R Z E C Z P O S P O L IT A PO L SK A (12) OPIS PATENTOWY ( 1 9 ) PL (11) 172274 U rząd Patentow y R zeczypospolitej P olskiej (21) N u m er zgłoszenia: 309183 (2 2 ) D ata zg ło szen ia 20.12.1993 (86) D ata i num er zgłoszenia m iędzynarodow ego 20.12.1993, PCT/CZ93/00031 (87) D ata i num er publikacji zgłoszenia m iędzynarodow ego 07.07.1994, WO94/15143, PCT Gazette nr 15/94 (13) B1 (51) In t.c l.6 F21V 13/04 F21V 7/09 F21M 1/00 (54) System oświetleniowy do opraw oświetleniowych, projektorów i powiększalników; (30) Pierwszeństwo: 21.12.1992,CZ,PV 3780-92 (73)Uprawniony z patentu: Hanecka Miroslav, Dub nad Moravou, CZ (43) Zgłoszenie ogłoszono: 18.09.1995 BUP 19/95 (72) Twórca wynalazku: Miroslav Hanecka, Dub nad Moravou, CZ (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.08.1997 WUP 08/97 (74) Pełnomocnik: Rozbicka Eleonora, "łnterpat" Biuro Ochrony Własności Intelektualnej PL 172274 B1 (57)1 System oświetleniowy do opraw oświetleniowych, projektorów i powiększalników składający się ze źródła światła, pomocniczego zwieiciadła, głównego zwierciadła i rastrowej soczewki ze skupiającymi elementami optycznymi, które kierują promienie świetlne wychodzące ze źródła światła na żądaną płaszczyznę, gdzie tworzą one plamkę świetlną, znamienny tym, że odbijający obszar głównego zwierciadła (3)jest utworzony jako raster z wklęsłych zwierciadeł sferycznych (31), których wierzchołki (32) są umieszczone na powierzchni o kształcie wycinka obrotowego stożka, którego osią obrotu jest jego oś optyczna (O 1), przy czym oś optyczna (O 1) głównego zwieiciadła (3) pokrywa się z główną osią optyczną (O), na której usytuowany jest zarówno środek źródła światła (1), jak 1zwierciadło pomocnicze (2). przy czym poszczególne obszary odbijające wklęsłych zwierciadeł sferycznych (31) mają ogniskową i pochylenie ich osi optycznych (30) takie, by zapewniona była projekcja obrazu źródła światła (1) do wierzchołków (42) geometrycznie odpowiednich soczewek (41) rastrowej soczewki (4), a poszczególne soczewki (41) rzucają obrazy odpowiednich elementarnych powierzchni wklęsłego zwierciadła sferycznego (31) na żądaną płaszczyznę plamki świetlnej (6) Fig 1
System oświetleniowy do opraw oświetleniowych, projektorów i powiększalników Zastrzeżenia patentowe 1. System oświetleniowy do opraw oświetleniowych, projektorów i powiększalników składający się ze źródła światła, pomocniczego zwierciadła, głównego zwierciadła i rastrowej soczewki ze skupiającymi elementami optycznymi, które kierują promienie świetlne wychodzące ze źródła światła na żądaną płaszczyznę, gdzie tworzą one plamkę świetlną, znamienny tym, że odbijający obszar głównego zwierciadła (3) jest utworzony jako raster z wklęsłych zwierciadeł sferycznych (31), których wierzchołki (32) są umieszczone na powierzchni o kształcie wycinka obrotowego stożka, którego osią obrotu jest jego oś optyczna (O,), przy czym oś optyczna (Oj) głównego zwierciadła (3) pokrywa się z główną osią optyczną (O), na której usytuowany jest zarówno środek źródła światła (1), jak i zwierciadło pomocnicze (2), przy czym poszczególne obszary odbijające wklęsłych zwierciadeł sferycznych (31) mają ogniskową i pochylenie ich osi optycznych (30) takie, by zapewniona była projekcja obrazu źródła światła (1) do wierzchołków (42) geometrycznie odpowiednich soczewek (41) rastrowej soczewki (4), a poszczególne soczewki (41) rzucają obrazy odpowiednich elementarnych powierzchni wklęsłego zwierciadła sferycznego (31) na żądaną płaszczyznę plamki świetlnej (6). 2. System oświetleniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że projekcja w kierunku głównej osi optycznej (O) każdego wklęsłego zwierciadła sferycznego (31) głównego zwierciadła (3) w urojoną płaszczyznę, która jest prostopadła do głównej osi optycznej (O), odpowiada kształtowi plamki świetlnej (6), przy czym wklęsłe zwierciadła sferyczne (31) stykają się ściśle ze sobą przy swych ściankach bocznych, a kształt i wielkość każdej oddzielnej soczewki (41) rastrowej soczewki (4) odpowiada kształtowi i wielkości zobrazowanego pola źródła światła (1), gdzie każdy obraz źródła światła (1) utworzony przez indywidualne wklęsłe zwierciadło sferyczne (31) jest rzucany przez soczewkę (41), której usytuowanie w soczewce rastrowej (4) geometrycznie odpowiada usytuowaniu wklęsłego zwierciadła sferycznego (31) w głównym zwierciadle (3), przy czym soczewki (41) mają taki sam kształt i rozmiar oraz ściśle stykają się ze sobą przy swych ściankach bocznych. 3. System oświetleniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wklęsłe zwierciadła sferyczne (31) sąumieszczone w obszarach, gdzie grupa wklęsłych zwierciadeł sferycznych (31) jednego obszaru ma taki sam promień krzywizny, który różni się od promienia krzywizny grupy wklęsłych zwierciadeł sferycznych (31) innego obszaru. 4. System oświetleniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że soczewki (41) są u m i- eszczone w obszarach, gdzie grupa soczewek (41) w jednym obszarze rozciąga się wzdłuż głównej osi optycznej (O) z przedłużeniem w porównaniu z grupą soczewek (41) w innym obszarze, a promienie krzywizny soczewek (41) w jednym obszarze różnią się od tych promieni w innych obszarach. 5. System oświetleniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wierzchołki (42) soczewek (41) rastrowej soczewki (4) są umieszczone w jednej płaszczyźnie, która jest prostopadła do głównej osi optycznej (O), a ich osie optyczne (40) są równoległe do głównej osi optycznej (O), przy czym soczewki (41) są płasko-wypukłe. 6. System oświetleniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że tylne powierzchnie (43) soczewek (41) rastrowej soczewki (4) są pochylone w stosunku do ich osi optycznych (40). 7. System oświetleniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że tylna powierzchnia rastrowej soczewki (4) jest wklęsła. 8. System oświetleniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przed płaszczyzną plamki świetlnej (6) umieszczony jest system kondensorowy (5).
172 274 3 Przedmiotem wynalazku jest system oświetleniowy do opraw oświetleniowych, projektorów i powiększalników. Znane ze stanu techniki systemy oświetleniowe różnią się między sobą szczegółami w rozwiązaniach elementów konstrukcyjnych w zależności od zastosowania, a stosowane są w przemyśle motoryzacyjnym jako reflektory samochodowe, w medycynie jako lampy z wiązką światła punktowego, a także w aparatach przetwarzających obrazy, takich jak projektory, diaskopy i powiększalniki. System oświetleniowy stosowany w reflektorach samochodowych stanowi ciągły odbłyśnik paraboliczny przykryty zewnętrznym szkłem z elementami rozpraszającymi. Źródłem światła jest żarówka halogenowa z dwoma żarnikami. Jeden z nich jest dla światła mijania z wewnętrzną przysłoną, która umożliwia ograniczenie wiązki światła mijania. W celu zmniejszenia wymiaru pionowego odbłyśnika, klasyczny odbłyśnik paraboidalny przemodelowany jest do kształtu jednoogniskowej powierzchni odbijającej w taki sposób, że powierzchnia odbijająca jest podzielona na wiele, oddzielnie połączonych segmentów paraboidalnych o takiej samej, zoptymalizowanej ogniskowej. Potrzeba dalszego zmniejszenia wielkości reflektorów prowadzi do wytworzenia systemu eliptyczno-dioptrycznego. Odbłyśnik taki ma kształt obrotowej lub wieloeliptycznej elipsoidy o trzech osiach. W jednym z jej ognisk znajduje się żarnik żarówki, a w drugim przysłona i soczewka płasko-wypukła, która kieruje wychodzące promienie światła tak, że są one równoległe do osi optycznej systemu. Soczewka ta dokonuje również projekcji przysłony w świetle tła drogi. Proces określa rozkład wiązki światła mijania. Ponieważ w żarówce jest tylko jeden żarnik, system ten może być używany tylko do światła mijania. Dla światła drogowego potrzebna jest jeszcze jedna oprawa oświetleniowa o podobnej lub takiej samej konstrukcji. Wymieniona oprawa oświetleniowa ma bardzo małą wysokość i tworzy wiązkę światła mijania o dużej intensywności i jednorodności, z ostrym rozgraniczeniem pomiędzy stożkiem światła a ciemnością. Inna oprawa oświetleniowa o zwiększonym zasięgu oświetlenia światła mijania ma odbłyśnik z powierzchnią odbijającą ukształtowaną w sposób swobodny i ciągły oraz zamkniętą w taki sposób, że bez wpływu szkła zewnętrznego odbłyśnik dokonuje projekcji w żądane miejsce elementarnego żarnika żarówki jednożamikowej. Nawet bez przysłony zapewnione jest rozgraniczenie pomiędzy ciemnością a światłem. Wyjściowa skuteczność świetlna takiego systemu wzrasta proporcjonalnie do wielkości odbłyśnika, a to umożliwia wykorzystywanie również jego dolnej części. Mimo tego, dla światła drogowego potrzebna jest dodatkowa oprawa oświetleniowa. Przez zastosowanie koncepcji ze swobodnie ukształtowaną powierzchnią odbijającą uzyskuje się ulepszony, eliptyczny system dioptryczny oprawy oświetleniowej. Oryginalna elipsoida jest przekształcona w zwykłą powierzchnię z większą ilością wiązki światła w nieprzesłoniętej części płaszczyzny ogniskowej. Odbłyśnik jest bardziej otwarty w swej części górnej, a w części dolnej jest bardziej zamknięty. Światło wychodzące z takiego systemu posiada znacznie większą skuteczność świetlną niż poprzednie systemy. Główną wadą obecnych samochodowych systemów oświetleniowych jest ich niska wydajność świetlna. Ruchome pojazdy wykorzystują wiązkę światła odbijanego przez różnie ukształtowane zwierciadła, a strumień świetlny wychodzący ze źródła światła prosto do przodu nie jest należycie wykorzystywany i dlatego często jest zasłaniany. Inną poważną wadą takich opraw oświetleniowych jest zjawisko oślepiania, ponieważ prawie wszystkie systemy używane dotychczas dająsilne światło pochodzące z żarnika żarówki, który jest widoczny z miejsca przed żarówką. Trudno jest uzyskać zarówno przejście pomiędzy światłem a ciemnością, jak i równomierność intensywności oświetlenia, konsekwencją czego jest system o znacznym stopniu skomplikowania. Duży wymiar opraw oświetleniowych i pochylenie ich szkieł zewnętrznych utrudnia odpowiednie, aerodynamiczne zaprojektowanie przedniej części samochodu. Podobne systemy oświetleniowe mogą być stosowane w medycynie, na przykład jako lampy światła punktowego używane w stomatologii. Systemy te złożone są ze znanego typu płaskich opraw oświetleniowych wykorzystujących jako źródło światła przeważnie żarówki halogenowe oraz zimno odbijające zwierciadło wklęsłe. Jego część odbijająca skonstruowana
4 172 274 jest jako zwierciadło rastrowe, które kieruje plamkę świetlną w żądaną płaszczyznę. Lampy światła punktowego stosowane w stomatologii mają, podobnie jak reflektory samochodowe, małą wydajność świetlną. Światło pochodzące ze źródła światła jest kierowane w przestrzeń z przodu i dlatego pozostaje nie wykorzystane. Po włączeniu lampy wiązka światła pada również na oczy pacjenta i powoduje nieprzyjemne oślepienie. Lusterko dentystyczne może również odbijać niepożądane światło od różnych powierzchni zwierciadlanych. Na skutek tego obserwowany obraz może być zakłócony. Podczas niektórych podstawowych czynności stomatologicznych, na przykład podczas przygotowywania koronki, światło odbite od metalu tworzy pewnego rodzaju barierę pomiędzy przygotowanym otworem a odbijającą powierzchnią koronki. Utrudnia to zabieg dentystyczny. Poza tym, odbłyśniki ze zwierciadłami rastrowymi są stosunkowo duze, a oprawa świetlna ustawiona w niewłaściwym położeniu może spowodować, że dentysta przypadkowo zasłoni wiązkę światła głową i zmniejszy ilość światła wychodzącego z opraw oświetleniowych i padających na żądane miejsce na ciele pacjenta. Jeżeli do jednego z opisanych wyżej systemów oświetleniowych doda się inny system optyczny, na przykład system kondensorów, to uzyskuje się system, który może być używany do oświetlania płaszczyzny obiektu, w którą wprowadzona jest klatka filmu negatywowego lub pozytywnego. Klatka taka jest następnie rzucana za pomocą obiektywu na płaszczyznę obrazu. Taki system oświetleniowy nadaje się głównie do projektorów, diaskopów i powiększalników. Istnieją diaskopy o dużych formatach z silnymi źródłami światła. Ich konstrukcja i różna luminancja źródła mają ujemny wpływ na wskaźnik równomierności oświetlenia płaszczyzny obiektu. Z tego powodu, takie systemy oświetleniowe zawierają części optyczne z członami rastrowymi, a zamiast pojedynczego zwierciadła wypukłego stosuje się zwierciadło rastrowe. Ponadto, pomiędzy dwoma odbijającymi zwierciadłami może być umieszczony pośredniczący system kształtowania obrazu złożony z dwóch płytek z soczewkami rastrowymi. Dla diapozytywów o dużym formacie przeważnie stosowany jest system kondensorowy typu plastra pszczelego złożony z soczewek rastrowych. Stosowane są również systemy oświetleniowe wykonane z jednym plastrem pszczelim jako zwierciadłem rastrowym. Zwierciadło to składa się z grup krzywoliniowych, odbijających powierzchni rastrowych umieszczonych w jednej płaszczyźnie. Wadą tych systemów jest przede wszystkim ich duży rozmiar i duża liczba skomplikowanych elementów optycznych, co jest również powodem większych strat strumienia światła. W systemach oświetleniowych diaskopów na niewielkie formaty stosowane są zarówno zwierciadła kuliste ze źródłem światła, jak i system soczewek kondensatora z elementem asferycznym i z filtrem cieplnym. Wada takich systemów optycznych polega na tym, że prostokątna ramka z klatką filmu umieszczona w płaszczyźnie głównej jest oświetlana wiązką światła o kształcie kołowym, co powoduje straty strumienia świetlnego. Ponadto, kąt strumienia świetlnego jest ograniczony przez promienie brzegowe chwytane przez kondensor sferyczny lub asferyczny i dlatego kąt ten nie może być jeszcze bardziej zwiększony. W powiększalnikach przeznaczonych przede wszystkim dla amatorów, stosowane są przeważnie źródła światła dla dużych obszarów, zwłaszcza lampy opalizujące z systemem soczewek kondensora lub lampy z eliptycznym obszarem odbijającym. W niektórych powiększalnikach może być stosowana niezależna głowica dla fotografii barwnej z własnym źródłem światła, zwykle z żarówką halogenową z systemem rozpraszającym i z komorą mieszania do cięgłej, regulowanej filtracji barw z regulowaną przysłoną gęstości. Takie systemy mają jednak bardzo małą skuteczność świetlną. System oświetleniowy do opraw oświetleniowych, projektorów i powiększalników składający się ze źródła światła, pomocniczego zwierciadła, głównego zwierciadła i rastrowej soczewki ze skupiającymi elementami optycznymi, które kierują promienie świetlne wychodzące ze źródła światła na żądaną powierzchnię, gdzie tworzą plamkę świetlną, według wynalazku charakteryzuje się tym, że odbijający obszar głównego zwierciadła jest utworzony jako raster z wklęsłych zwierciadeł sferycznych, których wierzchołki są umieszczone na powierzchni o kształcie wycinka obrotowego stożka, którego osią obrotu jest oś optyczna zwierciadła głównego, popokrywająca się z główną osią optyczną systemu, na której usytuow-
172 274 5 any jest zarówno środek źródła światła, jak i zwierciadło pomocnicze, przy czym poszczególne obszary odbiające wklęsłych zwierciadeł sferycznych mają ogniskową i pochylenie ich osi optycznych takie, by zapewniona była projekcja obrazu źródła światła do wierzchołków geometrycznie odpowiednich soczewek soczewki rastrowej, a te poszczególne soczewki rzucają obrazy odpowiednich elementarnych powierzchni wklęsłego zwierciadła sferycznego zwierciadła głównego na żądaną płaszczyznę plamki świetlnej. Ponadto, system oświetleniowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że projekcja w kierunku głównej osi optycznej każdego wklęsłego zwierciadła sferycznego zwierciadła głównego w urojoną płaszczyznę, która jest prostopadła do głównej osi optycznej odpowiada kszałtowi plamki świetlnej, przy czym wklęsłe zwierciadła sferyczne stykają się ściśle ze sobą przy swych ściankach bocznych, a kształt i wielkość każdej oddzielnej soczewki należącej do soczewki rastrowej odpowiada kształtowi i wielkości zobrazowanego pola źródła światła, gdzie każdy obraz źródła światła utworzony przez indywidualne, wklęsłe zwierciadło sferyczne jest rzucany przez soczewkę, której usytuowanie w soczewce rastrowej odpowiada geometrycznie usytuowaniu wymienionego, wklęsłego zwierciadła sferycznego w zwierciadle głównym, przy czym soczewki te majątaki sam kształt i rozmiar i ściśle stykająsię ze sobą przy swych ściankach bocznych. Wklęsłe zwierciadła sferyczne mogą być również umieszczone w obszarach, gdzie grupa wklęsłych zwierciadeł sferycznych jednego obszaru ma taki sam promień krzywizny, który różni się od promienia krzywizny grupy wklęsłych zwierciadeł sferycznych innego obszaru. Soczewki tworzące soczewkę rastrową są umieszczone w obszarach, gdzie grupa tych soczewek w jednym obszarze rozciąga się wzdłuż głównej osi optycznej z przedłużeniem w porównaniu z grupą soczewek w innym obszarze, a promienie krzywizny tych soczewek w jednym obszarze różnią się od tych promieni w innych obszarach. Wierzchołki soczewek tworzących soczewkę rastrową są umieszczone w jednej płaszczyźnie, która jest prostopadła do głównej osi optycznej, a ich osie optyczne są równoległe do głównej osi optycznej, przy czym soczewki te są płasko-wypukłe. Tylne powierzchnie soczewek tworzących soczewkę rastrową są pochylone w stosunku do ich osi optycznych. Tylna powierzchnia soczewki rastrowej jest wklęsła. W każdym wykonaniu systemu oświetleniowego według wynalazku, przed płaszczyzną plamki świetlnej może być umieszczony system kondensorowy. Główną zaletą systemu oświetleniowego według wynalazku jest jego duża skuteczność świetlna przy równomiernym rozkładzie światła w plamce świetlnej w żądanej płaszczyźnie z minimalnym zjawiskiem oślepiania. System ma bardzo niewielkie wymiary, zarówno wtedy, kiedy używany jest do bezpośredniego oświetlania, na przykład w reflektorach samochodowych lub w lampach punktowych do zastosowań medycznych, jak i z dodanym systemem kondensorowym. Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 ukazuje schematyczny obraz opraw oświetleniowych reflektora samochodowego, fig. 2 - plamkę świetlną systemu oświetleniowego światła drogowego samochodu do oświetlania odległej części drogi, fig. 3 - plamkę świetlną oprawy oświetleniowej światła mijania w samochodzie do obniżonego oświetlania drogi widzianą w kierunku A, fig. 4 - schematyczny obraz systemu oświetleniowego światła punktowego używanego w służbie zdrowia, fig. 5 - schematyczny obraz systemu oświetleniowego rzutnika diapozytywów dużego formatu, a fig. 6 - schematyczny obraz systemu oświetleniowego rzutnika diapozytywów małego formatu, a fig. 7 - schematyczny obraz systemu oświetleniowego do powiększalnika. Przykłady realizacji wynalazku. Figura 1 przedstawia schematycznie system oświetleniowy poruszającego się pojazdu, zwłaszcza system optyczny reflektora samochodowego. Jest on złożony ze źródła światła 1, którym jest jednożamikowa żarówka halogenowa umieszczona na głównej osi optycznej O, na której umieszczone jest również zwierciadło pomocnicze 2. Inną częścią tego systemu jest zwierciadło główne 3, którego oś optyczna Oj jest identyczna z główną osią optyczną O. Jest ono wykonane jako zwierciadło rastrowe utworzone przez sieć wklęsłych zwierciadeł sfery-
6 172 274 cznych 31 o kształcie prostokątnym, których ścianki boczne ściśle stykają się ze sobą i których wierzchołki 32 są usytuowane w wyimaginowanej płaszczyźnie tworzącej asferyczną krzywą w płaszczyźnie południkowej, obrotowo symetryczną wokół osi optycznej Oj, identycznej z główną osią optyczną O. Inną częściąjest soczewka rastrowa 4 umieszczona również na głównej osi optycznej O. Jest ona złożona z systemu soczewek 41 typu skupiającego, które mająkształty sześciokątne. Również ich ścianki boczne stykają się ze sobą. Wierzchołki 42 soczewek 41 są umieszczone we wspólnej płaszczyźnie prostopadłej do głównej osi optycznej O, a ścianki tylne 43 są ścięte ukośnie tak, że tworzą kliny optyczne. Wszystkie osie optyczne 40 są równoległe do głównej osi optycznej O. Pomiędzy zwierciadłem 3 a soczewką rastrową 4 musi być spełniony warunek, że ogniska soczewek 41 i ogniska wklęsłych zwierciadeł sferycznych 31 tworzą mozaikową sieć o podobnym kształcie oraz że promień wychodzący ze źródła światła 1, po odbiciu od wierzchołka 32 wklęsłego zwierciadła sferycznego 31, jest kierowany do wierzchołka 42 geometrycznie odpowiedniej soczewki 41. System oświetleniowy jest uzupełniony przez przykrywające, dioptrycznie neutralne szkło zewnętrzne 10. Wiązka promieni światła wychodząca ze źródła światła 1, zawierająca część odbitą od powierzchni odbijającej zwierciadła pomocniczego 2, pada na powierzchnię odbijającą zwierciadła głównego 3. Każde z jego wklęsłych zwierciadeł sferycznych 31 tworzy obraz źródła światła 1 w odpowiedniej soczewce 41 rastrowej soczewki 4, która dokonuje projekcji prostokątnego, wklęsłego zwierciadła sferycznego 31 z danym powiększeniem na płaszczyznę plamki świetlnej 6. Przez tę płaszczyznę przechodzi wiązka promieni świetlnych w kształcie wklęsłych zwierciadeł sferycznych 31 zwierciadła głównego 3. Skupiona jest tu taka sama ilość padających wiązek światła, jaka jest liczba wklęsłych zwierciadeł sferycznych 31 lub soczewek 41. Obowiązuje to zarówno dla opraw oświetleniowych przeznaczonych do oświetlania drogi światłami drogowymi, jak i światłami mijania. Na figurze 2 pokazano plamkę świetlną oprawy oświetleniowej dla samochodów do oświetlania profilu drogi 61 światłem drogowym. Stan ten jest możliwy przez właściwe umieszczenie tylnych powierzchni 43 poszczególnych soczewek 41 rastrowej soczewki 4. Figurze 3 pokazuje plamkę świetlną oprawy oświetleniowej dla samochodów do oświetlania drogi światłem mijania. Z rysunku wynika, że koncentracja plamek świetlnych w części środkowej płaszczyzny jest większa, niż w częściach zewnętrznych. Jest to również osiągane przez właściwą konstrukcję tylnych powierzchni 43 soczewki rastrowej 4. Główną zaletą tego reflektorowego systemu oświetleniowego jest jego zdolność do osiągania większej skuteczności świetlnej przy wykorzystywaniu promieni świetlnych odbijanych zarówno od zwierciadła głównego 3, jak i od zwierciadła pomocniczego 2 oraz przez właściwe kierowanie strumienia światła na żądany obszar. Strumień światła jest kierowany tylko w kierunku plamki świetlnej bez żadnego rozdzielania i niepotrzebnych oświetleń bocznych. W oprawie oświetleniowej dla światła mijania osiągnięto bardzo dobrze określoną granicę pomiędzy obszarem światła a obszarem ciemności i optymalnie wybraną plamkę świetlną. Taka oprawa oświetleniowa nadaje się również do pojazdów szynowych, pojazdów kołowych i pojazdów wojskowych, tam gdzie za dioptrycznie neutralnym szkłem zewnętrznym umieszczona jest mechaniczna przesłona z odpowiednimi otworami, aby właściwie kierować i tłumić strumień świetlny, w zależności od wymagań użytkownika. W reflektorach do oświetlania światłem drogowym plamka świetlna jest skupiona w jednym kształcie. Jest ona całkowicie równomierna i niezależna od kształtu i rozkładu światła ze źródła światła. Zjawisko oślepiania samochodów nadjeżdżających z przeciwnego kierunku i siebie jest zmniejszone do minimalnego poziomu, ponieważ tylko poszczególne oświetlone powierzchnie wklęsłych zwierciadeł są rzucane na płaszczyznę plamki świetlnej, natomiast intensywna jaskrawość żarnika żarówki nie tworzy obrazu w przestrzeni przed oprawą oświetleniową. Przedni, zewnętrzny wymiar oprawy oświetleniowej do oświetlania drogi światłem mijania przy użyciu jednorazowej żarówki halogenowej jest porównywalny z systemami projekcyjnymi reflektora Super-ED. Kiedy świecący obszar źródła światła jest zmniejszony, na przykład kiedy stosuje się
172 274 7 lampę z wyłado-waniem w gazie, możliwe jest zmniejszenie przedniego wymiaru oprawy oświetleniowej. Szkło zewnętrzne bez elementów rozpraszających jest optycznie neutralne i umożliwia zwiększenie pionowego i poziomego kąta przechylania. Ułatwia to rozwiązanie aerodynamicznej konstrukcji całej oprawy oświetleniowej, a więc również przedniej pokrywy chłodnicy w samochodzie. Ten pomysł systemu oświetleniowego z niewielkimi tylko zmianami nadaje się również do zastosowań medycznych, zwłaszcza w stomatologii, jak to pokazano na fig. 4. Po właściwym ustawieniu wklęsłych zwierciadeł 31 głównego zwierciadła 3 i soczewek 41 rastrowej soczewki 4 możliwe jest otrzymane całej tylnej powierzchni tej soczewki rastrowej 4 w kształcie płaszczyzny. Płaszczyzna plamki świetlnej jest wtedy równomiernie oświetlana. W odległości 900 mm jej wymiary osiągają 125 x 140 mm, co jest rozmiarem optymalnym w stomatologii. W tym przypadku osiągane jest ostre rozgraniczenie pomiędzy obszarem światła a obszarem ciemności, a oślepianie pacjenta jest minimalne. Ten system oświetleniowy może być również używany w wielu innych dziedzinach techniki oświetleniowej, gdzie potrzebne jest minimalne oślepianie i równomierne oświetlanie strumieniem świetlnym, na przykład w studiach telewizyjnych, w studiach filmowych i fotograficznych lub w warsztatach, jako teatralne i filmowe światła punktowe oraz wszędzie tam, gdzie potrzebne jest minimalne oślepianie i równomierne oświetlanie plamki świetlnej w danej odległości. Jeżeli do opisanego wyżej systemu oświetleniowego doda się zestaw kondensorowy, to może on być używany również do diaskopów lub do projekcji dużych obrazów, jak pokazano na fig. 5. Taki system oświetleniowy wykorzystuje wysokociśnieniową lampę z wyładowaniem w gazie jako źródło światła 1, pomocnicze zwierciadło 2 i pośredniczący system projekcyjny zawierający zwierciadło główne 3, które jest utworzone przez system wklęsłych zwierciadeł sferycznych 31 i soczewkę rastrową 4 złożoną z systemu soczewek 41. Wszystkie te elementy są umieszczone na głównej osi optycznej O. Cały system, jak również zależności pomiędzy poszczególnymi członami, są podobne do systemu oświetleniowego używanego do opraw oświetleniowych w samochodach lub w lampach medycznych. Jedynie tylna powierzchnia soczewki rastrowej 4 jest wykonana jako rozpraszająca. System ten jest dołączony do systemu kondensorowego 5 umieszczonego na głównej osi optycznej O. Jest on złożony z dwóch soczewek wypukłych, przy czym tylna z tych soczewek jest wymienna, w zależności od ogniskowej użytego obiektywu 7. Promienie wychodzące ze źródła światła 1 i później odbite od środków wklęsłych zwierciadeł sferycznych 31 głównego zwierciadła 3 przechodzą przez geometrycznie odpowiednie wypukłe soczewki 41 rastrowej soczewki 4 z soczewkami rozpraszającymi i poprzez system kondensorowy 5 przecinają w przybliżeniu środek płaszczyzny plamki świetlanej 6, gdzie usytuowany jest diapozytyw, który powinien być rzucany za pomocą obiektywu na płaszczyznę tworzenia obrazu (nie pokazaną). W systemie tym konieczne jest, aby stosunek średnicy wychodzącej wiązki świetlnej pochodzącej z soczewki rastrowej 4 do odległości systemu kondensorowego 5 od soczewki rastrowej 4, był równy lub mniejszy niż wartość względnego otwarcia obiektywu 7. W płaszczyźnie plamki świetlnej 6 skupianych jest tyle obrazów wklęsłych zwierciadeł 31 rzucanych przez soczewki 41 rastrowej soczewki 4, jaka jest liczba wklęsłych zwierciadeł 31 lub liczba soczewek 41. W efekcie wykorzystuje się praktycznie cały strumień świetlny o wysoce równomiernym rozkładzie światła i otrzymuje się małą, całkowitą długość całego systemu. Jak wynika z fig. 6 możliwe jest wykorzystanie tego systemu oświetleniowego po pewnych modyfikacjach do diaskopów niewielkiego formatu. Pomysł ten i opis sąpodobne do przypadku opisanego wyżej. Jednakże są pewne różnice w konstrukcji głównego zwierciadła 3, soczewki rastrowej 4 i systemu kondensorowego 5. Jako źródło światła 1 stosowana jest żarówka halogenowa. Główne zwierciadło 3 składa się z prostokątnych, wklęsłych zwierciadeł sferycznych 31 o takiej samej wielkości, które są umieszczone w rzędach, przy czym sąsiednie rzędy
8 172 274 są przesunięte o połowę szerokości jednego zwierciadła 31. Środki geometryczne tych zwierciadeł 31 tworzą raster podobny do geometrycznej sieci soczewki 41 rastrowej soczewki 4. Te wklęsłe zwierciadła sferyczne 31, których wierzchołki 32 są umieszczone na asferycznej powierzchni i których środki optyczne są identyczne ze środkami geometrycznymi, leżą na promieniach różniących się od głównej osi optycznej O. Równocześnie wklęsłe zwierciadła sferyczne 31 tworzą obszary o różnych ogniskowych, aby dokonywać projekcji źródła światła 1 do wierzchołków 42 soczewek 41, które są również umieszczone w obszarach rozciągających się w kierunku głównej osi optycznej O. System kondensorowy 5 złożony jest z wielu elementów. Pierwszym elementem jest element rozpraszający, który jest konstrukcyjnie rozwiązany w ten sposób, że główne promienie przecinają się w przybliżeniu w środku płaszczyzny plamki świetlnej 6 i ze cała wiązka świetlna przechodzi przez obiektyw 7. Tylna soczewka jest wymienna. Następnie źródło światła jest rzucane w przybliżeniu na środek obiektywu 7 w sieci geometrycznej, analogicznie jak sieć głównego zwierciadła 3 i sieć rastrowej soczewki 4 na powierzchnię, gdzie stosunek średnicy tej wiązki i odległości płaszczyzny plamki świetlnej 6 od tej wiązki jest w przybliżeniu równy lub mniejszy niż wartość względnego otwarcia obiektywu 7. Dzięki opisanemu wyżej rozwiązaniu otrzymuje się większy strumień świetlny wraz z równomiernym oświetleniem w płaszczyźnie plamki świetlnej 6 przy wsuniętym diapozytywie, niezależnie od kształtu i rozkładu światła na świecącym obszarze źródła światła 1. System ten jest prawie identyczny z systemem oświetleniowym do powiększalników z możliwością projekcji diapozytywów, jak pokazano na fig. 7. Dla projekcji diapozytywów system ten obraca się o kąt 90 do płaszczyzny poziomej. Źródłem światła 1 jest żarówka halogenowa. System jest uzupełniony przez zwierciadło 8, które kieruje wiązkę światła w płaszczyznę pionową. Tylny element soczewkowego kondensatora 5 jest wymienny, w zależności od typu obiektywu projekcyjnego 7. Kawałek czarno-białej lub kolorowej taśmy filmowej albo diapozytyw umieszczony jest w płaszczyźnie plamki świetlnej 6. Filtry 9 fotografii kolorowej umieszczone są w pobliżu soczewki rastrowej 4. Po wprowadzeniu zmieniają one filtrację barw. Gęstość światła czarno-białego reguluje się za pomocą filtru szarego (nie pokazanego) i mechanicznej przysłony (nie pokazanej). Główne zwierciadło 3 ma warstwę odbijającą, która umożliwia przechodzenie przez nią promieniowania cieplnego. Również w tym przypadku uzyskuje się dużą intensywność światła, przy czym równocześnie zachowuje się równomierny rozkład światła, co jest bardzo ważne, zwłaszcza w fotografii kolorowej. Dalsza zaleta polega na tym, że system ten stanowi jeden zespół konstrukcyjny zarówno do powiększania fotografii czarno-białych i barwnych z silnym strumieniem świetlnym, jak i do doskonałej projekcji diapozytywów. Opisany powyżej system oferuje dalsze możliwości wykorzystywania, na przykład w dziedzinie projekcji profesjonalnej i w reprografii.
172 274
172 274 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4
172 274 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7
172 274 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł