демонстрационное устройство для непереносных осветителей

Формула изобретения

1. Демонстрационное устройство для непереносных осветителей, содержащее оптически сопряженную с источником света осветителя входную оптическую систему и держатель, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит выходную оптическую систему, при этом входная и выходная оптические системы выполнены в виде расположенных конфокально соответственно входного и выходного двухзеркальных объективов, общая фокальная плоскость которых расположена между их первыми вогнутыми параболическими зеркалами, выполненными с соответствующим осевым сквозным отверстием и обращенными своими отражающими поверхностями в противоположные стороны, держатель выполнен в виде рамки, снабженной средствами для закрепления на ней диапозитива и установленной между первыми зеркалами входного и выходного двухзеркальных объективов с возможностью перемещения ее в направлении, перпендикулярном общей оптической оси двухзеркальных объективов, а также с возможностью фиксации ее в заданном положении относительно общей оптической оси и общей фокальной плоскости двухзеркальных объективов, в каждом из которых конфокально первому зеркалу установлено соответствующее второе зеркало, меньшего размера и имеющее или выпуклую гиперболическую форму, или вогнутую эллипсоидальную форму.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рамка снабжена средствами для закрепления на ней диапозитива и с возможностью его съема.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что рамка установлена с возможностью поворота ее вокруг общей оптической оси двухзеркальных объективов и фиксации ее в требуемом положении диапозитива.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первые зеркала входного и выходного двухзеркальных объективов выполнены на соответствующих подложках, которые жестко соединены между собой.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит плоское зеркало, размещенное за выходным двухзеркальным объективом и под углом 10-60° к его оптической оси.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что плоское зеркало установлено с возможностью поворота вокруг оптической оси выходного двухзеркального объектива и фиксации его в требуемом положении.

7. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что плоское зеркало установлено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси выходного двухзеркального объектива, и фиксации его в требуемом положении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике представления информационно-рекламных материалов на различных поверхностях, в частности дорожном покрытии, стенах зданий и т.п.

Из уровня техники известно демонстрационное устройство для непереносных осветителей (уличных фонарей), содержащее основание V-образной формы, снабженное средствами для закрепления его на столбе уличного фонаря непосредственно под его источником света, а также направляющими для установки с возможностью съема многослойного демонстрируемого материала, используемого в проходящем свете (см. патент US-A - №2597783, 1952).

Основной недостаток известного демонстрационного устройства для непереносных осветителей заключается в том, что его использование неизбежно приводит к существенному ухудшению светотехнических параметров непереносного осветителя, поскольку V-образное основание обязательно должно располагаться под источником света уличного осветителя. Это приводит к экранированию значительной части светового потока источника света, предназначенного для освещения окружающего его пространства.

Известно также демонстрационное устройство для непереносных осветителей, взятое в качестве прототипа и содержащее входную оптическую систему и держатель плоского демонстрируемого материала, при этом оптически сопряженная с источником света осветителя входная оптическая система выполнена в виде плоского зеркала, обращенного своей отражающей поверхностью к плоскому демонстрируемому материалу и установленного на держателе с возможностью поворота его вокруг горизонтальной оси и фиксации в требуемом положении (см. патент US-A - №2017617, 1935).

Такое выполнение демонстрационного устройства для непереносных осветителей позволяет (за счет большей свободы выбора его положения относительно источника света) определить оптимальное (с точки зрения минимализации величины экранирования им светового потока, предназначенного для освещения) взаимное расположение демонстрационного устройства и источника света для улиц или для помещений.

Недостаток известного демонстрационного устройства для непереносных осветителей заключается в том, что оно имеет ограниченные функциональные возможности, а именно обеспечивает только подсветку демонстрируемого материала, размещенного вблизи входной оптической системы. При этом с удалением от источника света непереносного осветителя интенсивность подсветки уменьшается, поскольку уменьшается плотность светового потока от источника света в месте установки демонстрационного устройства. Кроме того, увеличение размеров демонстрируемого материала неизбежно приводит к увеличению размеров плоского зеркала, а следовательно, к увеличению доли светового потока источника света, экранируемого демонстрационным устройством.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по расширению функциональных возможностей демонстрационного устройства для непереносных осветителей за счет обеспечения не только подсветки демонстрируемого материала, расположенного даже на значительном расстоянии, вплоть до 20÷50 м, от входной оптической системы, но и проецирования демонстрируемого материала (диапозитивов) на различные поверхности, расположенные вокруг непереносного осветителя, при одновременном уменьшении зависимости освещенности (как при подсветке, так и при проецировании изображений) от расстояния до непереносного осветителя.

Поставленная задача решена тем, что демонстрационное устройство для непереносных осветителей, содержащее оптически сопряженную с источником света осветителя входную оптическую систему и держатель, согласно изобретению дополнительно содержит выходную оптическую систему, при этом входная и выходная оптические системы выполнены в виде расположенных конфокально соответственно входного и выходного двухзеркальных объективов, общая фокальная плоскость которых расположена между их первыми вогнутыми параболическими зеркалами, выполненными с соответствующим осевым сквозным отверстием и обращенными своими отражающими поверхностями в противоположные стороны, держатель выполнен в виде рамки, снабженной средствами для закрепления на ней диапозитива и установленной между первыми зеркалами входного и выходного двухзеркальных объективов с возможностью перемещения ее в направлении, перпендикулярном общей оптической оси двухзеркальных объективов, а также с возможностью фиксации ее в заданном положении относительно общей оптической оси и общей фокальной плоскости двухзеркальных объективов, в каждом из которых конфокально первому зеркалу установлено соответствующее второе зеркало, меньшего размера и имеющее или выпуклую гиперболическую форму, или вогнутую эллипсоидальную форму.

Кроме того, поставленная задача решена тем, что

- рамка снабжена средствами для закрепления на ней диапозитива и с возможностью его съема;

- рамка установлена с возможностью поворота ее вокруг общей оптической оси двухзеркальных объективов и фиксации ее в требуемом положении диапозитива;

- первые зеркала входного и выходного двухзеркальных объективов выполнены на соответствующих подложках, которые жестко соединены между собой;

- демонстрационное устройство дополнительно содержит плоское зеркало, размещенное за выходным двухзеркальным объективом и под углом 10÷60° к его оптической оси;

- плоское зеркало установлено с возможностью поворота вокруг оптической оси выходного двухзеркального объектива и фиксации его в требуемом положении;

- плоское зеркало установлено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси выходного двухзеркального объектива и фиксации его в требуемом положении.

Предложенное выполнение демонстрационного устройства для непереносных осветителей, а именно в виде входного и выходного двухзеркальных объективов, расположенных конфокально так, что общая их фокальная плоскость расположена между их первыми вогнутыми параболическими зеркалами, выполненными с соответствующим осевым сквозным отверстием и обращенными своими отражающими поверхностями в противоположные стороны, при этом в каждом двухзеркальном объективе конфокально его первому зеркалу установлено соответствующее второе зеркале меньшего размера, имеющее либо выпуклую гиперболическую, либо вогнутую эллипсоидальную форму, а между первыми зеркалами двухзеркальных объективов установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном общей оптической оси двухзеркальных объективов, и фиксации в требуемом положении рамка, снабженная средствами для закрепления на ней диапозитива, позволяет не только, собрать больше света от источника света непереносного осветителя, но и наилучшим образом направить его в выходной двухзеркальный объектив, а далее либо на освещаемый демонстрируемый материал, либо на поверхность проецирования изображения диапозитива, установленного в этом случае на рамке. Здесь необходимо отметить, что предложенное демонстрационное устройство имеет существенное преимущество перед известными проекционными аппаратами с зеркальной осветительной системой, так как все ее элементы расположены по одну сторону от источника света, который предназначен в основном для уличного освещения или для освещения помещений.

Действительно в этом случае имеет место экранирование демонстрационным устройством только той части светового потока от источника света, которая собирается обращенной к этому источнику света входной оптической системой (входным двухзеркальным объективом) и которая попадает на его боковую поверхность. Аналогичная картина имеет место и в известных проекционных аппаратах с линзовой осветительной системой (см. Физический энциклопедический словарь, т.4, М., изд. "Сов. энциклопедия", 1965 г. с.214-215). Однако используемый в предложенном демонстрационном устройстве входной двухзеркальный объектив имеет существенно меньший вес по сравнению с линзовыми объективами, а также позволяет собрать бульшее количество света. С другой стороны, предложенное расположение входного и выходного двухзеркальных объективов позволяет существенно уменьшать (по сравнению с известными проекционными аппаратами) и осевые размеры предложенного демонстрационного устройства, так как расстояние между первыми зеркалами входного и выходного объективов лимитировано только размерами рамки (используемой либо только в качестве диафрагмы, либо дополнительно в качестве держателя диапозитива). Иными словами, это расстояние может составлять всего несколько миллиметров. В результате уменьшается доля бесполезно экранируемого боковой поверхностью демонстрационного устройства светового потока от осветителя.

Использование в предложенном демонстрационном устройстве выходного двухзеркального объектива позволяет сформировать на его выходе световой поток требуемой, например минимальной, расходимости, а следовательно, уменьшить зависимость освещенности (при подсветке или при проецировании изображений) от расстояния до непереносного осветителя.

Предложенное выполнение рамки со средствами для закрепления на ней диапозитива и с возможностью его съема, а также установка рамки с возможностью поворота ее вокруг общей оптической оси входного и выходного двухзеркальных объективов и фиксации ее в требуемом положении диапозитива позволяет повысить эксплуатационные возможности предложенного демонстрационного устройства.

Что касается использования в предложенном демонстрационном устройстве плоского зеркала, размещенного за выходным двухзеркальным объективом под углом 10÷60° к его оптической оси и/или с возможностью поворота в указанном выше диапазоне углов вокруг оси, перпендикулярной оптической оси выходного двухзеркального объектива, и фиксации его в требуемом положении, и/или с возможностью поворота его вокруг оси выходного двухзеркального объектива и также с фиксацией его в требуемом положении, позволяет осуществлять либо подсветку поверхностей, либо проецирование изображений на поверхности, которые не расположены на общей оптической оси входного и выходного двухзеркальных объективов. Иными словами, обеспечиваются более широкие возможности при выборе оптимального положения демонстрационного устройства относительно непереносного осветителя.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения ожидаемого полезного результата указанной выше совокупностью существенных признаков.

На фиг.1 схематично изображено демонстрационное устройство для непереносных осветителей, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид снизу при снятом выходном двухзеркальном объективе; на фиг.3 - демонстрационное устройство с входным и выходным защитными окнами; на фиг.4 - то же, с плоским поворотным зеркалом; на фиг.5 - вариант закрепления демонстрационного устройства на уличном фонаре.

Демонстрационное устройство для непереносных осветителей содержит оптически сопряженную с источником света непереносного осветителя входную оптическую систему, которая выполнена в виде входного двухзеркального объектива, а также выходную оптическую систему, которая выполнена в виде выходного двухзеркального объектива. Входной двухзеркальный объектив содержит соосное оси 1 первое вогнутое параболическое зеркало 2 с осевым сквозным отверстием 3 и конфокально с ним второе зеркало 4, например выпуклое гиперболическое. Второе зеркало 4 имеет меньший размер (диаметр) по сравнению с первым зеркалом 2 и может иметь также вогнутую эллипсоидальную форму. В этом случае фокус первого зеркала 2 совпадает с первым (ближайшим к отражающей поверхности) фокусом второго вогнутого эллипсоидального зеркала, а второй фокус второго вогнутого эллипсоидального зеркала расположен в фокальной плоскости входного двухзеркального объектива. Второе зеркало 4 входного двухзеркального объектива закреплено на подложке 5 первого зеркала 2, например, с помощью трех стержней 6, расположенных на одинаковом угловом расстоянии относительно друг друга.

Выходной двухзеркальный объектив расположен также соосно оси 1 и выполнен в виде комбинации первого вогнутого параболического зеркала 7 с осевым сквозным отверстием 8 и расположенного конфокально ему второго зеркала 9, например вогнутого эллипсоидальной формы, при этом фокус 10 первого зеркала 7 совпадает с первым (ближайшим к отражающей поверхности) фокусом вогнутого эллипсоидального второго зеркала 9. Второе зеркало 9 может быть выполнено выпуклой гиперболической формы, аналогично второму зеркалу 4 входного двухзеркального объектива. Второе зеркало 9 закреплено на подложке 11 первого вогнутого параболического зеркала 7, аналогичного тому, как закреплено второе зеркало 4 на подложке 5, а именно с помощью трех стержней 6', расположенных на одинаковом угловом расстоянии относительно друг друга.

Кроме того, второе зеркало 9 (так же, как и второе зеркало 4) имеет меньший размер по сравнению с зеркалом 7. Входной и выходной двухзеркальные объективы расположены конфокально, при этом их общая фокальная плоскость 12 расположена между их первыми вогнутыми параболическими зеркалами 2 и 7, отражающие поверхности которых обращены в противоположные стороны.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения первые вогнутые параболические зеркала 2 и 7 выполнены на соответствующих подложках 5 и 11 (из металла или пластмассы), которые жестко, например, с помощью резьбовых соединительных элементов соединены между собой. Первые вогнутые параболические зеркала 2 и 7 могут быть выполнены и на противоположных сторонах общей подложки, что позволяет повысить жесткость конструкции. Однако в последнем случае повышается трудоемкость при их изготовлении.

Кроме того (в описанном ниже конкретном варианте выполнения), демонстрационное устройство для непереносных осветителей содержит рамку 13 (фиг.1 и 2) со сквозным (диафрагмирующим) отверстием 14, например, прямоугольной формы и с углублением 15 для размещения в нем диапозитива (на чертежах не показан). Рамка 13 снабжена любыми (из числа известных) средствами для закрепления (например, прижима) в ее углублении 15 диапозитива, а в предпочтительном варианте - с возможностью его съема, например при его замене (на чертежах не показаны).

Рамка 13 размещена в соответствующем пазу (например, типа "ласточкина хвоста"), который выполнен в державке 16 с возможностью перемещения ее в продольном направлении, перпендикулярном оптической оси 1 (на фиг.2 показанном прямой линией с двумя стрелками на концах). Иными словами, в радиальном направлении относительно оптической оси 1. Державка 16 и рамка 13 снабжены средствами (например, шариковыми фиксаторами) для фиксации рамки 13 относительно державки 16 в заданном положении относительно общей оптической оси 1 входного и выходного двухзеркальных объективов.

Державка 16 выполнена с кольцевым выступом 17, соосным ее сквозному отверстию 18, диаметр которого не меньше диаметра сквозных отверстий 3 и 8. В подложке 5 выполнены соосная оптической оси 1 кольцевая проточка 19 для размещения в ней кольцевого выступа 17 державки 16, а также сегментные вырезы 20 и 20' для размещения там с возможностью поворота на 180° державки 16 вокруг оптической оси 1, а следовательно, и установленной в ней рамки 13. Благодаря этому обеспечивается не только установка рамки 13, размещенной в соответствующем пазу державки 16, между первыми зеркалами 2 и 7 соответственно входного и выходного двухзеркальных объективов в требуемом положении относительно общей оптической оси 1 входного и выходного объективов и общей их фокальной плоскости 12, но и требуемое положение диапозитива относительно оптической оси 1 и фокальной плоскости 12.

Державка 16 снабжена также средствами для фиксации ее (а следовательно, и закрепленного в рамке 13 диапозитива) в требуемом положении относительно оптической оси 1, например, выполненные в виде стопорного винта 21.

Каждая подложка 5 и 11 снабжена приливами 22 с отверстиями 23, которые расположены попарно соосно на соответствующих подложках и предназначены под резьбовые соединительные элементы, например болты с гайками, для жесткого соединения подложек 5 и 11 между собой. Для закрепления демонстрационного устройства, например, на основании, на кронштейне или на столбе осветителя на каждом приливе 22 выполнено соответствующее ушко 24.

Для защиты зеркал входного и выходного двухзеркальных объективов могут быть использованы защитные окна из тонкого светопрозрачного материала. При этом защитные окна выполнены в виде соосной оптической оси 1 соответствующей оболочки, имеющей форму поверхности вращения. Например, защитное окно 25 выполнено в виде полой сферы, а защитное окно 26 - в виде поверхности усеченного конуса (фиг.4).

Защитное окно 25 закреплено на подложке 5, а второе зеркало 4 входного двухзеркального объектива закреплено на внутренней поверхности защитного окна 25. Большое основание защитного окна 26 закреплено на подложке 11, а второе зеркало 9 выходного двухзеркального объектива закреплено на малом основании защитного окна 26.

За выходным двухзеркальным объективом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, установлено плоское зеркало 27 (фиг.4). Зеркало 27 может быть либо жестко установлено под углом к общей оптической оси 1, который равен 10÷60°, либо с возможностью поворота вокруг оси 28, перпендикулярной к общей оптической оси 1 входного и выходного двухзеркальных объективов в указанном выше диапазоне углов и с фиксацией его в требуемом положении. Кроме того, ось 28 установлена во втулке 29, которая закреплена на оси 30, расположенной соосно общей оптической оси 1. Иными словами, зеркало 27 установлено с возможностью поворота вокруг общей оптической оси 1 и фиксацией его в требуемом положении (на чертежах средства для фиксации зеркала 27 в требуемом положении не показаны).

Ход оптических лучей на чертежах показан сплошными линиями со стрелками.

Непереносной осветитель (фиг.5) содержит столб 31 с кронштейном 32, на котором закреплен источник света 33. Демонстрационное устройство и плоское зеркало 27 закреплены на общем основании 34, которое в свою очередь крепится к кронштейну 32.

Демонстрационное устройство для непереносных осветителей используется следующим образом. Демонстрационное устройство закрепляется на столбе (стойке) или кронштейне выбранного осветителя, например, уличного фонаря (фиг.5). Однако в ряде случаев целесообразно использовать специальные кронштейны для установки демонстрационного устройства. При установке предложенного демонстрационного устройства необходимо обеспечить оптическое сопряжение его входного двухзеркального объектива с источником света осветителя. Иными словами, общая оптическая ось 1 входного и выходного двухзеркальных объективов должна проходить через источник света выбранного осветителя. С другой стороны, необходимо демонстрационное устройство расположить так, чтобы оно минимально затеняло ту часть светового потока от источника света, которая предназначается для освещения дорожного покрытия. Далее в углубление 15 рамки 13 помещается диапозитив, после чего осуществляется его фиксация с помощью соответствующих средств. Рамка 13 с установленным на ней диапозитивом вставляется в соответствующий паз державки 16 и фиксируется в требуемом положении относительно оптической оси 1. В предпочтительном варианте осуществления изобретения размеры рамки 13 и державки 16 выбираются такими, чтобы после установки рамки 13 диапозитив располагался в общей фокальной плоскости 12 или вблизи ее, а также симметрично относительно общей оптической оси 1 входного и выходного двухзеркальных объективов. Как показана на фиг.1, 3 и 4, свет от источника света непереносного осветителя, отразившись сначала от первого вогнутого параболического зеркала 2, а затем от второго выпуклого гиперболического зеркала 4, поступает на диапозитив. С помощью выходного двухзеркального объектива, выполненного в виде зеркал 7 и 9, осуществляется проецирование изображения освещенного диапозитива на выбранную поверхность, находящуюся на оптической оси 1. Далее путем поворота державки 16 вокруг оптической оси 1 устанавливают требуемое положение изображения диапозитива. После чего положение державки 16 фиксируется, например, с помощью стопорного винта 21. В случае, если поверхность, на которую осуществляется проецирование расположена не на оптической оси 1, то дополнительно устанавливают плоское зеркало 27, с помощью которого осуществляется изменение направления распространения светового потока, выходящего из выходного двухзеркального объектива. Путем поворота плоского зеркала 27 вокруг оси 28, а при необходимости и вокруг оптической оси 1 обеспечивают проецирование изображения диапозитива на выбранный участок поверхности.

Предложенное устройство может быть использовано также и для подсветки демонстрируемых материалов, размещенных на окружающих выбранный осветитель поверхностях. В этом случае работа демонстрационного устройства отличается от описанной выше только тем, что в рамку 13 на устанавливается диапозитив, а сквозное отверстие 14 выполняет роль диафрагмы.

Изобретение может быть использовано на любых освещаемых территориях населенных пунктов, а также на автомобильных и железнодорожных трассах.