Осветительное оптическое устройство

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Кунделева Наталия Ефимовна Литвяков Сергей Борисович Михайлов Юрий Тимофеевич Петрович Игорь Павлович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Осветительное оптическое устройство, включающее лазерный диод и формирующую оптическую систему, отличающееся тем, что формирующая оптическая система выполнена в виде объектива с положительным фокусным расстоянием, лазерный диод выполнен с излучающей поверхностью в виде прямоугольной полосы, ширинаи длинакоторой и расходимостиипучка излучения лазерного диода в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, выбраны удовлетворяющими соотношениям/1 и (/2)/(/2)(/2)/(/2),гдеи- расходимости пучка излучения осветительного оптического устройства в плоскостях, проходящих через геометрическую ось осветительного оптического устройства через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, а фокусное расстояние , диаметр входного зрачкаи передний фокальный отрезокобъектива, расстояниеот его переднего фокуса до излучающей поверхности лазерного диода связаны соотношениями(56) 1. Свидетельство РФ на полезную модель 10835, МПК 21 3/00, 1999. 2. Патент ЕР 1331709 А 1, МПК Н 01 5/00, 2004 (прототип). Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к осветительным оптическим устройствам, и может быть использована для создания источников направленного излучения для освещения местности. Известно 1 осветительное оптическое устройство (ООУ) с высокой направленностью излучения, включающее один или несколько светоизлучающих диодов (СИД), закрепленных на общем основании параллельно друг другу, каждый из которых оптически связан с формирующей оптической системой (ФОС). Все ФОС размещены на общем основании и установлены с возможностью перемещения параллельно оптической оси ООУ. При этом ФОС может состоять из одной положительной линзы, расположенной на расстоянии фокуса от СИД, и с апертурой, полностью принимающей расходящееся излучение СИД. Это ООУ создает пучок направленного излучения либо в виде конуса, либо в виде нескольких конусов. Однако такое ООУ неудобно для освещения горизонтальной местности, где предпочтительнее иметь пучок света, имеющий высоту в несколько раз меньше, чем ширину, обеспечивая таким образом большой сектор обзора поверхности. Создание ООУ для освещения горизонтальной местности удобней производить с помощью лазерного диода, у которого расходимости пучка излучения различны во взаимно перпендикулярных плоскостях. Такое ООУ описано в 2. Оно включает лазерный диод и формирующую оптическую систему, включающую коллимирующую линзу для приема лазерного излучения, две ортогональные цилиндрические линзы с общей фокальной плоскостью, выпуклую положительную линзу, имеющую фокус в общей фокальной плоскости. ООУ 2 с лазерным диодом позволяет получить пучок излучения с необходимыми расходимостями во взаимно перпендикулярных плоскостях, в том числе и пучок с большим сектором обзора горизонтальной местности. Недостатком его является сложная конструкция из-за наличия нескольких оптических элементов. Задачей полезной модели является упрощение конструкции ООУ при формировании пучка излучения с заданными расходимостями во взаимно перпендикулярных плоскостях. Сущность полезной модели заключается в том, что в осветительном оптическом устройстве, включающем лазерный диод и формирующую оптическую систему, формирующая оптическая система выполнена в виде объектива с положительным фокусным расстоянием, лазерный диод выполнен с излучающей поверхностью в виде прямоугольной полосы, ширинаи длинакоторой и расходимостиипучка излучения лазерного диода в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, выбраны удовлетворяющими соотношениям/1 и(/2)/(/2)(/2)/(/2),гдеи- расходимости пучка излучения осветительного оптического устройства в плоскостях, проходящих через геометрическую ось осветительного оптического устройства через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, а фокусное расстояние , диаметр входного зрачкаи передний фокальный отрезокобъектива, расстояниеот его переднего фокуса до излучающей поверхности лазерного диода связаны соотношениями 40202007.12.30 Выполнение формирующей оптической системы в виде объектива с положительным фокусным расстоянием позволяет упростить конструкцию формирующей оптической системы и соответственно упростить конструкцию ООУ. Выполнение лазерного диода с излучающей поверхностью в виде прямоугольной полосы, ширинаи длинакоторой и расходимостиипучка излучения лазерного диода в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, выбраны удовлетворяющими соотношениям/1 и (/2)/(/2)(/2)/(/2),гдеи- расходимости пучка излучения осветительного оптического устройства в плоскостях, проходящих через геометрическую ось осветительного оптического устройства через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, позволяет использовать формирующую оптическую систему с положительным фокусным расстоянием для формирования освещающего пучка ООУ с заданными расходимостями. Выполнение формирующей оптической системы в виде объектива с положительным фокусным расстоянием , диаметром входного зрачкаи передним фокальным отрезкомобъектива, и расстояниемот его переднего фокуса до излучающей поверхности лазерного диода, связанными соотношениями/2(/2)-(/2)(/2)/(/2),/(-)2(/2), 2(/2),/(/2)/(/2),где- максимальное значение, позволяет, во-первых, получить заданные расходимости пучка излучения ООУ в плоскостях, проходящих через геометрическую ось ООУ через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, во-вторых, полностью использовать поток излучения лазерного диода и соответственно упростить конструкцию ООУ. Полезная модель поясняется чертежом. На фигуре представлена оптическая схема ООУ. ООУ включает в себя лазерный диод 1 с длиной волны излучения 0,803 мкм и формирующую оптическую систему, выполненную в виде объектива 2 с положительным фокусным расстоянием . ООУ обеспечивает заданные расходимости пучка излучения в плоскостях, проходящих через геометрическую ось ООУ через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, в горизонтальной плоскости равную 1,5, а в вертикальной плоскости равную 0,75. Лазерный диод 1 имеет излучающую поверхность (показана на фигуре в проекции) в виде прямоугольной полосы, ширинакоторой равна 1 мкм, а длинаравна 200 мкм,связанные соотношением /1. Лазерный диод 1 установлен в ООУ так, что его излучающая поверхность перпендикулярна геометрической оси ООУ, проходящей вдоль оптической оси объектива 2. Расходимость пучка излучения лазерного диода равна (по уровню 0,5 от максимального значения плотности мощности)11,5 и 43 - в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, что обеспечивает выполнение условия(/2)/(/2)0,272(/2)/(/2). Объектив 2 имеет выходной зрачок 5,3 мм, передний фокальный отрезокобъектива 2 равен 5,56 мм, фокусное расстояниеположительное и равно 8,8 мм для длины волны излучения 0,803 мкм. Лазерный диод 1 находится на расстоянии 0,14 мм от переднего фокуса объектива 2. 3 40202007.12.30 Фокусное расстояние , диаметр входного зрачкаи передний фокальный отрезокобъектива, и расстояниеот его переднего фокуса до излучающей поверхности лазерного диода связаны соотношениями/20,114(/2)-(/2)(/2)/(/2),/(-)0,970,792(/2), 2(/2),/0,016(/2)/(/2). ООУ работает следующим образом. Лазерный диод 1 излучает с поверхности в виде прямоугольной полосы, имеющей ширинуи длину , пучок излучения с 0,803 мкм и с расходимостьюив плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно. Объектив 2 принимает и преобразует этот поток излучения в пучок излучения ООУ с расходимостьюив плоскостях, проходящих через геометрическую ось осветительного устройства через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно. В данном случае ООУ освещает горизонтальную поверхность пучком излучения с расходимостью 1,5 по горизонту и расходимостью 0,75 по вертикали. Таким образом, ООУ обеспечивает простую конструкцию (без применения цилиндрических линз) для формировании пучка излучения с заданными расходимостями во взаимно перпендикулярных плоскостях. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4