СВЕТОПРОВОДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК F21V8/00 G02B6/06 

Изобретение относится к области светотехники, в частности к конструктивным элементам осветительных устройств. Может быть использовано в светильниках, прожекторах, фонарях с направленным светом и динамическим движением лучей, в управляемых сканирующих приборах.

Известны осветительные устройства с направленным светом, так называемые управляемые сканирующие приборы (УСП), содержащие корпус с установленными в нем: источником света, блоком управляемых эффектов и объективом. На внешней части корпуса установлено, в качестве светопроводящего устройства, управляемое зеркало. Луч от источника света через блок эффектов, через объектив попадает на зеркало, установленное с возможностью поворота вокруг оси луча и поворота вокруг оси, перпендикулярной оси луча.

Изменяя углы поворота зеркала вокруг двух осей посредством механизмов поворота, изменяется направление светового луча. УСП обладает эффектом движения луча в пространстве (сканирование луча), эффектом локального освещения объекта в пространстве, эффектом цветного луча и эффектом положения трафарета.

Недостатком УСП со сканирующим зеркалом является то, что рабочее пространство, в котором предметы достигаемы для луча, узко отграничено из-за невозможности увеличения углов поворота зеркала, особенно, вокруг оси, перпендикулярной оси луча /1/.

Известно применение в технике световодов, выполненных из жгутов волокон, с относительным положением волокон на обоих концах одинаковым, например в устройстве для передачи и увеличения изображения. Данное устройство содержит регулярный световодный жгут с плоскими прямоугольными торцами, выполняющий функцию светопроводящего устройства. На малом входном торце световоды плотно уложены в строки, сами строки уложены без зазора. На большом выходном торце строки установлены с зазором. На выходном торце световоды в строках уложены плотно, а строки равноудалены друг от друга. Торцы световодов на выходном торце выполнены рассеивающими, напротив них установлены цилиндрические линзы, образующие которых параллельны строкам.

Данное устройство используется для увеличения изображения, в частности, для демонстрации слайдов и увеличенного телевизионного изображения.

Недостатком устройства для передачи и увеличения изображения является то, что оно не может быть использовано для локально направленной передачи света и проекции изображения на плоскость /2/.

Наиболее близким, по мнению автора, является светопроводящее устройство в декоративном светильнике. Светопередающее устройство состоит из пучка волоконных световодов. Световоды скреплены у одного конца, образуя входной торец. Входной торец установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, при этом вращаться может весь пучок. Выходные торцы световодов образуют шаровую поверхность, при этом достигается эффект перемещения светящихся торцов световодов от центра сферической поверхности к ее периферии.

Преимуществом данного устройства является возможность обширного светового эффекта и простота конструкции.

Недостатками устройства является то, что он не дает возможности получения сконцентрированного луча из-за отсутствия выходного единого торца, отсутствует возможность проекции изображения на плоскость, нет возможности управления лучом /3/.

Задачами изобретения являются:
- обеспечение возможности передачи сконцентрированного светового луча;
- обеспечение возможности управления лучом.

Техническим эффектом от использования изобретения будет:
- возможность получения монохромной окраски луча;
- возможность передачи изображения и проекции изображения;
- возможность динамического движения луча в пространстве;
- возможность локального освещения объектов в пространстве.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в светопроводящем устройстве, содержащем пучок волоконных световодов, скрепленных у входного торца, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, световоды скреплены у выходного торца при относительном положении волокон, одинаковом на обоих концах, образующих входной и выходной торцы, перпендикулярные осям световодов, причем, выходной торец установлен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси входного торца посредством механизма поворота, шарнирно соединенного с механизмом вращения входного торца. При этом, выходной торец закреплен в механизме поворота в положении разворота относительно входного торца на угол 90 - 270^o вокруг оси пучка.

Пучок волоконных световодов выполнен так, что относительное положение волокон одинаково на обоих концах, что позволяет без искажений передавать изображение (проецируемое на входной торец изображение без изменений окажется на выходном торце).

Объединенные концы волокон образуют выходной торец, что позволяет передавать направленно сконцентрированный световой луч. Входной и выходной торцы выполнены плоскими, их плоскости перпендикулярны осям волокон, что позволяет минимизировать долю отраженного и преломленного света при фронтальном вхождении луча во входной торец и фронтальном выходе из выходного торца. Выходной торец установлен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси входного торца - это позволяет эффективно изменять положение выходного торца относительно входного торца, при этом луч может достигнуть любой точки на плоскости, образованной движением луча при изменении угла поворота выходного торца. При этом ось входного торца лежит в этой плоскости (как следствие), что удобно для отсчета угла поворота.

Изменение положения луча происходит за счет изменения угла поворота выходного торца, закрепленного в механизме поворота выходного торца, соединенного с механизмом вращения входного торца. При изменении угла поворота механизма вращения вокруг оси вращения происходит поворот воображаемой плоскости, образованной происхождением луча при изменении угла поворота выходного торца, при этом луч попадает в любую точку полусферической поверхности. Механизмы поворота и вращения связаны, потому что пучок световодов целый и разделить его нельзя. Изменение относительного положения выходного торца возможно за счет шарнирного соединения механизма поворота с механизмом вращения.

При изменении углов поворотов происходит деформация пучка световодов, для компенсации которой необходимо плоскость выходного торца закреплять в механизме поворота в положении разворота относительно плоскости выходного торца на угол 90 - 270^o. Это даст возможность пучку при изгибе сохранять относительно круглое сечение по всей длине, и обеспечивается закреплением выходного торца в механизме поворота в положении разворота относительно входного торца на угол 90 - 270^oC вокруг оси пучка.

На фиг. 1 изображено светопроводящее устройство, общий вид, где
1 - световод волоконный,
2 - пучок световодов,
3 - входной торец,
4 - выходной торец,
5 - механизм поворота,
6 - механизм вращения.

Светопроводящее устройство работает следующим образом. Луч света, исходящий от источника света, расположенного соосно входному торцу 3, попадает во входной торец и выходит из выходного торца 4 пучка 2 волоконных световодов 1.

Механизм поворота 5 сгибает пучок световодов 2, перемещая выходной торец 4 по линии окружности, при этом, направление светового луча перпендикулярно касательной к этой окружности. Механизм вращения 6 поворачивает весь пучок световодов 2 с механизмом поворота 5 относительно оси входного торца, при этом поворачивается воображаемая плоскость, образованная происхождением луча при повороте механизма поворота от одного крайнего положения до другого крайнего положения.

Для обеспечения благоприятного режима использования в условиях деформации пучка световодов при изменении угла поворота, без натяжения волокон и без излишнего провисания волокон, ось поворота закреплена на высоте 2/3 свободной длины (длина той части волокон, которая не закреплена в механизмах крепления) пучка, причем длина пучка световодов равна 3-ем диаметрам пучка.

Механизмы поворота и вращения производятся в движение посредством шаговых двигателей, опыт использования которых широко распространен в конструировании управляемых сканирующих приборов. При помощи шаговых двигателей очень точно регулируются угол поворота и угол вращения светопроводящего устройства, при этом луч с высокой точностью можно направить в нужную точку на сцене, танцевальной площадке и т.д.

При необходимости, с целью дополнительной фокусировки, возможна установка линз на входном и выходном торце соосно оси пучка.

Использование предлагаемого светопроводящего устройства как элемента, заменяющего зеркало, позволит значительно расширить область, достижимую для попадания светового луча при сохранении всех преимуществ управляемых сканирующих приборов.

1. Рекламный буклет "Super ScaN ZOOM CLAYPAKY Professional SHOW lighting", 1994 г.

2. А.с. 1430928, Al, G 02 B 6/06, БИ N 38, 1988.

3. А.с. 1555598, Al, F 21 P 3/00, БИ N 13, 1990.

Светопроводящее устройство относится к области светотехники, в частности к конструктивным элементам осветительных устройств, может быть использовано в светильниках, прожекторах, фонарях с направленным светом и динамическим движением лучей, в управляемых сканирующих приборах. Для обеспечения возможности передачи сконцентрированного светового луча и управления в светопроводящем устройстве, содержащем пучок волоконных световодов, скрепленных у входного торца, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, световоды скреплены у выходного торца при относительном положении волокон, одинаковом на обоих концах, образующих входной и выходной торцы, перпендикулярные осям световодов. Выходной торец установлен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси входного торца посредством механизма поворота, шарнирно соединенного с механизмом вращения входного торца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Светопроводящее устройство, содержащее пучок волоконных световодов, скрепленных у входного торца, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, и механизм вращения входного торца, отличающееся тем, что содержит механизм поворота, световоды скреплены у выходного торца, при этом относительное положение торцов световодов одинаковое на входном и выходном торцах пучка, перпендикулярных осям световодов, выходной торец пучка установлен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси входного торца, посредством механизма поворота, шарнирно соединенного с механизмом вращения входного торца. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходной торец закреплен в механизме поворота в положении разворота относительно входного торца на угол 90 - 270^o вокруг оси пучка.