RU2150635C1 - Combined polarized radiation source - Google Patents

Abstract

FIELD: light engineering; polarized radiation sources; antidazzle systems ensuring safe traffic. SUBSTANCE: proposed source includes non-polarized radiation source and radiation shaper-polarizer made in form of thin stack of optically aligned system of spatial lenses-converters, separators of orthogonal polarizing radiation components, beam parallelism shapers, alternating spatially aligning rotators of orthogonal polarizing radiation components and output polarizing filter; it is mounted in output plane of non-polarized radiation source. EFFECT: enhanced efficiency. 7 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к источникам поляризованного излучения и может использоваться в антиослепительных системах, базирующихся в своей работе на поляризованном излучении для обеспечения безопасности и, в частности, для обеспечения безопасности движения транспортных средств; изобретение может быть использовано также в поляризационной микроскопии и в локации. The invention relates to sources of polarized radiation and can be used in anti-dazzling systems based in their work on polarized radiation to ensure safety and, in particular, to ensure the safety of vehicles; The invention can also be used in polarization microscopy and in locations.

Известны устройства для автомобильного и другого транспорта, использующие для получения поляризованного излучения источник неполяризованного излучения - лампу накаливания и поляризатор излучения [1, 2]. Known devices for automobile and other vehicles that use to obtain polarized radiation a source of non-polarized radiation - an incandescent lamp and a radiation polarizer [1, 2].

Недостатками известных устройств являются сложность устройства в производстве, монтаже и эксплуатации. The disadvantages of the known devices are the complexity of the device in the production, installation and operation.

Наиболее близким по технической сущности и выбранным в качестве прототипа является автофара с поляризованным и неполяризованным источником света [2] , содержащая источник неполяризованного излучения - лампу накаливания, отражатель, разделитель ортогональных поляризационных составляющих излучения, формирователь параллельности лучей, вращатель ортогональных поляризационных составляющих излучения, выходной поляризационный фильтр и рассеиватель. The closest in technical essence and selected as a prototype is a flashlight with a polarized and non-polarized light source [2], containing a source of non-polarized radiation - an incandescent lamp, a reflector, a separator of orthogonal polarizing radiation components, a beam parallelism shaper, a rotator of orthogonal polarizing radiation components, an output polarizing filter and diffuser.

Недостатки прототипа:
- сложность устройства в производстве, монтаже, а также эксплуатации [2] .The disadvantages of the prototype:
- the complexity of the device in production, installation, as well as operation [2].

- сложность использования совместно со штатными приборами излучения транспортных средств - фарами в связи с большими габаритами поляризатора излучения [2]. - the difficulty of using, together with the standard devices of vehicle radiation - headlights in connection with the large dimensions of the radiation polarizer [2].

Заявляемое техническое решение в приложении к транспортным средствам направлено на получение компактной и технологичной конструкции источника поляризованного излучения на основе источника неполяризованного излучения подсвета - фары транспортного средства. The claimed technical solution in the annex to vehicles is aimed at obtaining a compact and technological design of a polarized radiation source based on a non-polarized illumination radiation source - a vehicle headlight.

Это достигается тем, что в автофаре с поляризованным и неполяризованным источником света, содержащей источник поляризованного излучения, выполненный из последовательно установленных источника неполяризованного излучения, разделителя ортогональных поляризационных составляющих, формирователя параллельности лучей, вращателя ортогональных поляризационных составляющих излучения и выходного поляризационного фильтра, комбинированный источник поляризованного излучения дополнительно включает систему пространственных линз-преобразователей плоской волны (4), которая вместе с разделителем ортогональных поляризационных составляющих излучения (5), формирователем параллельности лучей (6), вращателем ортогональных поляризационных составляющих излучения (7) и выходным поляризационным фильтром (8) образует формирователь-поляризатор излучения (2), который выполнен соответственно в виде тонкого пакета последовательно установленных и оптически согласованных системы пространственных линз-преобразователей плоской волны (4), системы разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения (5), системы формирователей параллельности лучей (6), системы чередующихся пространственно согласующих вращателей ортогональных поляризационных составляющих излучения (7) и выходного поляризационного фильтра (8) и установлен в выходной плоскости источника неполяризованного излучения (1) (фиг. 1). This is achieved by the fact that in a car headlight with a polarized and non-polarized light source containing a polarized radiation source made of sequentially installed non-polarized radiation source, an orthogonal polarization component splitter, a beam parallelism shaper, an orthogonal polarized radiation component rotator and an output polarized filter, a combined polarized radiation source additionally includes a spatial conversion lens system Ateliers of a plane wave (4), which together with a separator of the orthogonal polarization components of radiation (5), a beam parallelism shaper (6), a rotator of orthogonal polarization components of radiation (7) and an output polarization filter (8) form a radiation shaper-polarizer (2), which is made accordingly in the form of a thin package of sequentially installed and optically matched systems of spatial lens converters of a plane wave (4), a system of orthogonal polarizing separators leaving the radiation (5), parallel beams shapers system (6), a system of spatially alternating orthogonal polarization rotators matching components of the radiation (7) and the output polarization filter (8) and mounted in the output plane unpolarized radiation source (1) (FIG. 1).

Предлагаемое техническое решение поясняется с помощью фиг. 1, 2, 3, 4, 5. The proposed technical solution is illustrated using FIG. 1, 2, 3, 4, 5.

На фиг.1 a, b, c показаны варианты комбинированного источника поляризованного излучения с различным положением формирователя-поляризатора излучения (2) относительно источника неполяризованного излучения подсвета - фары (1) транспортного средства. Figure 1 a, b, c shows variants of a combined source of polarized radiation with different positions of the radiation shaper-polarizer (2) relative to the source of unpolarized backlight radiation - headlights (1) of the vehicle.

На фиг. 2 показана последовательность преобразования неполяризованного излучения источника в поляризованное излучение. In FIG. 2 shows the sequence for converting unpolarized radiation from a source to polarized radiation.

На фиг. 3 показаны конструктивное выполнение фрагмента формирователя-поляризатора излучения (2), использующего прямолинейные поверхности в системах разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения (5) и формирователей параллельности лучей (6), и ход лучей ортогональных поляризационных составляющих излучения в пространстве. In FIG. Figure 3 shows the constructive implementation of a fragment of the radiation shaper-polarizer (2) using straight surfaces in systems of separators of the orthogonal polarizing radiation components (5) and beam parallelism shapers (6), and the path of the rays of the orthogonal polarizing radiation components in space.

На фиг. 4 показаны конструктивное выполнение фрагмента варианта разделителя ортогональных поляризационных составляющих излучения (5), формирователя параллельности лучей (6) и ход лучей в пространстве ортогональных поляризационных составляющих излучения. In FIG. 4 shows a structural embodiment of a fragment of a variant of a separator of orthogonal polarization components of radiation (5), a beam shaper (6) and the course of rays in the space of orthogonal polarization components of radiation.

На фиг. 5 показаны конструктивное выполнение фрагмента формирователя-поляризатора излучения (2), использующего криволинейные поверхности в системах разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения (5) и формирователей параллельности лучей (6), и ход лучей ортогональных поляризационных составляющих излучения в пространстве. In FIG. Figure 5 shows the constructive implementation of a fragment of the radiation shaper-polarizer (2) that uses curved surfaces in systems of separators of the orthogonal polarizing radiation components (5) and beam parallelism shapers (6), and the path of the rays of the orthogonal polarizing radiation components in space.

На фиг. 1-5 и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - источник неполяризованного излучения подсвета -фара;
2 - формирователь-поляризатор излучения;
3 - фронт волны неполяризованного излучения;
4 - система пространственных линз-преобразователей плоской волны;
5 - система разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения;
6 - система формирователей параллельности лучей излучения;
7 - система чередующихся пространственно согласующих вращателей ортогональных поляризационных составляющих излучения;
8 - выходной поляризационный фильтр;
9 - фронт волны поляризованного излучения.In FIG. 1-5 and the following notation is used in the text:
1 - source of non-polarized radiation illumination-headlight;
2 - shaper-polarizer of radiation;
3 - wave front of unpolarized radiation;
4 - a system of spatial lens converters of a plane wave;
5 - a system of separators of orthogonal polarizing radiation components;
6 - a system of formers of parallelism of radiation beams;
7 - a system of alternating spatially matching rotators of orthogonal polarizing radiation components;
8 - output polarizing filter;
9 - wave front of polarized radiation.

Таким образом, заявляемое устройство (фиг. 1) - комбинированный источник поляризованного излучения состоит из источника неполяризованного излучения (1) и формирователя-поляризатора излучения (2), который выполнен из последовательно собранных системы пространственных линз-преобразователей плоской волны (4), системы разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения (5), системы формирователей параллельности лучей (6), системы чередующихся пространственно согласующих вращателей ортогональных поляризационных составляющих излучения (7) и выходного поляризационного фильтра (8). Thus, the inventive device (Fig. 1) - a combined source of polarized radiation consists of a source of non-polarized radiation (1) and a radiation shaper-polarizer (2), which is made of sequentially assembled system of spatial plane-wave lens converters (4), a system of separators orthogonal polarization components of radiation (5), systems of beam parallelism shapers (6), systems of alternating spatially matching rotators of orthogonal polarization components zlucheniya (7) and the output polarization filter (8).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Фронт волны излучения (3) (фиг. 2) от неполяризованного источника излучения падает на последовательно собранные системы формирователя-поляризатора излучения (2) (фиг. 1). Система пространственных линз-преобразователей плоской волны, например цилиндрических или сферических линз, (4) делит излучение в пространстве на параллельные чередующиеся области излучения и тени, где излучение отсутствует, с периодом, определяемым конструкцией. Поток излучения каждой области излучения падает соответственно на систему разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения (5) (фиг. 3, 4, 5) под углом Брюстера или близким к нему в каждой точке поверхности, где одна из поляризационных составляющих, параллельная плоскости разделителя ортогональных поляризационных составляющих, проходит через разделитель ортогональных поляризационных составляющих излучения, а вторая - перпендикулярная к плоскости разделителя составляющая - отражается и с помощью формирователей параллельности лучей (6) направляется параллельно первой. При этом система формирования параллельности лучей (6) пропускает перпендикулярную к поверхности поляризационную составляющую излучения при ее падении на поверхность под углом, значительно отличающимся от угла Брюстера [3], например под нормальным углом. Таким образом образуются разнесенные в пространстве, но параллельные по направлению распространения ортогональные поляризационные составляющие излучения. В случае работы системы разделителей ортогональных поляризационных составляющих с падающими на нее параллельными лучами используются плоские разделители ортогональных поляризационных составляющих и формирователи параллельности лучей (фиг. 3). Ход лучей показан на фиг. 3, 4. При использовании сходящихся лучей после системы пространственных линз-преобразователей плоской волны (фиг. 5) используются разделители ортогональных поляризационных составляющих излучения и формирователи параллельности лучей с самосопряженными криволинейными поверхностями, на выходе которых формируется плоский фронт параллельных лучей. Сформированные параллельные лучи падают на систему чередующихся пространственно согласующих вращателей ортогональных поляризационных составляющих излучения (7), где их поляризационные характеристики приводятся к однотипной. После этого они проходят через выходной поляризационный фильтр (8), стабилизирующий плоскость поляризации выходного излучения, и суммируются в пространстве (9) (фиг.2). The front of the radiation wave (3) (Fig. 2) from an unpolarized radiation source falls onto the sequentially assembled radiation shaper-polarizer system (2) (Fig. 1). A system of spatial plane-wave lenses, for example, cylindrical or spherical lenses, (4) divides the radiation in space into parallel alternating regions of radiation and shadow, where there is no radiation, with a period determined by the design. The radiation flux of each radiation region falls respectively on the system of separators of the orthogonal polarizing radiation components (5) (Figs. 3, 4, 5) at or close to Brewster’s angle at each point on the surface, where one of the polarizing components is parallel to the plane of the separator of the orthogonal polarizing components passes through the separator of the orthogonal polarization components of the radiation, and the second component, perpendicular to the plane of the separator, is also reflected using parallels nosti rays (6) is directed parallel to the first. In this case, the system of forming parallelism of rays (6) transmits the polarization component of radiation perpendicular to the surface when it falls on the surface at an angle significantly different from the Brewster angle [3], for example, at a normal angle. In this way, orthogonal polarization components of radiation spaced apart in space, but parallel in the direction of propagation, are formed. In the case of the operation of the system of separators of orthogonal polarization components with parallel beams incident on it, flat separators of orthogonal polarization components and beam parallelism are used (Fig. 3). The ray path is shown in FIG. 3, 4. When converging beams are used after a system of spatial plane-wave lens converters (Fig. 5), separators of orthogonal polarizing radiation components and beam parallelizers with self-conjugate curved surfaces are used, at the output of which a flat front of parallel rays is formed. The formed parallel rays fall on a system of alternating spatially matching rotators of the orthogonal polarizing radiation components (7), where their polarization characteristics are reduced to the same type. After that, they pass through the output polarizing filter (8), stabilizing the plane of polarization of the output radiation, and are summed in space (9) (figure 2).

Оптические системы пакета оптически согласованы между собой наполнителем для предупреждения смещения лучей. The optical systems of the package are optically matched to each other by a filler to prevent beam displacement.

Использование изобретения позволит:
- создать компактную и технологичную конструкцию источника поляризованного излучения на основе источника неполяризованного излучения транспортного средства,
- упростить эксплуатацию и повысить надежность устройства за счет использования компактной конструкции формирователя- поляризатора излучения.Using the invention will allow:
- create a compact and technological design of a polarized radiation source based on a non-polarized radiation source of a vehicle,
- to simplify the operation and increase the reliability of the device through the use of a compact design of the shaper-polarizer of radiation.

Список литературы
1. Schweizerische eidgenossenschaft CH 536459. 30.04.1973. F 21 M 3/04.List of references
1. Schweizerische eidgenossenschaft CH 536459. 04/30/1973. F 21M 3/04.

2. United States Patent 4219867. Aug 26 1980. F 21 V 9/14. Zehender. Vehicle headlight with polarized and non polarized light emission. 2. United States Patent 4219867. Aug 26 1980. F 21V 9/14. Zehender. Vehicle headlight with polarized and non polarized light emission.

3. Б. M. Яворский, А.А.Детлаф. Курс физики, т.4, М.: ИВШ. 1967, стр. 89. 3. B. M. Yavorsky, A. A. Detlaf. Physics Course, vol. 4, Moscow: IVSh. 1967, p. 89.

Claims (1)

Translated fromRussian

Комбинированный источник поляризованного излучения, включающий последовательно установленные источники неполяризованного излучения, разделитель ортогональных поляризационных составляющих, формирователь параллельности лучей, вращатель ортогональных поляризационных составляющих излучения и выходной поляризационный фильтр, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введена система пространственных линз-преобразователей плоской волны, которая вместе с разделителем ортогональных поляризационных составляющих излучения, формирователем параллельности лучей, вращателем ортогональных поляризационных составляющих излучения и выходным поляризационным фильтром образуют формирователь-поляризатор излучения, который выполнен соответственно в виде тонкого пакета последовательно установленных и оптически согласованных системы пространственных линз-преобразователей плоской волны, системы разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения, а также системы формирователей параллельности лучей, системы чередующихся пространственно согласующих вращателей ортогональных поляризационных составляющих излучения и выходного поляризационного фильтра и установлен в выходной плоскости источника неполяризаванного излучения. A combined source of polarized radiation, including sequentially installed sources of non-polarized radiation, a separator of orthogonal polarization components, a beam shaper, a rotator of orthogonal polarization components of the radiation and an output polarization filter, characterized in that the system of spatial lenses converters of a plane wave, which together with separator of orthogonal polarization components of radiation, ph a beam parallelizer, a rotator of the orthogonal polarizing radiation components and an output polarizing filter form a radiation shaper-polarizer, which is made, respectively, in the form of a thin packet of sequentially mounted and optically matched systems of spatial plane-wave converters of plane waves, a system of separators of orthogonal polarizing radiation components, and also a shaper system parallelism of rays, systems of alternating spatially matching x rotators orthogonal polarization components of the radiation polarization filter and an output and set in the output plane nepolyarizavannogo radiation source.

Images