ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2002 года по МПК G02B19/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и находит применение в медицинской технике, в частности в стоматологии, гинекологии, хирургии, терапии.

Известен медицинский светильник (патент 1767283, F 21 M 1/00, F 21 S 1/00), содержащий как минимум одну оптическую систему, состоящую из интерференционного отражателя, галогенной лампы, теплофильтра, рассеивателя и противоослепляющего устройства, выполненного в виде решетки, ячейки которой имеют формы сот, выполненных из металла, причем стенки сот имеют теплопоглощающее покрытие. Противоослепляющее устройство наряду с полезным уменьшением теплового потока уменьшает пропускание видимого диапазона длин волн. Недостатком светооптической системы является и то, что габариты отражателя и теплофильтра соизмеримы с формируемым размером светового пучка, что приводит к необходимости использования нескольких галогенных ламп и оптических систем для освещения больших объектов.

Известен также конденсор (патент 205334, G02B 19/00), содержащий центральную линзовую систему, установленную перед источником света, сферическое зеркало, размещенное позади источника, и боковую линзовую систему с внешним зеркальным отражением. Недостатком его является необходимость использования торической линзы с коническим отражателем. Кроме того, сферическое зеркало не работает на боковую линзовую систему, поэтому освещенность изображения, создаваемая боковой линзовой системой, не увеличивается сферическим отражателем, что создает неравномерность в освещении объекта.

Технической задачей изобретения является создание простой осветительной системы, которая позволила бы собрать световой поток от источника в телесном угле, большем π, и эффективно выделить из светового потока видимую глазом спектральную составляющую, отфильтровав инфракрасную часть излучения.

Для решения этой задачи предлагается осветительная система, содержащая по крайней мере две расположенные симметрично относительно источника излучения светооптические системы, каждая из которых состоит из оптического дефлектора, выполненного, например, в виде интерференционного зеркала или призмы полного внутреннего отражения, и двухкомпонентного конденсора, первый компонент которого - однолинзовый коллектор с параболоидальной поверхностью, второй компонент - положительная линза, причем соблюдены следующие соотношения:
0,7f'₁≤f'₂≤1,5f'₁, 1,3f'₁≤f'₃≤4f'₁, 0,5f'₁≤d≤1,8f'₁,
где f'₁ - фокусное расстояние конденсора,
f'₂ - фокусное расстояние первого компонента,
f'₃ - фокусное расстояние второго компонента,
d - расстояние между первым и вторым компонентами;
а для придания пучку лучей формы, отличной от круглой, на втором компоненте конденсора установлена диафрагма.

Сущность изобретения заключается в том, что осветительная система состоит из по крайней мере двух расположенных симметрично относительно источника излучения светооптических систем, каждая из которых содержит двухкомпонентный конденсор, обеспечивающий концентрацию потока излучения источника, и оптический дефлектор, например, в виде интерференционного зеркала, с помощью которого поток излучения разделяется таким образом, что видимая глазом спектральная составляющая излучения отражается от поверхности зеркала, а инфракрасная составляющая источника излучения пропускается и рассеивается. В качестве первого компонента конденсора применен однолинзовый коллектор с параболоидной поверхностью, в качестве второго компонента - положительная линза, при этом соблюдены следующие соотношения:
0,7f'₁≤f'₂≤1,5f'₁, 1,3f'₁≤f'₃≤4f'₁, 0,5f'₁≤d≤1,8f'₁,
где f'₁ - фокусное расстояние конденсора;
f'₂ - фокусное расстояние первого компонента;
f'₃ - фокусное расстояние второго компонента;
d - расстояние между первым и вторым компонентами.

Для придания пучку лучей формы, отличной от круглой, на втором компоненте установлена диафрагма.

На чертеже изображена осветительная система, состоящая из двух расположенных симметрично относительно источника излучения 1 светооптических систем 2, каждая из которых содержит конденсор с компонентами 3, 5, между которыми расположено интерференционное зеркало 4. В качестве первого компонента конденсора 3 применен однолинзовый коллектор с параболоидальной поверхностью, второй компонент 5 - положительная линза, а для придания пучку лучей формы, отличной от круглой, на втором компоненте установлена диафрагма 6.

Система работает следующим образом.

Поток излучения от источника 1 проходит через первый компонент 3 конденсора, направляется на зеркало 4, при этом видимая часть спектра излучения отражается от зеркала и направляется на второй компонент 5 конденсора, а инфракрасная часть спектра излучения пропускается зеркалом и рассеивается в окружающем пространстве. Второй компонент 5 конденсора и диафрагма 6 окончательно формируют световой поток и направляют его на освещаемый объект.

По предлагаемой схеме разработан осветительный прибор для стоматологического кабинета с осветительной системой, имеющей угол охвата 3,5 радиана, состоящий из двух светооптических систем, каждая из которых имеет угол охвата 1,75 радиан при f'₁=57 мм, f'₂=50 мм, f'₃=135,5 мм, d=60 мм. Используя 50 Вт лампу медицинский осветитель на расстоянии 800 мм формирует освещенность 65 000 люкс в центре объекта размером 140•60 мм. Удельная тепловая облученность осветительной системы не более 5 Вт•м^-2/к люкс.

Осветительная система содержит по крайней мере две расположенные симметрично относительно источника излучения светооптические системы, каждая из которых состоит из двухкомпонентного конденсора и оптического дефлектора. Первый компонент конденсора выполнен в виде однолинзового коллектора с параболоидальной поверхностью. Второй компонент конденсора выполнен в виде положительной линзы. При этом выполняются указанные в формуле изобретения соотношения между фокусными расстояниями конденсора, первого и второго компонентов и расстоянием между первым и вторым компонентами. Оптический дефлектор может быть установлен между первым и вторым компонентами конденсора. Оптический дефлектор может быть выполнен в виде интерференционного зеркала или призмы полного внутреннего отражения. Для придания пучку лучей формы, отличной от круглой, на втором компоненте может быть установлена диафрагма. Обеспечивается собирание светового пучка от источника в телесном угле больше π. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Осветительная система, содержащая по крайней мере две расположенные симметрично относительно источника излучения светооптические системы, каждая из которых состоит из двухкомпонентного конденсора и оптического дефлектора, отличающаяся тем, что первый компонент конденсора выполнен в виде однолинзового коллектора с параболоидальной поверхностью, второй компонент конденсора - в виде положительной линзы, причем соблюдены следующие соотношения:
0,7f'₁≤f'₂≤1,5f'₁, 1,3f'₁≤f'₃≤4f'₁, 0,5f'₁≤d≤1,8f'₁,
где f'₁ - фокусное расстояние конденсора;
f'₂ - фокусное расстояние первого компонента;
f'₃ - фокусное расстояние второго компонента;
d - расстояние между первым и вторым компонентами. 2. Осветительная система по п. 1, отличающаяся тем, что оптический дефлектор установлен между первым и вторым компонентами конденсора. 3. Осветительная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что оптический дефлектор выполнен в виде интерференционного зеркала. 4. Осветительная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что оптический дефлектор выполнен в виде призмы полного внутреннего отражения. 5. Осветительная система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что для придания пучку лучей формы, отличной от круглой, на втором компоненте установлена диафрагма.