15) is located along the path of the output combined beam of light. The light emitting elements (11) are installed in the device body (10) in such a way that the optical axes of the light beams emitted by them are parallel to each other and perpendicular to the plane of the diffraction element (13). The light-emitting elements are set so that the central wavelength of the light emitted by them decreases in the direction of removal of the light-emitting elements in the line from the first diffraction element. The distance between adjacent light-emitting elements depends on the wavelengths of the light emitted by them and on the distance between the planes of the two diffraction elements (13) and (14). The distances between adjacent light-emitting elements (11) are selected so that the optical axes of the first diffraction orders directed by the diffraction element (13) at angles α 1 , α 2 , ..., α i , ..., α n converge at one point in the plane second diffraction element (14). For this distance, are determined by the formula d i, i-1 = D (tgα i -tgα i-1 ), where d i, i-1 is the distance between the optical axes of the i-th and i-1-th light-emitting elements, D - the distance between the planes in which the first and second diffraction elements are located, α i is the diffraction angle of the i-th beam from the second diffraction element and its incidence on the first diffraction element (14), and α i-1 is the diffraction angle of the i-1 beam from the second diffraction element (13) and its fall on the first diffraction element (14). The line of light-emitting elements is connected to the control unit (16) of the light-emitting elements.

Устройство, показанное на фиг.1, работает следующим образом. Пучки света от светоизлучающих элементов (11) проходят через микрооптическую сборку (12) и попадают на второй дифракционный элемент (14) нормально к его поверхности. Микрооптическая сборка (12), расположенная перед светоизлучающими элементами (11), обеспечивает уменьшение угла расходимости световых пучков и способствует тем самым уменьшению световых потерь. Далее свет от светоизлучающих элементов (11) направляется в первые дифракционные порядки, которые попадают на второй дифракционный элемент (13). Как следует из соображений симметрии, в результате дифракции на первом дифракционном элементе (14), расположенном параллельно и встречно второму дифракционному элементу (13), свет, исходящий от всех светоизлучающих элементов, будет направлен в общий дифракционный порядок, нормальный по отношению к поверхности дифракционного элемента (14). Таким образом, возникает единый выходной пучок света, содержащий в общем случае свет от всех светоизлучающих элементов, которые перекрывают весь требуемый спектральный диапазон. Линза (15) окончательно формирует выходной пучок света. Управление формой спектра может быть осуществлено либо включением и выключением соответствующих светоизлучающих элементов, либо регулировкой тока питания соответствующих светодиодов, что реализуется с помощью блока управления светоизлучающими элементами (16).The device shown in figure 1, operates as follows. The light beams from the light-emitting elements (11) pass through the micro-optical assembly (12) and fall on the second diffraction element (14) normally to its surface. The micro-optical assembly (12), located in front of the light-emitting elements (11), provides a decrease in the angle of divergence of the light beams and thereby helps to reduce light losses. Further, the light from the light-emitting elements (11) is directed to the first diffraction orders, which fall on the second diffraction element (13). As follows from symmetry considerations, as a result of diffraction on the first diffraction element (14) located parallel to and opposite to the second diffraction element (13), the light emanating from all light-emitting elements will be directed to the general diffraction order normal to the surface of the diffraction element (fourteen). Thus, a single output beam of light arises, generally containing light from all light emitting elements that span the entire required spectral range. Lens (15) finally forms the output beam of light. The shape of the spectrum can be controlled either by turning on and off the corresponding light emitting elements, or by adjusting the supply current of the corresponding LEDs, which is implemented using the control unit of the light emitting elements (16).

В качестве светоизлучающих элементов (11) могут быть использованы светодиоды.As light-emitting elements (11), LEDs can be used.

В качестве дифракционных элементов (13) и (14) могут использоваться плоские дифракционные решетки.As diffraction elements (13) and (14), plane diffraction gratings can be used.

Предложенный вариант источника полихромного оптического излучения с управляемым спектром, показанный на фиг.1, целесообразно использовать для спектрофотометров различного назначения, в том числе для устройств производства скоростных анализов состава биохимических сред.The proposed variant of a controlled-spectrum polychrome optical radiation source, shown in FIG. 1, is expediently used for spectrophotometers for various purposes, including devices for producing high-speed analyzes of the composition of biochemical media.

Таким образом, с помощью предложенного решения достигнут технический результат увеличения доли света, собираемого в выходной объединенный пучок в источнике полихромного излучения с управляемым спектром. Кроме того, решена задача уменьшения габаритных размеров устройства.Thus, using the proposed solution, the technical result was achieved by increasing the fraction of light collected in the combined output beam in a controlled spectrum polychrome radiation source. In addition, the problem of reducing the overall dimensions of the device has been solved.

Claims (3)

1. Источник полихромного излучения с управляемым спектром, содержащий корпус, светоизлучающие элементы, микрооптическую сборку, блок управления светоизлучающими элементами, линзу и первый дифракционный элемент, отличающийся тем, что дополнительно в корпусе установлен второй дифракционный элемент, аналогичный первому и расположенный встречно и параллельно со смещением по отношению к первому дифракционному элементу, при этом светоизлучающие элементы располагаются таким образом, чтобы оптические оси пучков света, излучаемых светоизлучающими элементами, были бы параллельны друг другу, а расстояния между соседними светоизлучающими элементами определяются по формуле di,i-1=D(tgαi-tgαi-1), где di,i-1 - расстояние между оптическими осями i-го и i-1-го светоизлучающих элементов, D - расстояние между плоскостями, в которых расположены первый и второй дифракционный элементы, αi - угол дифракции i-го пучка света от второго дифракционного элемента и падения его на первый дифракционный элемент, а αi-1 - угол дифракции i-1-го пучка света от второго дифракционного элемента и падения его на первый дифракционный элемент.1. A controlled spectrum polychrome radiation source comprising a housing, light-emitting elements, a micro-optical assembly, a light-emitting element control unit, a lens and a first diffraction element, characterized in that a second diffraction element is installed in the housing, which is similar to the first and is located opposite and parallel to the offset with respect to the first diffraction element, wherein the light emitting elements are arranged so that the optical axis of the light beams emitted by the light emitting ayuschimi elements are parallel to each other, and the distances between adjacent light emitting elements are determined by the formula d i, i-1 = D (tgα i -tgα i-1), where d i, i-1 - distance between the optical axes i- of the first and second light-emitting elements, D is the distance between the planes in which the first and second diffraction elements are located, α i is the diffraction angle of the i-th light beam from the second diffraction element and its incidence on the first diffraction element, and α i -1 - diffraction angle i-1-th light beam from the second diffractive element and drop it on the first diffractive element. 2. Источник полихромного излучения с управляемым спектром по п.1, отличающийся тем, что в качестве светоизлучающих элементов установлены светоизлучающие диоды.2. A controlled spectrum polychrome radiation source according to claim 1, characterized in that light emitting diodes are installed as light emitting elements. 3. Источник полихромного излучения с управляемым спектром по п.1, отличающийся тем, что в качестве дифракционных элементов установлены плоские отражающие дифракционные решетки. 3. A polychromatic radiation source with a controlled spectrum according to claim 1, characterized in that plane reflecting diffraction gratings are installed as diffraction elements.
RU2011123963/07A 2011-06-10 2011-06-10 Controlled spectrum polychromatic radiation source RU2478871C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123963/07A RU2478871C2 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Controlled spectrum polychromatic radiation source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123963/07A RU2478871C2 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Controlled spectrum polychromatic radiation source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011123963A RU2011123963A (en) 2012-12-20
RU2478871C2 true RU2478871C2 (en) 2013-04-10

Family

ID=49152486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011123963/07A RU2478871C2 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Controlled spectrum polychromatic radiation source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2478871C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3966301A (en) * 1974-12-19 1976-06-29 Qantix Corporation Transparent screen having intermittent portions for reducing reflection from ambient light
SU1746851A3 (en) * 1990-01-04 1995-01-09 Жиглинский Андрей Григорьевич Laser with controlled generation spectrum
US6075595A (en) * 1996-07-17 2000-06-13 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Spectrometer
RU2005109839A (en) * 2005-04-06 2006-10-20 Анатолий Иванович Павлов (RU) METHOD FOR PRODUCING A DEMONSTRATION IMAGE WITH COLOR CHANGE
RU2287736C2 (en) * 2004-02-17 2006-11-20 ООО "Интеллектуальные программные системы" Universal source of polychromatic optical radiation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3966301A (en) * 1974-12-19 1976-06-29 Qantix Corporation Transparent screen having intermittent portions for reducing reflection from ambient light
SU1746851A3 (en) * 1990-01-04 1995-01-09 Жиглинский Андрей Григорьевич Laser with controlled generation spectrum
US6075595A (en) * 1996-07-17 2000-06-13 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Spectrometer
RU2287736C2 (en) * 2004-02-17 2006-11-20 ООО "Интеллектуальные программные системы" Universal source of polychromatic optical radiation
RU2005109839A (en) * 2005-04-06 2006-10-20 Анатолий Иванович Павлов (RU) METHOD FOR PRODUCING A DEMONSTRATION IMAGE WITH COLOR CHANGE
RU2293375C2 (en) * 2005-04-06 2007-02-10 Анатолий Иванович Павлов Method for producing demonstration image with color alteration

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011123963A (en) 2012-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6604839B2 (en) Multi-chip LED color mixing by diffraction
KR100799384B1 (en) Luminaire, optical element and method of illuminating an object
US7085056B2 (en) Light guide plate with diffraction gratings and backlight module using the same
US20090267088A1 (en) Systems, devices and methods of broadband light sources with tunable spectrum
US7936511B2 (en) Single laser illuminating and pointing systems
US8596815B2 (en) Multiple wavelength LED array illuminator for fluorescence microscopy
CN103968862B (en) Optical position measuring device
US10451243B2 (en) Light device, especially a signal lamp for motor vehicles
WO2008089324A3 (en) Folded light path led array collimation optic
ATE458166T1 (en) HIGHLY EFFICIENT LED LIGHT SOURCE ARRANGEMENT
RU2014106232A (en) OPTICAL ELEMENT, LIGHTING SYSTEM AND LUMINAIRE FOR PROVIDING AN EXTERNAL VIEW OF AN ANTENNA LAMP
WO2011121805A1 (en) Pseudo-sunlight irradiating apparatus
US20150183525A1 (en) Beacon light optic, beacon light
WO2006060096A1 (en) Compact color illumination device
WO2010082852A1 (en) Led based coded-source spectrometer
WO2005078484A1 (en) Multi-purpose source of polychromatic optical irradiation
CN108027132A (en) Lighting device
WO2019017244A1 (en) Optical device
CA2882380C (en) Universal traffic light luminaire
US8102527B2 (en) Spectrometer assembly
RU2478871C2 (en) Controlled spectrum polychromatic radiation source
CN107450274B (en) Lamp optical system and the lithographic equipment for using the lamp optical system
CN102507443A (en) Broadband multi-LED light source synthesizer for near infrared spectroscopy analysis
JP2009175038A (en) Polarization device
CN105928618B (en) It is a kind of at the same detect three-phase water Raman spectrum signals dual grating light spectrometer system

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170611