Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6746
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
F 21S 19/00
H 01S 5/00
(54) ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
(21) Номер заявки: u 20100084
(22) 2010.01.29
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Пеленг" (BY)
(72) Авторы: Кунделева Наталия Ефимов-
на; Михайлов Юрий Тимофеевич;
Петрович Игорь Павлович (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Пеленг" (BY)
(57)
1. Осветительное оптическое устройство, включающее формирующую оптическую
систему, выполненную в виде объектива с положительным фокусным расстоянием, и из-
лучатель, имеющий излучающую поверхность в виде прямоугольной полосы, отличаю-
щееся тем, что излучатель выполнен таким образом, что ширина d и длина w указанной
полосы и расходимости αw и αd пучка излучения излучателя в плоскостях, проходящих
перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину излучающей прямоуголь-
ной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, выбраны
удовлетворяющими соотношениям:
tg(αw/2)/tg(αd/2) < min [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)]
или
tg(αw/2)/tg(αd/2) > max [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)],
где min и max - минимальное и максимальное значения, выбираемые из двух величин в
скобках, βw и βd - расходимости пучка излучения осветительного оптического устройства
в плоскостях, проходящих через геометрическую ось осветительного оптического устрой-
ства через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно
ее длинной стороне соответственно,
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D и пе-
редний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излу-
чающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объектива связаны соотно-
шениями:
BY6746U2010.10.30

2. BY 6746 U 2010.10.30
2
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg(αw/2), 2 tg(αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgd)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
wd
βα−βα
α−α
= ,
.
)2/(tgd)2/(tgw
)2/(tgd)2/(tgw
T
wd
wd
α−α
β−β
=
2. Осветительное оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что излучатель
выполнен таким образом, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<tg(βw/2)/tg(βd/2),
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D и пе-
редний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излу-
чающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объектива связаны соотно-
шениями:
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg (αw/2), 2 tg (αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
d
βα−βα
α
= ,
.
)2/(tgw
)2/(tgw
T
d
d
α
β
=
3. Осветительное оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что излучатель
выполнен таким образом, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)<<tg(αd/2),
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D и пе-
редний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излу-
чающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объектива связаны соотно-
шениями:
D/(|Sf| - ∆) > 2 tg (αd/2),
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где ,
)2/(tg2
1
Q
wβ
=
.
)2/(tg
)2/(tg
T
d
d
α
β
=
4. Осветительное оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что излучатель
выполнен таким образом, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучаю-
щей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и пер-
пендикулярно ее длинной стороне соответственно, выбраны удовлетворяющими
соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<2,
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D объ-
ектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и
фокусное расстояние f' объектива связаны соотношениями:

3. BY 6746 U 2010.10.30
3
D/f'> 0,79,
2 > f'(мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,0166 f') > 0,5.
5. Осветительное оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что излучатель
выполнен таким образом, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучаю-
щей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и пер-
пендикулярно ее длинной стороне соответственно, выбраны удовлетворяющими соотно-
шениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<0,35,
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D объ-
ектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и
фокусное расстояние f' объектива связаны соотношениями:
D/f'>0,5,
2 > f' (мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,04 f') > 0,5.
6. Осветительное оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве
излучателя использован лазерный диод или светодиод.
(56)
1. Патент ЕР 1331709 А1, МПК H 01S 5/00, 2004.
2. Патент BY 4020, МПК F 21S 2/00, 2007 (прототип).
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к освети-
тельным оптическим устройствам, и может быть использована для создания источников
направленного излучения для освещения местности.
Известно [1] осветительное оптическое устройство (ООУ) с использованием излучате-
ля, у которого расходимости пучка излучения различны в взаимно перпендикулярных
плоскостях. Оно включает излучатель и формирующую оптическую систему, включаю-
щую коллимирующую линзу для приема излучения, две ортогональные цилиндрические
линзы с общей фокальной плоскостью, выпуклую положительную линзу, имеющую фокус
в общей фокальной плоскости. ООУ [1] позволяет получить пучок излучения с необходи-
мыми расходимостями в 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.
Более простая конструкция ООУ описана в [2], являющаяся наиболее близкой по тех-
нической сущности и достигаемому результату и выбранная в качестве прототипа.
ООУ [2] включает формирующую оптическую систему, выполненную в виде объекти-
ва с положительным фокусным расстоянием, и излучатель, имеющий излучающую по-
верхность в виде прямоугольной полосы, ширина которой пренебрежимо мала по
сравнению с длиной.
При выборе параметров формирующей оптической системы, излучателя с опреде-
ленными геометрическими характеристиками указанной излучающей поверхности и с
определенными пространственно-энергетическими характеристиками пучка излучения,
связанными определенными соотношениями друг с другом и пространственно-
энергетическими характеристиками пучка излучения ООУ, реализована простая кон-
струкция ООУ.
Однако ООУ [2] возможно реализовать только при условии, что ширина излучающей
поверхности излучателя в виде прямоугольной полосы пренебрежимо мала по сравнению
с ее длиной.

4. BY 6746 U 2010.10.30
4
Задачей полезной модели является упрощение конструкции ООУ при использовании
излучателя, имеющего любые соотношения ширины и длины излучающей поверхности в
виде прямоугольной полосы.
Сущность полезной модели заключается в том, что в осветительном оптическом
устройстве, включающем формирующую оптическую систему, выполненную в виде объ-
ектива с положительным фокусным расстоянием, и излучатель, имеющий излучающую
поверхность в виде прямоугольной полосы, в отличие от прототипа, излучатель выполнен
таким образом, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и αd пучка
излучения излучателя в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучающей по-
верхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпенди-
кулярно ее длинной стороне соответственно, выбраны удовлетворяющими соотношениям:
tg (αw/2)/tg(αd/2) < min [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)]
или
tg (αw/2)/tg (αd/2) > max [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)],
где min и max - минимальное и максимальное значения, выбираемые из двух величин в
скобках, βw и βd - расходимости пучка излучения осветительного оптического устройства
в плоскостях, проходящих через геометрическую ось осветительного оптического устрой-
ства через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно
ее длинной стороне соответственно,
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D и пе-
редний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излу-
чающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объектива связаны соотно-
шениями:
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg (αw/2), 2 tg (αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgd)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
wd
βα−βα
α−α
= ,
.
)2/(tgd)2/(tgw
)2/(tgd)2/(tgw
T
wd
wd
α−α
β−β
=
Осветительное оптическое устройство возможно реализовать таким образом, что из-
лучатель выполнен так, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<tg(βw/2)/tg(βd/2),
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D и пе-
редний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излу-
чающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объектива связаны
соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg (αw/2), 2 tg (αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
d
βα−βα
α
= ,
.
)2/(tgw
)2/(tgw
T
d
d
α
β
=
Осветительное оптическое устройство возможно реализовать таким образом, что из-
лучатель выполнен так, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя выбраны удовлетворяющими соотношениям:

5. BY 6746 U 2010.10.30
5
d/w<<l и tg(αw/2)<<tg(αd/2),
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D и пе-
редний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излу-
чающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объектива связаны
соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > 2 tg (αd/2),
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где ,
)2/(tg2
1
Q
wβ
=
.
)2/(tg
)2/(tg
T
d
d
α
β
=
Осветительное оптическое устройство возможно реализовать таким образом, что из-
лучатель выполнен так, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучаю-
щей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и пер-
пендикулярно ее длинной стороне, соответственно, выбраны удовлетворяющими соотно-
шениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<2,
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D объ-
ектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и
фокусное расстояние f' объектива связаны соотношениями:
D/f'> 0,79,
2 > f'(мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,0166 f') > 0,5.
Осветительное оптическое устройство возможно реализовать таким образом, что из-
лучатель выполнен так, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучаю-
щей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и пер-
пендикулярно ее длинной стороне, соответственно, выбраны удовлетворяющими соотно-
шениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<0,35,
а формирующая оптическая система выполнена так, что диаметр входного зрачка D объ-
ектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и
фокусное расстояние f' объектива связаны соотношениями:
D/f'>0,5,
2 > f' (мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,04 f') > 0,5.
Осветительное оптическое устройство возможно реализовать таким образом, что в ка-
честве излучателя использован лазерный диод или светодиод.
Выполнение излучателя, имеющего излучающую поверхность в виде прямоугольной
полосы, таким образом, что ширина d и длина w указанной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя в плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучаю-
щей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и пер-
пендикулярно ее длинной стороне соответственно, выбраны удовлетворяющими соотно-
шениям:
tg (αw/2)/tg(αd/2) < min [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)]
или
tg (αw/2)/tg (αd/2) > max [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)],

6. BY 6746 U 2010.10.30
6
где min и max - минимальное и максимальное значения, выбираемые из двух величин в
скобках, βw и βd - расходимости пучка излучения ООУ в плоскостях, проходящих через
геометрическую ось ООУ через середину излучающей прямоугольной полосы парал-
лельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, позволяет использовать
формирующую оптическую систему с положительным фокусным расстоянием для фор-
мирования освещающего пучка ООУ с заданными расходимостями при разных соотно-
шениях ширины и длины излучающей поверхности излучателя.
Выполнение формирующей оптической системы со следующей связью параметров,
определенной соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg (αw/2), 2 tg (αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgd)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
wd
βα−βα
α−α
= ,
,
)2/(tgd)2/(tgw
)2/(tgd)2/(tgw
T
wd
wd
α−α
β−β
=
позволяет, во-первых, полностью использовать весь поток излучения излучателя, во-
вторых, получить заданные расходимости пучка излучения ООУ в плоскостях, проходя-
щих через геометрическую ось ООУ через середину излучающей прямоугольной полосы
параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне, и, соответственно, создать простую
конструкцию ООУ при использовании излучателя, имеющего разные соотношения шири-
ны и длины излучающей поверхности в виде прямоугольной полосы.
Возможная реализация ООУ таким образом, что излучатель выполнен так, что ширина
d и длина w указанной полосы и расходимости αw и αd пучка излучения излучателя вы-
браны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<tg(βw/2)/tg(βd/2),
и возможное выполнение формирующей оптической системы таким образом, что диаметр
входного зрачка D и передний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его пе-
реднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объек-
тива связаны соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg (αw/2), 2 tg (αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
d
βα−βα
α
= ,
,
)2/(tgw
)2/(tgw
T
d
d
α
β
=
позволяет упростить оптическую схему формирующей оптической системы.
Возможная реализация ООУ таким образом, что излучатель выполнен так, что ширина
d и длина w указанной полосы и расходимости αw и αd пучка излучения излучателя вы-
браны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)<<tg(αd/2),
и возможное выполнение формирующей оптической системы таким образом, что диаметр
входного зрачка D и передний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его пе-
реднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объек-
тива связаны соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > 2 tg (αd/2),
2 > f'/Q > 0,5,

7. BY 6746 U 2010.10.30
7
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где ,
)2/(tg2
1
Q
wβ
=
,
)2/(tg
)2/(tg
T
d
d
α
β
=
позволяет упростить оптическую схему формирующей оптической системы при исполь-
зовании излучателя, имеющего ширину d излучающей поверхности в виде прямоугольной
полосы значительно меньше ее длины w и имеющего расходимость αw пучка излучения
излучателя в плоскости, проходящей перпендикулярно ее излучающей поверхности через
середину излучающей прямоугольной полосы параллельно ее длинной стороне, значи-
тельно меньшую расходимости αd пучка излучения излучателя в плоскости, проходящей
перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину излучающей прямоуголь-
ной полосы перпендикулярно ее длинной стороне.
Возможная реализация ООУ таким образом, что излучатель выполнен так, что ширина
d и длина w указанной полосы и расходимости αw и αd пучка излучения излучателя в
плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину
излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне
соответственно, выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<2,
и возможное выполнение формирующей оптической системы таким образом, что диаметр
входного зрачка D объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей по-
верхности излучателя и фокусное расстояние f' объектива связаны соотношениями:
D/f'> 0,79,
2 > f'(мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,0166 f') > 0,5,
позволяет упростить оптическую схему формирующей оптической системы прожектор-
ных систем с расходимостью пучка излучения ~1° при использовании в качестве излуча-
теля лазерного диода.
Возможная реализация ООУ таким образом, что излучатель выполнен так, что ширина
d и длина w указанной полосы и расходимости αw и αd пучка излучения излучателя в
плоскостях, проходящих перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину
излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне
соответственно, выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<0,35,
и возможное выполнение формирующей оптической системы таким образом, что диаметр
входного зрачка D объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей по-
верхности излучателя и фокусное расстояние f' объектива связаны соотношениями:
D/f'>0,5,
2 > f' (мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,04 f') > 0,5,
позволяет упростить оптическую схему формирующей оптической системы для оптиче-
ских систем накачки лазеров при использовании в качестве излучателя лазерного диода.
Возможная реализация ООУ с использованием в качестве излучателя лазерного диода
или светодиода позволяет упростить конструкцию ООУ.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фигуре представлена оптическая схема ООУ.
ООУ включает в себя излучатель 1 и формирующую оптическую систему, выполнен-
ную в виде объектива 2 с положительным фокусным расстоянием f'. Излучатель 1 имеет
излучающую поверхность (показана на фигуре в проекции) в виде прямоугольной полосы,

8. BY 6746 U 2010.10.30
8
ширина которой равна d, а длина равна w. В качестве длины w выбиралась большая сто-
рона указанной прямоугольной полосы.
Излучатель 1 установлен в ООУ так, что его излучающая поверхность перпендику-
лярна геометрической оси ООУ, проходящей вдоль оптической оси объектива 2.
ООУ создает пучок излучения с расходимостью в плоскостях, проходящих через гео-
метрическую ось ООУ через середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и
перпендикулярно ее длинной стороне, βw и βd соответственно.
Возможность осуществления ООУ по п. 1 формулы.
Возможность осуществления ООУ проверялась при помощи автоматизированной си-
стемы проектирования оптических систем (ОПАЛ). С использованием ОПАЛ проводился
расчет хода реальных лучей, проходящих через заданные оптические поверхности. Из-
вестно, что характеристики изготовленных оптических систем, расчет которых проводил-
ся с помощью ОПАЛ, показывают соответствие расчетным характеристикам.
В расчете использовалась формирующая оптическая система, выполненная в виде
объектива 2 с положительным фокусным расстоянием. Исходные данные для расчета:
длина волны излучения λ = 0,803 мкм, заданная расходимость пучка излучения ООУ в го-
ризонтальной плоскости равна βw = l,5°, а в вертикальной плоскости равна βd = 0,75°.
Так как в качестве длины w выбиралась большая сторона излучающей прямоугольной
полосы излучателя 1, то отношение длины и ширины w/d излучающей поверхности излу-
чателя всегда больше 1. Выбирая при использовании исходных данных расходимости αw и
αd из соотношений
tg (αw/2)/tg(αd/2) < min [w/d>1, tg(βw/2)/tg(βd/2)=2],
или
tg (αw/2)/tg (αd/2) > max [w/d>1, tg(βw/2)/tg(βd/2)=2],
получается условие tg(αw/2)/tg(αd/2)<1÷2, что позволяет использовать многие источ-
ники излучения.
В дальнейшем для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности
излучателя от 1 до 200 (что соответствует бесконечности) находятся параметры форми-
рующей оптической системы, а именно диаметр входного зрачка D, передний фокальный
отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности
излучателя, фокусное расстояние f' объектива, связанные соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg (αw/2), 2 tg (αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgd)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
wd
βα−βα
α−α
= ,
.
)2/(tgd)2/(tgw
)2/(tgd)2/(tgw
T
wd
wd
α−α
β−β
=
При этом для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности излу-
чателя от 1 до 200, с определенными параметрами формирующей оптической системы D, Sf,
∆, f', определяемых предыдущими выражениями (как равенствами, так и неравенствами), с
использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, проходящих через форми-
рующую оптическую систему, который показывает получение заданных выходных харак-
теристик ООУ, а именно, во-первых, полностью используется весь поток излучения
излучателя, во-вторых, получается заданная расходимость пучка излучения ООУ в плоско-
стях, проходящих через геометрическую ось ООУ через середину излучающей прямоуголь-
ной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне, и, соответственно,
создается простая конструкция ООУ при использовании излучателя, имеющего разные со-
отношения ширины и длины излучающей поверхности в виде прямоугольной полосы.

9. BY 6746 U 2010.10.30
9
Проведенные расчеты показывают возможность создания ООУ с заданной расходимо-
стью освещающего пучка при разных соотношениях ширины и длины излучающей по-
верхности излучателя и, таким образом, подтверждают возможность осуществления
полезной модели и возможность получения при осуществлении полезной модели техниче-
ского результата, который указан в разделе "Сущность полезной модели" для независимо-
го пункта формулы полезной модели.
Возможность осуществления ООУ по п. 2 формулы.
Возможность реализации ООУ при условии, что излучатель выполнен так, что ширина
d и длина w излучающей поверхности в виде прямоугольной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<tg(βw/2)/tg(βd/2),
при возможном выполнении формирующей оптической системы таким образом, что диа-
метр входного зрачка D и передний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его
переднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объ-
ектива связаны соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg (αw/2), 2 tg (αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
d
βα−βα
α
= ,
,
)2/(tg
)2/(tg
T
d
d
α
β
=
проверялась при помощи автоматизированной системы проектирования оптических си-
стем (ОПАЛ). С использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, прохо-
дящих через заданные оптические поверхности.
В расчете использовалась формирующая оптическая система, выполненная в виде
объектива 2 с положительным фокусным расстоянием. Исходные данные для расчета:
длина волны излучения λ = 0,803 мкм, заданная расходимость пучка излучения ООУ в го-
ризонтальной плоскости равна βw = l,5°, а в вертикальной плоскости равна βd = 0,75°.
Так как в качестве длины w выбиралась большая сторона излучающей прямоугольной
полосы излучателя 1, то отношение длины и ширины w/d излучающей поверхности излу-
чателя близко к бесконечности. Выбирая при использовании исходных данных расходи-
мости aw и ad из соотношений
tg (αw/2)/ tg (αd/2) < min [w/d→∞, tg(βw/2) / tg (βd/2) = 2]
или
tg (αw/2)/ tg (αd/2) > max [w/d→∞, tg(βw/2) / tg (βd/2) = 2],
получается условие tg(αw/2)/tg(αd/2)< 2, что позволяет использовать многие источники из-
лучения.
В дальнейшем для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности
излучателя 100 и 200 (что соответствует бесконечности) находятся параметры формиру-
ющей оптической системы, а именно диаметр входного зрачка D, передний фокальный
отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности
излучателя, фокусное расстояние f' объектива, связанные соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > max [2 tg (αw/2), 2 tg (αd/2)],
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где
)2/(tg)2/(tg)2/(tg)2/(tg
)2/(tgw
2
1
Q
dwwd
d
βα−βα
α
= ,

10. BY 6746 U 2010.10.30
10
.
)2/(tgw
)2/(tgw
T
d
d
α
β
=
При этом для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности из-
лучателя 100 и 200, с определенными параметрами формирующей оптической системы D,
Sf, ∆, f', определяемых предыдущими выражениями (как равенствами, так и неравенства-
ми), с использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, проходящих через
формирующую оптическую систему, который показывает как получение заданных вы-
ходных характеристик ООУ, так и упрощение оптической схемы формирующей оптиче-
ской системы.
Проведенные расчеты показывают возможность создания ООУ с заданной расходимо-
стью освещающего пучка при соотношениях ширины и длины излучающей поверхности
излучателя d/w<<l и соотношениях параметров расходимости tg (αw/2)/ tg (αd/2) < tg(βw/2)
/ tg (βd/2) и, таким образом, подтверждают возможность осуществления полезной модели
и возможность получения при осуществлении полезной модели технического результата,
который указан в разделе "Сущность полезной модели" для 2-го (зависимого) пункта
формулы полезной модели.
Возможность осуществления ООУ по п. 3 формулы.
Возможность реализации ООУ при условии, что излучатель выполнен так, что ширина
d и длина w излучающей поверхности в виде прямоугольной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)<<tg(αd/2),
при возможном выполнении формирующей оптической системы таким образом, что диа-
метр входного зрачка D и передний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его
переднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объ-
ектива связаны соотношениями:
D/(|Sf| - ∆) > 2 tg (αd/2),
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где ,
)2/(tg2
1
Q
wβ
=
,
)2/(tg
)2/(tg
T
d
d
α
β
=
проверялась при помощи автоматизированной системы проектирования оптических си-
стем (ОПАЛ). С использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, прохо-
дящих через заданные оптические поверхности.
В расчете использовалась формирующая оптическая система, выполненная в виде
объектива 2 с положительным фокусным расстоянием. Исходные данные для расчета:
длина волны излучения λ = 0,803 мкм, заданная расходимость пучка излучения ООУ в го-
ризонтальной плоскости равна βw = l,5°, а в вертикальной плоскости, равна βd = 0,75°.
Так как в качестве длины w выбиралась большая сторона излучающей прямоугольной
полосы излучателя 1, то отношение длины и ширины w/d излучающей поверхности излу-
чателя близко к бесконечности. Выбираем при использовании исходных данных расходи-
мости αw и αd из соотношений
tg(αw/2)<<tg(αd/2).
В дальнейшем для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности
излучателя 100 и 200 (что соответствует бесконечности) находятся параметры формиру-
ющей оптической системы, а именно диаметр входного зрачка D, передний фокальный
отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности
излучателя, фокусное расстояние f' объектива, связанные соотношениями:

11. BY 6746 U 2010.10.30
11
D/(|Sf| - ∆) > 2 tg (αd/2),
2 > f'/Q > 0,5,
2 > |∆| / f' Т > 0,5,
где ,
)2/(tg2
1
Q
wβ
=
.
)2/(tg
)2/(tg
T
d
d
α
β
=
При этом для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности из-
лучателя 100 и 200, с определенными параметрами формирующей оптической системы D,
Sf, ∆, f', определяемых предыдущими выражениями (как равенствами, так и неравенства-
ми), с использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, проходящих через
формирующую оптическую систему, который показывает как получение заданных вы-
ходных характеристик ООУ, так и упрощение оптической схемы формирующей оптиче-
ской системы при использовании излучателя, имеющего ширину d излучающей
поверхности в виде прямоугольной полосы значительно меньше ее длины w и имеющего
расходимость αw пучка излучения излучателя в плоскости, проходящей перпендикулярно
ее излучающей поверхности через середину излучающей прямоугольной полосы парал-
лельно ее длинной стороне, значительно меньшую расходимости αd пучка излучения из-
лучателя в плоскости, проходящей перпендикулярно ее излучающей поверхности через
середину излучающей прямоугольной полосы перпендикулярно ее длинной стороне.
Проведенные расчеты показывают возможность создания ООУ с заданной расходимо-
стью освещающего пучка при соотношениях ширины и длины излучающей поверхности
излучателя d/w<<l и соотношениях параметров расходимости tg (αw/2)<< tg (αd/2) и, таким
образом, подтверждают возможность осуществления полезной модели и возможность по-
лучения при осуществлении полезной модели технического результата, который указан в
разделе "Сущность полезной модели" для 3-го (зависимого) пункта формулы полезной
модели.
Возможность осуществления ООУ по п. 4 формулы.
Возможность реализации ООУ при условии, что излучатель выполнен так, что ширина
d и длина w излучающей поверхности в виде прямоугольной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<2,
при возможном выполнении формирующей оптической системы таким образом, что диа-
метр входного зрачка D и передний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его
переднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объ-
ектива связаны соотношениями:
D/f' > 0,79,
2 > f' (мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,0166 f') > 0,5,
проверялась при помощи автоматизированной системы проектирования оптических си-
стем (ОПАЛ). С использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, прохо-
дящих через заданные оптические поверхности.
В расчете использовалась формирующая оптическая система, выполненная в виде
объектива 2 с положительным фокусным расстоянием. Исходные данные для расчета:
длина волны излучения λ = 0,803 мкм, заданная расходимость пучка излучения ООУ в го-
ризонтальной плоскости равна βw = l,5°, а в вертикальной плоскости равна βd = 0,75°.
Так как в качестве длины w выбиралась большая сторона излучающей прямоугольной
полосы излучателя 1, то отношение длины и ширины w/d излучающей поверхности излу-
чателя близко к бесконечности. Выбираем при использовании исходных данных расходи-

12. BY 6746 U 2010.10.30
12
мости αw и αd из соотношений, всегда выполняющихся в настоящее время для излучения
лазерных диодов:
tg(αw/2)/tg(αd/2)<2.
В дальнейшем для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности
излучателя 100 и 200 (что соответствует бесконечности) находятся параметры формиру-
ющей оптической системы, а именно диаметр входного зрачка D, передний фокальный
отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности
излучателя, фокусное расстояние f' объектива, связанные соотношениями:
D/ f' > 0,79,
2 > f' (мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,0166 f') > 0,5.
При этом для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности из-
лучателя 100 и 200, с определенными параметрами формирующей оптической системы D,
Sf, ∆, f', определяемых предыдущими выражениями (как равенствами, так и неравенства-
ми), с использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, проходящих через
формирующую оптическую систему, который показывает как получение заданных вы-
ходных характеристик ООУ, так и упрощение оптической схемы формирующей оптиче-
ской системы прожекторных систем с расходимостью пучка излучения ~1° при
использовании в качестве излучателя лазерного диода.
Проведенные расчеты показывают возможность создания ООУ с заданной расходимо-
стью освещающего пучка при соотношениях ширины и длины излучающей поверхности
излучателя d/w<<l и соотношениях параметров расходимости tg (αw/2)/tg(αd/2)<2 и, таким
образом, подтверждают возможность осуществления полезной модели и возможность по-
лучения при осуществлении полезной модели технического результата, который указан в
разделе "Сущность полезной модели" для 4-го (зависимого) пункта формулы полезной
модели.
Возможность осуществления ООУ по п. 5 формулы.
Возможность реализации ООУ при условии, что излучатель выполнен так, что ширина
d и длина w излучающей поверхности в виде прямоугольной полосы и расходимости αw и
αd пучка излучения излучателя выбраны удовлетворяющими соотношениям:
d/w<<l и tg(αw/2)/tg(αd/2)<0,35,
при возможном выполнении формирующей оптической системы таким образом, что диа-
метр входного зрачка D и передний фокальный отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его
переднего фокуса до излучающей поверхности излучателя и фокусное расстояние f' объ-
ектива связаны соотношениями:
D/ f' > 0,5,
2 > f' (мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,04 f') > 0,5,
проверялась при помощи автоматизированной системы проектирования оптических си-
стем (ОПАЛ). С использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, прохо-
дящих через заданные оптические поверхности.
В расчете использовалась формирующая оптическая система, выполненная в виде
объектива 2 с положительным фокусным расстоянием. Исходные данные для расчета:
длина волны излучения λ = 0,803 мкм, заданная расходимость пучка излучения ООУ в го-
ризонтальной плоскости равна βw = l,5°, а в вертикальной плоскости равна βd = 0,75°.
Так как в качестве длины w выбиралась большая сторона излучающей прямоугольной
полосы излучателя 1, то отношение длины и ширины w/d излучающей поверхности излу-
чателя близко к бесконечности. Выбираем при использовании исходных данных расходи-
мости αw и αd из соотношений, выполняющихся в настоящее время для накачки
твердотельных лазеров излучением лазерных диодов:

13. BY 6746 U 2010.10.30
13
tg (αw/2)/ tg (αd/2) < 0,35.
В дальнейшем для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности
излучателя 100 и 200 (что соответствует бесконечности) находятся параметры формиру-
ющей оптической системы, а именно диаметр входного зрачка D, передний фокальный
отрезок Sf объектива, расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности
излучателя, фокусное расстояние f' объектива, связанные соотношениями:
D/ f'> 0,5,
2 > f' (мм)/15,0 > 0,5,
2 > |∆| /(0,04 f') > 0,5.
При этом для каждого отношения длины и ширины w/d излучающей поверхности из-
лучателя 100 и 200, с определенными параметрами формирующей оптической системы D,
Sf, ∆, f', определяемых предыдущими выражениями (как равенствами, так и неравенства-
ми), с использованием ОПАЛ проводился расчет хода реальных лучей, проходящих через
формирующую оптическую систему, который показывает как получение заданных вы-
ходных характеристик ООУ, так и упрощение оптической схемы формирующей оптиче-
ской системы для оптических систем накачки лазеров при использовании в качестве
излучателя лазерного диода.
Проведенные расчеты показывают возможность создания ООУ с заданной расходимо-
стью освещающего пучка при соотношениях ширины и длины излучающей поверхности
излучателя d/w<<l и соотношениях параметров расходимости tg(αw/2)/tg(αd/2)<0,35 и, та-
ким образом, подтверждают возможность осуществления полезной модели и возможность
получения при осуществлении полезной модели технического результата, который указан
в разделе "Сущность полезной модели" для 5-го (зависимого) пункта формулы полезной
модели.
Возможность осуществления ООУ по п. 6 формулы.
Возможная реализация ООУ с использованием в качестве излучателя лазерного диода
или светодиода позволяет выбрать ширину d и длину w излучающей поверхности в виде
прямоугольной полосы и расходимости αw и αd пучка излучения излучателя удовлетворя-
ющими соотношениям:
tg (αw/2)/tg(αd/2) < min [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)]
или
tg (αw/2)/tg (αd/2) > max [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)],
что ввиду простоты схемы питания лазерного диода или светодиода упростит конструк-
цию ООУ, подтверждает возможность осуществления полезной модели и возможность
получения при осуществлении полезной модели технического результата, который указан
в разделе "Сущность полезной модели" для 6-го (зависимого) пункта формулы полезной
модели.
В конкретном исполнении ООУ включает в себя излучатель 1, в качестве которого ис-
пользуется лазерный диод (ЛД) с длиной волны излучения λ = 0,803 мкм, и формирую-
щую оптическую систему, выполненную в виде объектива 2 с положительным фокусным
расстоянием f'. ООУ обеспечивает заданные расходимости пучка излучения в плоскостях,
проходящих через геометрическую ось ООУ через середину излучающей прямоугольной
полосы ЛД параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно, в гори-
зонтальной плоскости равную βw = l,5°, а в вертикальной плоскости равную βd = 0,75°.
ЛД 1 имеет излучающую поверхность (показана на фигуре в проекции) в виде прямо-
угольной полосы, ширина d которой равна 1 мкм, а длина w равна 200 мкм. ЛД 1 установ-
лен в ООУ так, что его излучающая поверхность перпендикулярна геометрической оси
ООУ, проходящей вдоль оптической оси объектива 2. Расходимость пучка излучения ЛД
равна (по уровню 0,5 от максимального значения плотности мощности): αw = 6,75° и
αd = 43° в плоскостях, проходящих перпендикулярно излучающей поверхности ЛД через

14. BY 6746 U 2010.10.30
14
середину излучающей прямоугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной
стороне соответственно, что обеспечивает выполнение условия:
tg (αw/2)/tg(αd/2) = 0,15 < 2 = min [w/d, tg(βw/2)/tg(βd/2)].
Объектив 2 имеет выходной зрачок D = 5,3 мм, передний фокальный отрезок Sf объек-
тива 2 равен 5,56 мм, фокусное расстояние f' положительное и равно 8,8 мм для длины
волны излучения 0,803 мкм. ЛД 1 находится на расстоянии |∆| = 0,14 мм от переднего фо-
куса объектива 2.
Диаметр входного зрачка D и передний фокальный отрезок Sf объектива, фокусное
расстояние его f' и расстояние ∆ от его переднего фокуса до излучающей поверхности ЛД
связаны соотношениями:
D/(|Sf|-∆) = 0,97>0,3 = max[2tg(αw/2), 2tg(αd/2)],
2>(f' = 8,8 мм)/(15,0 мм) > 0,5,
2 > |∆ = 0,14 мм| / (f' = 8,8 мм) (T = 0,0166) > 0,5.
ООУ работает следующим образом.
ЛД 1 излучает с поверхности в виде прямоугольной полосы, имеющей ширину d и
длину w, пучок излучения с λ = 0,803 мкм и с расходимостью αw и αd в плоскостях, про-
ходящих перпендикулярно ее излучающей поверхности через середину излучающей пря-
моугольной полосы параллельно и перпендикулярно ее длинной стороне соответственно.
Объектив 2 принимает и преобразует этот поток излучения в пучок излучения ООУ с
расходимостью βw и βd в плоскостях, проходящих через геометрическую ось ООУ через
середину излучающей прямоугольной полосы ЛД 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 для формирования пучка
излучения с заданными расходимостями в взаимно перпендикулярных плоскостях при ис-
пользовании излучателя, имеющего любые соотношения ширины и длины излучающей
поверхности в виде прямоугольной полосы.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.