Планарный световод



Планарный световод
Планарный световод

 


Владельцы патента RU 2488149:

Афанасьев Денис Михайлович (RU)

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности касается концентраторов солнечной энергии для световодов. Предлагаемый планарный световод состоит из двух оптических клиньев, установленных своими аналогичными рабочими гранями смежно и с зазором относительно друг друга, и светоотклоняющего элемента. При этом зазор между клиньями заполнен оптической средой, а светоотклоняющий элемент может быть расположен над воспринимающей свет рабочей гранью первого оптического клина, под рабочей гранью второго оптического клина, а также в зазоре между клиньями. Техническими результатами изобретения являются высокий коэффициент концентрации солнечной энергии и технологичность изделия. Кроме того, в зависимости от типа устройства (преобразователя или источника света), размещаемого на основаниях клиньев, изобретение может быть использовано, соответственно, как в качестве концентратора, так и в качестве рассеивателя света. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к концентраторам солнечной энергии.

Известен призматический концентратор солнечного света (см. авторское свидетельство №851313, МПК3 G02B 5/04, опубликовано 30.07.1981 г.), представляющий собой оптическую призму с неправильными четырехугольниками в основаниях. Данный концентратор имеет низкий коэффициент концентрации солнечного излучения.

Известны более эффективные концентраторы солнечной энергии (патент US №5.877.874, МПК6 G02B 5/32, опубликован 02.03.1999 г., заявка US 2010/0142891 А1, МПК6 G02B 6/42, опубликована 10.06.2010 г.), в которых за счет использования сложной системы зеркальных коллекторов света увеличено количество собираемого света.

Указанные концентраторы сложны по конструкции, нетехнологичны и, как следствие, имеют значительную стоимость. Кроме того, указанные концентраторы работают при условии их постоянной ориентации на солнце, т.е. для их использования требуется наличие высокоточных сложных систем слежения за солнцем.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является солнечный фотоэлектрический модуль (планарный световод) по патенту RU №2133415, МПК F24J 2/42, опубликован 20.07.1999 г.

Известный планарный световод выполнен в виде оптического клина, на рабочей грани которого, воспринимающей солнечное излучение, установлен светоотклоняющий элемент, представляющий собой решетку из расположенных рядами зеркальных экранов с двухсторонними зеркальными поверхностями.

В известном световоде падающий свет отклоняется зеркалами светоотклоняющего элемента к рабочей грани клина, проникает внутрь последнего, где, испытывая полное внутреннее отражение, концентрируется, в конечном счете, на его основании.

Основным недостатком известного световода, обусловленным потерей значительной части лучей, не испытавших полного внутреннего отражения в оптическом клине, является низкий коэффициент концентрации солнечной энергии.

Задачей предлагаемого изобретения является создание планарного световода с высоким коэффициентом концентрации солнечной энергии.

Основным техническим результатом изобретения является высокий коэффициент концентрации солнечной энергии, кроме того, другим техническим результатом является универсальность применения устройства.

Технические результаты изобретения достигаются за счет того, что планарный световод, содержащий оптический клин и светоотклоняющий элемент, дополнительно содержит второй оптический клин, установленный своей рабочей гранью смежно и с зазором относительно аналогичной рабочей грани первого клина, при этом зазор между клиньями заполнен оптической средой.

Светоотклоняющий элемент может быть расположен над рабочей, воспринимающей свет гранью первого оптического клина, под рабочей гранью второго оптического клина, а также в зазоре между оптическими клиньями.

Кроме того в оптическую среду между клиньями может быть введен люминофор.

В качестве светоотклоняющих элементов могут быть использованы призмы, дифракционные решетки.

На фиг.1 представлен разрез планарного световода, на фиг.2 - принцип работы световода.

Планарный световод содержит оптические клинья 1, 2 с рабочими гранями 3, 4 и основаниями 5, светоотклоняющий элемент 6, оптическую среду 7 с люминофором 8.

Принцип работы световода следующий.

Солнечные лучи, падая на рабочую грань 3 оптического клина 1, частично отражаются, а частично, испытывая преломление на границе раздела, проникают внутрь клина. В зависимости от коэффициента преломления материала клиньев и оптической среды 7 и угла клина лучи, попавшие в клин 1, либо отражаются от его грани 4 (луч I), либо проходят сквозь нее и оптическую среду 7 (лучи II, III), имеющую показатель преломления, меньший, чем показатели преломления оптических клиньев 1 и 2, внутрь клина 2. При этом, вследствие эффекта полного внутреннего отражения лучи, отразившиеся от грани 4 клина 1, попадают в конечном счете на основание 5 оптического клина 1. Лучи, прошедшие в оптический клин 2, проходят через его рабочую грань 3 и попадают на светоотклоняющий элемент 6, отражаясь им обратно в оптические клинья 1 (луч II) и 2 (луч III). Светоотклоняющий элемент 6 выполнен таким образом, что отраженные от него лучи входят в клинья 1 и 2 под углами, обеспечивающими их полное внутреннее отражение внутри клиньев с дальнейшим попаданием их на основания 5 клиньев.

При расположении светоотклоняющего элемента 6 над рабочей гранью 3 оптического клина 1 или в зазоре между оптическими клиньями 1 и 2, угол отклонения изначально рассчитывают таким образом, чтобы лучи, отразившиеся от светоотклоняющего элемента 6, в дальнейшем испытали полное внутреннее отражение в клиньях 1 и 2.

При наличии в оптической среде 7 люминофора 8 солнечные лучи, проходящие через границу раздела клиньев 1 и 2, частично поглощаются люминофором 8 с последующим разнонаправленным переизлучением света, основная часть которого описанным выше образом попадает в конечном счете на основания 5 клиньев 1 и 2.

В предлагаемом устройстве использование двух оптических клиньев позволяет задерживать и доставлять к их основаниям большее количество солнечных лучей, что обеспечивает высокий коэффициент концентрации солнечной энергии.

Кроме того, световод технологичен, а также может быть использован, в зависимости от типа внешнего устройства, размещенного на основаниях клиньев, как в качестве концентратора, так и в качестве рассеивателя света.

1. Планарный световод, включающий оптический клин и светоотклоняющий элемент, отличающийся тем, что содержит второй оптический клин, установленный своей рабочей гранью смежно и с зазором относительно аналогичной рабочей грани первого клина, при этом зазор между клиньями заполнен оптической средой.

2. Планарный световод по п.1, отличающийся тем, что светоотклоняющий элемент расположен над воспринимающей свет рабочей гранью первого оптического клина.

3. Планарный световод по п.1, отличающийся тем, что светоотклоняющий элемент расположен под рабочей гранью второго оптического клина.

4. Планарный световод по п.1, отличающийся тем, что светоотклоняющий элемент расположен в зазоре между оптическими клиньями.

5. Планарный световод по п.1, отличающийся тем, что в оптическую среду введен люминофор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности, может быть использовано в космических телескопах. .

Изобретение относится к области оптической техники и предназначено для визуальных наблюдений и астрофотографических работ с ПЗС-матрицами. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения и позволяет улучшить технические характеристики приемной оптической системы панорамного оптико-электронного прибора.

Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано на транспортных средствах, в частности, автомобилях для отображения путевой, навигационной информации, а также информации о состоянии транспортного средства в поле прямого зрения водителя.

Изобретение относится к космическим радиотелескопам и предназначено для управления формой поверхности космического радиотелескопа. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к активно-импульсным (АИ) оптико-электронным приборам (ОЭП) с регистрацией изображений на базе импульсных ЭОП или телевизионных камер, и может быть использовано в них в качестве осветителя, использующего полупроводниковый лазер с большим углом расходимости излучения, обеспечивающего импульсную подсветку объектов, в том числе на выносных наблюдательных пунктах.

Объектив может быть использован для визуального наблюдения, фото и видео регистрации. Объектив содержит расположенные по ходу лучей четыре компонента: главное зеркало, вторичное зеркало с внутренним отражением, расположенный вблизи плоскости промежуточного изображения третий компонент и оборачивающую систему, состоящую из двух линз, одна из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой стороной ко второй двояковыпуклой линзе. Все преломляющие и отражающие поверхности выполнены сферическими. Третий компонент выполнен в виде двух близко расположенных положительной и отрицательной линз. Показатели преломления и коэффициенты основной средней дисперсии материалов линз, расположенных по ходу лучей, могут удовлетворять соотношению: 1,61<n1<1,67; 1,61<n2<1,67; 1,78<n3<1,91; 1,57<n4<1,65; 1,70<n5<1,81; 54<ν1<61; 55<ν2<64; 22<ν3<41; 33<ν4<55; 40<ν5<54. Положительная линза третьего компонента может быть выполнена двояковыпуклой или в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости промежуточного изображения, а отрицательная линза - в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости промежуточного изображения. Технический результат - расширение рабочего спектрального диапазона, повышение относительного отверстия и увеличение углового поля при сохранении высокого качества изображения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ может быть использован для наблюдения Земли из космоса с использованием матричной телевизионной системы для измерения ориентации визирной оси телекамеры по изображению горизонта Земли с помощью построения местной вертикали. Способ включает одновременное формирование двух полей зрения с коаксиально расположенными линзовым объективом формирования первого поля зрения и двухзеркальной системой формирования второго поля зрения. Перед узкоугольным линзовым объективом 30 по его оси зрения размещают двухзеркальную систему 10 с двумя встречно направленными выпуклыми зеркалами 11 и 12 с отверстиями и светофильтром 20 выравнивания световых потоков за ними. Два выпуклых зеркала 11 и 12 совместно с узкоугольным линзовым объективом 30 формируют периферийное, второе поле зрения, представляющее собой в фокальной плоскости кольцевую зону 13, вплотную примыкающую к изображению узкого поля зрения 14, при этом оба изображения узкого поля и кольцевой зоны проецируют на одну фотоприемную матрицу 40. Технический результат - одновременное наблюдение в одной фокальной плоскости одной фотоприемной матрицей изображений кольцевой зоны и узкого поля зрения. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам коллиматора, работающим в среднем ИК-диапазоне длин волн (для спектрального диапазона от 3 до 5 мкм), и может быть использовано в тепловизионных коллиматорах или в приемных тепловизионных объективах (в обратном ходе лучей) в различных приборах. Объектив коллиматора состоит из трех компонентов, причем первый компонент по ходу лучей выполнен в виде зеркала, обращенного выпуклостью к плоскости предметов, второй компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска с отверстием в центре, обращенного выпуклостью к плоскости предметов, причем его выпуклая поверхность имеет зеркальное внутреннее покрытие и расположен он между первым компонентом и плоскостью предметов, и третьего мениска, обращенного выпуклостью к изображению и расположенного между первым компонентом и изображением, второй и третий компоненты выполнены из селенида цинка, а в первом компоненте зеркальное покрытие нанесено на выпуклую поверхность зеркала. Кроме того, радиус сферической оптической отражающей поверхности зеркала первого компонента по модулю равен радиусу выпуклой поверхности третьего компонента. Технический результат - повышение относительного отверстия, увеличение фокусного расстояния при упрощенной конструкции, повышенной технологичности и высоком качестве изображения. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Зеркально-линзовый объектив состоит по ходу луча из плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, на центральную часть плоской поверхности которой нанесено зеркальное покрытие, зеркала Манжена, обращенного вогнутостью к плоскости предметов, в центре которого выполнено отверстие, и положительного склеенного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости предметов. Плосковыпуклая линза и зеркало Манжена выполнены из одного материала, средняя дисперсия которого находится в интервале 63≥υD≥66. Расстояние от первой линзы до склеенного мениска находится в пределах от 0,35×f′ до 0,45×f′, где: υD - средняя дисперсия (число Аббе) для линии D спектра, а f′ - фокусное расстояние объектива. Технический результат - повышение качества изображения путем снижения хроматизма положения, исправления кривизны изображения и уменьшение габаритов прибора, в котором используется данный объектив. 4 ил., 1 табл.

Спектрометр состоит из входной щели, расположенной в фокальной плоскости объектива и смещенной в меридиональной плоскости относительно его оптической оси, объектива и диспергирующего устройства. Объектив состоит из первого вогнутого зеркала с положительной оптической силой, обращенного вогнутостью к входной щели, второго выпуклого зеркала с отрицательной оптической силой, расположенного между входной щелью и первым зеркалом и обращенного выпуклостью к первому зеркалу, третьего вогнутого зеркала с положительной оптической силой, расположенного за вторым зеркалом и обращенного вогнутостью к входной щели. Диспергирующее устройство включает диспергирующий элемент и плоское зеркало, расположенное под углом 80…90° к падающим на него лучам. Оптические поверхности по крайней мере двух зеркал являются асферическими. Центры кривизны всех зеркал расположены на оптической оси объектива. Первое и второе зеркала - внеосевые фрагменты зеркал. Третье зеркало расположено на оптической оси. Диспергирующий элемент - призма с преломляющим углом 5…30° из материала с показателем преломления 1,4…1,7 и коэффициентом дисперсии для линии е, равным 20…70. Плоское зеркало выполнено в виде отражающего покрытия на второй по ходу луча грани призмы. Технический результат - повышение технологичности, уменьшение габаритов и массы, упрощение юстировки, повышение качества изображения и исправление кривизны спектральных линий. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Система может быть использована при исследовании свойств газовых сред, в том числе, с химическими реакциями, в малых объемах, методами спектроскопии рассеяния или поглощения света. Система включает способные перемещаться в направлении к точке фокуса сборки оптических элементов, каждая из которых содержит два плоских поворотных зеркала в юстировочной головке, обеспечивающей независимый наклон каждого зеркала в двух направлениях, и линзу между ними, установленную на двойном фокусном расстоянии по ходу пучка от измерительного объема. Сборки обеспечивают фокусировку отраженного пучка в той же точке. Одна сборка, содержащая линзу и плоское зеркало или только вогнутое зеркало, направляет лазерный пучок так, что он проходит весь свой путь в обратном направлении, при этом число проходов равно от 4 и более в зависимости от числа установленных сборок оптических элементов. Технический результат - повышение интенсивности полезного сигнала и уменьшение оптических искажений лазерного пучка за счет многократного прохождения лазерного пучка через измерительный объем. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Оптический элемент (2) для коллимирования света из источника (3) света выполнен из единого куска материала и содержит: впускную сторону (5), выполненную с возможностью приема света, выпускную сторону (6), выполненную с возможностью обеспечения излучения коллимированного света, и тело элемента, продолжающееся от впускной стороны (5) до выпускной стороны (6). Тело элемента имеет поперечное сечение, перпендикулярное оптической оси (z), образованное посредством осей x и y, перпендикулярных друг другу. Выпускная сторона (6) имеет овальную форму в поперечном сечении. Оптический элемент (2) имеет радиус y кривизны вдоль оси y больше, чем радиус x кривизны вдоль оси x, благодаря чему распределение коллимированного света, излучаемого из выпускной стороны (6), имеет поперечное сечение овальной формы (CE), перпендикулярное оптической оси (z). Коэффициент преломления тела элемента выше, чем коэффициент преломления окружающей его среды, и радиусы x и y кривизны выбираются таким образом, чтобы соответствовать условию полного внутреннего отражения. Технический результат - обеспечение асимметричного распределения света с увеличенной разностью в ширине пучка в двух перпендикулярных направлениях визирования. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к формирующей изображение оптической системе, датчику для проверки ценных документов с такой оптической системой и к способу отображения точки предмета. Оптическая система имеет плоский анизотропный ретроотражающий участок, который зеркально отражает компоненты излучения в первой плоскости падения, но ретроотражает компоненты излучения во второй плоскости падения. Первый отображающий участок формирует на ретроотражающем участке растянутое в виде линии во второй плоскости падения промежуточное изображение точки предмета. Второй отображающий участок отображает растянутое в виде линии промежуточное изображение в точку изображения. Технический результат - компактность конструкции. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Объектив может использоваться для работы в видимом и ближнем ИК-диапазоне длин волн. Объектив коллиматора содержит первичное зеркало, на первую по ходу лучей поверхность которого нанесено зеркальное покрытие, вторичное зеркало с зеркальным покрытием на кольцевой периферийной части, причем отражающие поверхности зеркал обращены друг к другу, двухлинзовый оптический элемент, установленный за первичным зеркалом со стороны пространства изображений и состоящий по ходу лучей из одиночной отрицательной линзы, обращенной вогнутой поверхностью к пространству изображений, и одиночной двояковыпуклой линзы. Первичное и вторичное зеркала выполнены в виде сплошных плоско-параллельных пластин, на первичном зеркале зеркальное покрытие нанесено в его центральной зоне, периферийная часть - прозрачная. На первой со стороны предмета поверхности в центральной зоне вторичного зеркала расположен тест-объект, выполненный в виде прозрачной марки или перекрестия на непрозрачном фоне. Технический результат - увеличение фокусного расстояния, диаметра выходного зрачка при упрощенной конструкции и повышенной технологичности при сохранении высокого качества изображения. 1 ил., 2 табл.

Телескоп включает корпус (1) с размещенной в нем оптической системой, содержащей главное вогнутое гиперболическое зеркало (2) с центральным отверстием (3), вторичное выпуклое гиперболическое зеркало (4) и фотоприемное устройство (5), установленное в фокальной плоскости телескопа. Корпус (1) снабжен полуцилиндрической солнцезащитной блендой (7), установленной на входном зрачке (6) телескопа с возможностью вращения приводом (8) вокруг оптической оси телескопа. На краях внутренней поверхности полуцилиндрической солнцезащитной бленды (7) установлены солнечные фотоэлементы для подачи сигнала на ее привод (8). Длина L полуцилиндрической солнцезащитной бленды (7) удовлетворяет соотношению: L=D/tgα, см; 7°≤α≤70°; где D - диаметр входного зрачка телескопа, см; α - угловое расстояние между направлениями на центр диска Луны и на ближайший к Луне край диска Солнца. Технический результат - обеспечение систематических высокоточных измерений временных вариаций поверхностных яркостей одновременно темной части лунного диска и светлого узкого серпа Луны. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх