Устройство для освещения узкой полосы на предметной плоскости оптической системы Советский патент 1991 года по МПК F21V7/00 

Изобретение относится к осветителям и может использоваться преимущественно в устройствах одномерного сканирования изображений, например в репрографиче- аппаратах или оптических читающих автоматах.

Цель изобретения - повышение эффективности использования потока источника света путем концентрации излучения на предметной плоскости оптической системы в пределах узкой полосы заданной длины.

На фиг. 1 представлено схематически конкретное выполнение устройства при непосредственном переносе светового потока

на предметную плоскость; на фиг. 2-4 - то же, с помощью дополнительных зеркал; на фиг. 5 - вид А на фиг. 1.

Устройство для освещения узкой полосы на предметной плоскости оптической системы (фиг. 1-4) содержит отражатель 1, зеркальная поверхность которого выполнена в форме сегмента эллиптического цилиндра, источник 2 света, расположенный на первой фокальной линии F 1,1 отражателя 1, первьй 3 и второй 4 плоские зеркальные отражатели (торцы). Устройство содержит также первую и вторую переносящие световой поток в узкую полосу на предметной

О

00

о го ел со

плоскости системы отражателей 5 и 6, первая из которых содержит по крайней мере (фиг. 1) отражатель 5 в форме сегмента эллиптического цилиндра г. продольной щелью, а вторая - по крайней мере один отражатель 6 в форме сегмента эллиптического цилиндра, предметную плоскость 7 и оптическую систему 8.

Каждая переносящая световой поток в узкую полосу на предметной плоскости си- стема отражателей может содержать (фиг. 2-4) дополнительные плоские отражатели 9 и 10. Отражатели 1, 5 и 6 расположены таким образом, что первая фокальная линия F

1.1отражателя 1 совпадает с первой фо- кальной линией F 1,2 отражателя 5, вторая фокальная линия F 2,1 отражателя 1 совпадает с осью продольной щели отражателя 5

и первой фокальной линией F 1,3 отражателя 6. Плоские зеркальные отражатели 3 и 4 выполнены перекрывающими область проекций лучей на плоскость, перпендикулярную предметной плоскости, причем расстояние между ними определяет длину освещаемой полосы.

В устройстве по фиг, 1 отражатели 5 и 6 представляют собой первую и вторую переносящую световой поток в узкую полосу на предметной плоскости системы отражателей. Вторая фокальная линия F 2,2 отра- жателя 5 совпадает с второй фокальной линией F 2,3 отражателя б и лежит в пред-, метной плоскости 7 оптической системы 8.

В устройстве по фиг. 2 плоский отражатель 9 расположен под углом к плоскости, проходящей через первую F 1,2 и вторую F

2.2фокальные линии отражателя 5 так, что изображение F 2,2 второй фокальной линии F 2,2 отражателя 5 лежит в предметной пло скости 7 и совпадает с второй фокальной линией F 2,3 отражателя 6.

Плоский отражатель 9 и отражатель 5 составляют первую переносящую световой поток в узкую полосу на предметной плоскости систему отражателей.

В устройстве по фиг. 3 плоский отражатель 10 расположен под углом к плоскрсти, проходящей через фокальные линии F 1,3 и Г 2,3 отражателя 6 так, что изображение F

2.3второй фокальной линии F 2,3 лежит в предметной плоскости 7 и совпадает с второй фокальной линией F 2,2 отражателя 5.

Плоский отражатель 10 и отражатель 6 составляют вторую переносящую световой поток в узкую полосу систему отражателей.

В устройстве по фиг.4 дополнительный плоский отражатель 9 и отражатель 5, дополнительный плоский отражатель 10 и отражатель 6 составляют соответственно первую и вторую переносящие световой поток в узкую полосу на предметной плоскости системы отражателей. Плоский отражатель 9 расположен под углом к плоскости, проходящей через первую F 1,2 и вторую F 2.2 фокальные линии второго отражателя 5 так, что изображение F 2,2 второй фокальной линии F 2,2 отражателя 5 лежит в предметной плоскости 7 оптической системы 8. Плоский отражатель 10 расположен под углом к плоскости, проходящей через первую F 1,3 и вторую F 2,3 фокальные линии отражателя 6 так, что изображение F 2,3 фокальной линии F 2,3 отражателя 6 совпадает с изображением второй фокальной линии F 2,2 отражателя 5 и лежит в предметной плоскости 7.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 2 света, расположенного на первой фокальной линии F 1,1 отражателя 1, часть светового потока падает на зеркальную поверхность отражателя 1 и фокусируется на ее второй фокальной линии F 2,1. Затем эта часть светового потока проходит через продольную щель отражателя 5, падает на зеркальную поверхность отражателя 6 и фокусируется на ее второй фокальной линии F 2.3 лежащей в предметной плоскости 7.

Другая часть светового потока от источника 2 света падает на зеркальную поверхность отражателя 5 и фокусируется на ее второй фокальной линии F 2,2, лежащей в предметной плоскости 7.

Так как ширина продольной щели отражателя 5 мала вследствие того, что ось его продольной щели совпадает с фокальными линиями F2,1 и F 1,3, то устройство обеспечивает угол охвата источника света в меридиональной плоскости, близкой к 2я рад. При этом часть светового потока, падающая на зеркальные поверхности плоских отражателей 3 и 4. также фокусируется на совпадающих фокальных линиях F 2,2 и F 2,3.

В результате на предметной плоскости 7 оптической системы 8 формируется узкая полоса, ширина которой определяется поперечным размером источника 2 света. Так как плоские отражатели 3 и 1 выполнены перекрывающими область проекций лучей на плоскость, перпендикулярную предметной плоскости, то длина освещаемой узкой полосы определяется расстоянием между ними. В отличие от работы устройства по фиг. 1. где световой поток от источника света переносится в узкую полосу на предметной плоскости непосредственно отражателями 5 и 6, в устройствах по фиг. 2 и 3 он переносится с помощью дополнительного плоского отражателя 9 (или 10), который устанавливается под углом к плоскости, соединяющей первую F 1,2 и вторую F 2,2 фокальную линию отражателя 5( фиг 2) или соединяющей первую F 1,3 и вторую F 2,3 фокальную линию отражателя 6 (фиг 3)

В этом случае та часть светового потока от источника 2 света, которая падает на зеркальную поверхность отражателя 5 или 6, соответственно фокусируется на ее второй фокальной линии F 2,2 или F 2,3, соот- ветственно отражаясь от плоского зеркального отражателя 9 (или 10), который формирует действительное изображение F 2,2 или F 2,3 второй фокальной линии F 2,2 отражателя 5 или F 2,3 отражателя 6 соот- ветственно, лежащее в предметной плоскости 7 и совпадающее с второй фокальной линией F 2,3 отражателя 6 или F 2,2 отражателя 5 соответственно.

В устройстве по фиг 4 в отличие от фиг.

1световой поток переносится в узкую полосу на предметной плоскости 7 с помощью двух дополнительных плоских зеркал 9 и 10, каждое из которых установлено под углом к плоскости, соединяющей первую F 1,2 и вто- рую F 2,2 фокальные линии отражателя 5 и первую F 1,3 и вторую F 2,3 фокальные линии отражателя 6 соответственно В этом случае часть светового потока от источника

2света, падающая на зеркальную поверх- ность отражателя 5, фокусируется на ее второй фокальной линии F- 22 отражаясь от плоского зеркального отражатеья 9, который формирует действительное изображе ние F 2,2 второй фокальной линии F 2,2 лежащей в предметной плоскости 7 Др i ая часть светового потока от источника 2 света, падающая на зеркальную поверхность отражателя 6, фокусируется на ее-второй фокальной линии F 2,3,отражается от плоского зеркального отражателя 9, который формирует действительное изображение F2.3 второй фокальной линии F 2,3 совпадающее с изображением F 2,2 второй фокальной линии F 2,2 отражателя 5.

Предложенное устройство для освещения узкой полосы на предметной плоскости оптической системы отличается от известного тем, что энергетически более выгодно, так как позволяет при использовании одного и того же источника света получить в предметной плоскости оптической системы более высокий уровень освещенности. Это достигается за счет эффективно- го использования всего светового потока от источника света путем концентрации его на

предметной плоскости в пределах уткой по лосы заданной длины

По сравнению с известным Р предложенном устройстве отсутствуют потери на отражение при переходе границы двух сред и потери из-за поглощения оптической средой световода Кроме того, в предложенном устройстве можно использовать протяженный источник света без дополнительных потерь за счет диафрагмирования светового потока самим источником света

Формула изобретения

1.Устройство для освещения узкой по- лосы.на предметной плоскости оптической системы, содержащее основной зеркальный отражатель, выполненный в форме сегмента эллиптического цилиндра с двумя плоскими торцами, на первой фокальной линии цилиндрической части указанного основного отражателя размещен источник света, указанные плоские торцы установлены перпендикулярно образующим эллиптического цилиндра, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности использования потока источника света, оно снабжено двумя дополнительными системами отражателей предназначенными для переноса светового потока на узкую полосу предметной плоскости, каждая из которых включает в себя по крайней мере по одному зеркальному отражателю в форме сегмента эллиптического цилиндра, при этом в указанном отражателе первой дополнительной системы выполнена продольная щель и он установлен таким образом, что его первая фокальная линия совмещена с первой фокальной линией основного зеркального отражателя, продольная ось щели с второй фокальной линией основного зеркального отражателя, а указанный отражатель второй дополнительной системы установлен по ходу распространения лучей источника света за первой дополнительной системой таким образом, что его первая фокальная линия совмещена с второй фокальной линией основного зеркального отражателя.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что указанные отражатели дополнительных систем размещены таким образом, что их вторые фокальные линии совмещены и лежат на предметной плоскости оптической системы,

3.Устройство по пп. 1 или 2, отличающее с я тем, что плоские торцы указанного основного зеркального отражателя выполнены таких размеров, что в рабочем состоянии перекрывают область проекции световых лучей на плоскости установки торцов.

F2,2

F2.3

Изобретение может использоваться преимущественно в устройствах одномерного сканирования изображений,например в репрографических аппаратах или оптических читающих автоматах. Цель изобретения - повышение эффективности использования потока источника света. Устройство содержит отражатель 1, зеркальная поверхность которого выполнена в форме сегмента эллиптического цилиндра; источник света 2, расположенный на первой фокальной линии F 1,1 отражателя 1; отражатель 5, зеркальная поверхность которого выполнена.в форме сегмента эллиптического цилиндра с продольной щелью; плоские отражатели и отражатель 6, который может быть выполнен в форме сегмента эллиптического цилиндра и расположен таким образом, что переносит световой поток, отраженный отражателем 1, на предметную плоскость 7 оптической системы 8 Отражатель 5 собирает на предметной плоскости 7 долю светового потока источника света 2, не перераспределенную отражателем 1. Плоские зеркальные отражатели выполнены перекрывающими область проекций лучей в устройстве на плоскость, перпендикулярную предметной 2 з.п. ф-лы. 5 ил. (Л С

&.2

Я

8

ФигЛ

fte,F2.$

Фиг. 2

/I

1686253

W Щ;&.2

ФигЛ

SudA