Алгоритм моделювання мікропризмових лінз для трансформації світлових потоків

В.В. Петров, акад. НАН України, Є.Є. Антонов, д-р техн. наук,
С.М. Шанойло, канд. техн. наук

Інститут проблем реєстрації інформації НАН України,
Київ, 03113, Україна, вул. Шпака, 2,
тел. +38 (063) 7300374, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.;
тел. +38 (050) 3312809, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.;
тел. +38 (050) 9987478, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Èlektron. model. 2021, 43(2):03-18

АННОТАЦИЯ

Традиційна фокусуюча лінза Френеля концентрує інтенсивність світла в центр сформо­ваного зображення. Однак іноді необхідно перетворювати паралельний потік променів у світлове коло. Такі трансформуючі плоскі лінзи Френеля часто використовуються в сис­темах обробки сигналів. Наведено алгоритм моделювання мікропризматичних структур Френеля, які формують у фокальній площині рівномірно освітлене коло. Цей алгоритм подібний до алгоритму моделювання, розробленого для створення фокусуючих мікро­призматичних елементів з плоскими кільцевими фокусуючими гранями. Запропоновані структури з дискретною зміною кутів заломлення для трансформації світлових потоків можна легко виготовити методом алмазного різання, який дозволяє отримувати плоскі конусні робочі поверхні високої оптичної якості. Розмір призматичних заломлюючих зон не повинен бути занадто великим для зменшення дискретності сформованих зобра­жень. Тому передбачається створення зон заломлення з декількох однакових малих мікро­призм. Запропоновано модифікований алгоритм моделювання параметрів трансфор­муючої лінзи, який враховує процеси концентрації світла лінзою та звуження світлових по­токів мікропризмами.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

кільцеві мікропризми Френеля, концентратор світлових променів, розрахунок рефракційних зон, моделювання параметрів мікропризм, метод алмазного різання.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Palmer С.A., Loewen E.G. Diffraction Grating Handbook. 7^th New-York: Newport Corporation, 2014, 265 p.
2. Soifer S.A. Computer Optics: Diffractive Optical Elements// Soros Educational Journal, 1999, 4.
3. Koronkevich V.P., Korolkov V.P., Poleschuk A.G. Laser Technologies in Diffractive Optics// Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 1998, 6, рp. 38—46.
4. Poleshchuk A.G., Nasyrov R.K., Asfour J.M. Combined Computer-Generated Hologram for Testing Steep Aspheric Surfaces// Optics Express, 2009, Vol. 17, N. 7, pp. 5420—
5. Liu X.P., Cai X.Y., Chang S.D., Grover S.P., Bifocal Optical System for Distant Object Tracking// Optics  Express, 2005, Vol.13, N. 1, pp.136—141: DOI: 10.1364/OPEX.13. 000136.
6. Korolkov V.P., Nasyrov R.K., Shimansky R.V. Zone-Boundary Optimization for Direct Laser Writing of Continious-Relief Diffractive Optical Elements// Applied Optics, 2008, 45, N. 1, pp. 53—62.
7. Lenkova G.A. High-Efficiency Diffractive Focusing Deflective Element// Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 2015, Vol. 51, pp. 560— https://doi.org/ 10.3103/S8756699015060059.
8. Sokolova E.A. Simulation of Mechanically Ruled Concave Diffraction Gratings by Use of an Original Geometric Theory// Applied Optics, 2004, Vol. 43, N. 1, pp. 20—
9. Volkov A.V., Kazansky N.L., Rybakov O.E. Investigation of Plasma Etching Technology for Obtaining Multi-Level Diffractive Optical Elements// Computer Optics, 1998, 18, pp. 111—114.
10. Antonov E.E., Kryuchyn A.A., Fu M.L., Le Z.C. et al. Microprisms: Optical Parameters and Monitoring. Kyiv: Akademperiodyka, 2015, 146 p. ISBN 978-966-360-284-4.
11. Brinksmeier E., Gläbe R., Schönemann L. Diamond Micro Chiseling of Large-Scale Retroreflective Arrays//Precision Engineering, 2012, Vol. 36, pp. 650—657. https://doi.org/ 10.1016/j.precisioneng. 2012.06.001.
12. Лапшин В.В., Захаревич E.M., Грубый С.В. Машинная обработка линейных негативных матриц для линз Френеля и призм // Известия вузов. Машиностроение, 2016, № 7, с. 60—65.
13. Антонов Е.Е. Алгоритм расчета параметров круговых фокусирующих микроприз­менных структур // Регистрация, хранение и обработка данных, 2012, 14, № 23, с. 38— DOI: 10.35681/1560-9189.2012.14.2.105049.
14. Петров В.В., Антонов E.E., Крючин A.A., Шанойло С.M. Микропризмы в офтальмо­логии. Киев: Наук. думка, 2019, 224 с.
15. Born M., Wolf E. Principle of Optics. 7th ed. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1999.
16. Петров В.В., Антонов Є.Є., Манько Д.Ю. та ін. Моделювання та дослідження параметрів концентраторів світлових потоків// Регистрация, хранение и обработка дан­ных, 2020, 22, № 3, с. 3—13. DOI: 10.35681/1560-9189.2020.22.3.218803.
17. Петров В.В., Антонов E.E., Шанойло С.M. Хроматизм света, дифракция и острота зрения для микропризм Френеля// Там же, 2010, 12, № 1, с. 49—54.
18. Sultanova N., Kasarova S., Nikolov I. Dispersion properties of optical polymers// Acta Phy­sica Polonica A, 2009, Vol. 116, pp. 585—587. URL: http://www.refractiveindexes.info.
19. SOLIDWORKS 2020. URL: http://www.solidworks.com.
20. Software for design and analysis of illumination and optical systems. URL: https://www.lambdares.com/tracepro/

Полный текст: PDF