Осветитель
Патент 1405014
Авторы
Классы МПК
Осветитель
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к оптическим осветительным системам и может быть использовано в таких областях науки и техники, где необходимо освещение объектов по методу темного поля. Цель изобретения - повышение КПД осветителя и обеспечение возможности регулирования уровней освещенности . Осветитель содержит последовательно расположенные на оптической оси источник света 1, коллектор 3 и кольцевую диафрагму 4, зеркало 5 и конденсор 6, В осветитель дополнительно введена система оптически связанных с источником света 1 равноудаленных от оптической оси осветителя зеркал 2, установленных вокруг источника 1 под углом 45 к оптической оси осветителя. Коллектор 3 выполнен в виде оптически связанного с системой зеркал 2 блока линз, установленных в плоскости, перпендикулярной оптической оси осветителя. Между плоским зеркалом 5 и кольцевым конденсором 6 в плоскости входного зрачка последнего с возможностью поворота вокруг оптической оси осветителя установлен непрозрачный диск 7 с отверстиями. Осветитель обладает высоким КПД и дает возможность осуществлять регулирование освещенности в широких пределах. 1 э.п. ф-лы, 3 ил. о SS
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 0 02 В 2)/10
f у /
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4173260/40-12 (22) 04.12.86 (46) 23,06.88, Вюл, Ф 23 (72) В.Н.Иванов, А.И.Дадимов и В,И.Голуб (53) 535.822,9(088,8) (56) Скворцов Г.Е. и др. Микроскопы. — Л.: Машиностроение, 1969, с. 344. (54) ОСВЕТИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к оптическим осветительным системам и может быть использовано в таких областях науки и техники, где необходимо освещение объектов по методу темного поля. Цель изобретения — повыпение КПД осветителя и обеспечение возможности регулирования уровней освещенности. Осветитель содержит последовательно расположенные на оптической оси источник света 1, коллектор
3 и кольцевую диафрагму 4, зеркало
5 и конденсор 6. В осветитель дополнительно введена система оптически связанных с источником света 1 равноудаленных от оптической оси осветителя зеркал 2, установленных воо круг источника 1 под углом 45 к оптической оси осветителя. Коллектор
3 выполнен в виде оптически связанного с системой зеркал 2 блока линз, установленных в плоскости, перпендикулярной оптической оси осветителя.
Между плоским зеркалом 5 и кольцевым конденсором 6 в плоскости входного зрачка последнего с возможностью поворота вокруг оптической оси осветителя установлен непрозрачный диск 7 с отверстиями. Осветитель обладает высоким КПД и дает возможность осуществлять регулирование освещенности в широких пределах. 1 э.п. ф лы 3 ил
1405014 (tgv+tgU+tg 8 ), Зр 35 расстояние от оптической оси осветителя до: низовых коллекторов 3; расстояние от плоскости предметов до входного зрачка объ-рр ектива; угол поля зрения объектива где S в пространстве предметов;
U — апертурный угол объектива в пространстве предметов; 45
1 апертурный угол линз коллектора 3 в пространстве иэображений.
Кроме того, осветитель содержит кольцевое зеркало 5, кольцевой линзовый конденсор 6 и установленный между ними с возможностью поворота вокруг оптической оси осветителя непрозрачный диск 7 с отверстиями по числу линзовых коллекторов 3. Диск 7 размещен в плоскости входного зрачка кольцевого конденсора 6, Отверстия в непрозрачном диске 7 выполнены напрогйв соответствующих линз коллектора
Изобретeние относится к оптичес ким осветитель. - ым сист мам и может быть использовано, в -.астности, B микроэлектронном производстве цля
5 освещения пов ерхности и зделий в r-.роцессе визуальногo контроля с помо цью микроско ов и проекторов,, а также в других областях науки и техники, где необходимо освещение объектов по ме- 1р тоду темного поля.
Цель изобретения — повышение Е!1, !., а также обеспечение возможности регу-лирования уровня освещенности поверхности визуально контро.тируемых с по- 15 мощью осветителя изделий,, На фиг, 1 представлена принципиальная оптическая схема осветителя; на фиг, 2 — схема регулирования уровня освещенности; на фиг ° 3 — схема 20 хода лучей в осветителе, Осветитель содержит источник 1 света с установленной вокруг него в плоскости, перпендикулярной оптической оси, системой плоских зеркал 2, и линзовые коллекторы 3 по числу плоских зеркал 2, размещенные в плоскости кольцевой диафрагмы ч, При этом плоские зеркала 2 ориентированы под углом о
45 к оптической оси осветителя, а 30 линзовые коллекторы 3 удалены от нее на расстояние, удовлетворяющее соотношению
3 так, что их центры совпадают с оптическими осями последних ° 1Цирина отверстий выбирается в соответствии с нер,.н енством где и — ширина нити накала источника
1 света в направлении вращения диска 7;
;3 — линейное увеличение линз кол— лектора 3; ширинб отверстий;
Й вЂ” диаметр входного зрачка коллектора 3, При этом плоскости изображения линз коллектора 3 совмещены с плоскостью входного зрачка кольцевого конденсора 6.
Благодаря тому, что зеркала 2 установлены вокруг источника 1 под углом 45 к оптической оси осветителя, они формируют не одно, как это имеет место в известном осветителе, а множество независимых изображений источников 1 света, расположенных по окружности с центром на оптической оси осветителя, приЧем свет от этих источников распространяется в направле- нии, параллельном оптической оси осветителя, Так как плоскости изображе ний линз коллектора 3 совмещены с плоскостью входного зрачка кольцевого конденсора 6, каждая линза 3 проецирует полученное таким образом изображение источника 1 света не в бесконечность, как это имеет место в известном осветителе, а в плоскость входного зрачка кольцевого конденсора 6, 3 плоскость изображения осветителя при этом проецируется иэображение оправ линз коллектора 3. Благодаря этому удается получить большие размеры засвечиваемого поля несмотря на малые размеры источника 1 света и сохранить при этом габариты осветителя, Так как кольцевое распределение светового пучка задается расположением линз коллектора 3 в ряд по окружности, а не экранированием центральной части пучка, то не происходит потерь света и, следовательно, повышается освещенность иэображения, Освещенность повышается также за счет увеличения угла охвата коллектора 3, который в этом случае равен сумме углов охвата отдельных линз коллектора
3. Минимальное расстояние от оптической оси осветителя до оптической оси
1405014 отдельной линзы коллектора 3 определяется из условия получения темного поля мин tg2+tgU+tg P эаны отношением
39
I где S — минимальное расстояние от миН оптической оси осветителя до линз 3 40 — расстояние от плоскости
Ъ предметов до входного зрачка объектива.
Подставляя (2) в (1), получаем минимальное расстояние от оптической 45 оси осветителя до линз коллектора 3
S„„=t (tgG3+tgU+tgP ). (3)
Отсюда расстояние от оптической оси осветителя до линз коллектора 3 должно удовлетворять соотношению
tü1(tg +tgU+tg p ) (4)
Увеличение расстояния S при сохранении размеров засвечиваемого поля приводит к увеличению количества линз коллектора 3 и, следовательно, к увеличению равномерности освещенно сти в плоскости иэображения осветитегде i — минимальный угол падения мнн луча;
И вЂ” угол поля зрения объектива в пространстве предметов; 10 апер турный угол объектива в пространстве предметов, 1
I апертурный угол линзы коллектора 3 в пространстве изображений, 15
Это условие вытекает иэ геометрических построений, суть которых поясняется фиг. 3, где изображена схема хода лучей в осветителе к определению минимального расстояния от on- 20 тической оси до линз коллектора 3, при котором наблюдается темное поле, Кз фиг. 3 следует, что минимальный угол падения лучей i „„ на плоскость объекта, расположенную перпендикуляр- 25 но оптической оси объектива, определяется углом отражения, при котором лучи света не попадают в отверстие объектива, т.е ° тангенсом угла
I равным сумме тангенсов: 1дQ+tgU+tg p ° 30
Минимальный угол падения i „„и минимальное расстояние от оптической оси осветителя до линз коллектора 3 свяля, но при этом иэ-за увеличения угла падения составных лучей происходит падение освещенности. Число линз коллектора 3 эависит от их диаметра и расстояния от оптической оси и определяется иэ соотношения
27Б
d, (6) D nI 5q где D — размер отверстия;
n — ширина нити накала источника света в направлении вращения диска;
1ь„ — линейное увеличение линзы коллектора, и условию обеспечения полного перекрытия B крайнем положении изображений источников света диском с л
D c.
2 (7) где D — размер отверстия;
d — диаметр выходного зрачка; 1 линзы коллектора 3.
3ти условия вытекают из геометрических построений, суть которых поясняется фиг, 2, где изображена картина не перекрытого (фиг. 2а), частич. но (фиг. 2б) и полностью (фиг, 2в) перекрытых иэображений источника 1 света, удовлетворяющих указанным выше условиям.
Из фиг. 2 следует, что размер отверстия не должен быть меньше изобгде d диаметр выходного зрачка линзы коллектора 3.
Непрозрачный диск 7 с радиальными отверстиями, установленный в плоскости входного зрачка кольцевого конденсора 6, выполняет функцию апертурной диафрагмы для каждого канала коллектора 3. Поэтому перемещение отверстий диска 7 относительно неподвижных иэображений источников I света приводит к перекрытию части изображения источников 1,и, следовательно, к уменьшению освещенности в плоскости иэображения осветителя, но беэ ухуд шения равномерности освещенности.
При этом форма отверстий в диске 7 определяется формой источника 1 света, а их ширина в направлении вращения диска 7 удовлетворяет условию максимального использования светового потока источника 1.
5 14 ражения источника 1 светя, но не должен быть больше половины диаметра выходного зрачка линзы коллек-.îðà 3, Осветитель работает следующим об-разом.
Система, например, из шести зеркал 2 формирует шесть мн»»мых изображений источника 1 света, расположенных в плоскости предметов блока линз
3 по окружности с центром ця оптической оси осветителя, Блок линз 3 и кольцевое зеркало 5 прае»»»»руют изображения источников 1 светя в плоскость диска 7, установленного во входном зрачке кольцевого ко»»де»»< ора 6, Кольцевой конденсор б направляет световые пучки, прошедшие через отверстия в диске 7, на объект. проецируя изображения оправ линз коллектора 3 на его поверхность, Кольцевая диафрагма » предохраняет от попадания в объектив прямого света, При повороте диска 7 вокруг оси происходит одновременное перекрытие чаСти изображения источников 1 света в плоскости диска 7, в результате чего наблюдается плавное изменение освещенности в плоскости изображения осветителя от максимально o значения до нуля.
Благодаря увеличенному углу охвата коллектора осветитель имеет высокий КПД. Это позволяет формировать большие линейные размеры освещаемого поля при одновременном повышении уровня освещенности. 11аличие поворотного непрозрачного диска с отверстиями, кроме того, дает возможность варьировать уровни освещенности н широких пределах, Формул а изобретения
1, Осветитель, »:op,ержащий последовательно расположенные на оптической оси источник света, коллектор и кольцевые диафрагму, зеркало и конденсор, 050!и о т л и ч я ю шийся тем, что, с целью peãóë»»ðoâëí»»ÿ уровня освещенности и увеличения KHII, он дополнительно снабжен системой оптически связан5 цых с источником света зеркал, уста»»овт»еннь»х в плоскости источника света о вокруг него под углом »5 к оптической оси осветителя и рявноудаленных
1О от:»оследней, а коллектор выполнен в виде блока линз, установленных в плоскости„ перпендикулярной оптической оси осветителя, Hd расстоянии Г от
:- ее, которое определяют уравнением
С= - (. - p l+-, T 4-+ g
P где t, „— расстояние от глоскости предV метов до входного зрачка объектива;
20 Я вЂ” угол поля зрения объектива в пространстве предметов; — апертурный угол объектива в пространстве предметов;
1 апертурный угол линз коллектора в пространстве изображений, причем плоскости изображений линз совмещены с плоскостью входного зрачка ко» пенсора.
ЗО
2. Осветитель по и. 1, о т л и ч я ю щ и и = я тем, что он снабжен непрозрачным диском, установленным в плоскости входного зрачка кольцевого конденсора с возможностью вращения
35 зокруг оптической оси осветителя, при этом в диске по числу линз коллектора напротив них выполнены радиальные отверстия, ширину I которых определяют ,»О соотношением г и rl а»»6 л где и — ширина нити источника света, 45 линейное увеличение линз коллектора; — диаметр выход. о".о зрачка линз коллектора.
1 405014
Ось Вращения диска (onmuuecKaR Ось ос3етцтеля)
С Omfegc
ЯММ п ия I Аско
EhVlg UCcoma
Зыхо3ного ги комекоскосюь
140З014
Мнимое иаображенце ис(770чника. сА:.; д
Ж та ма. г c/pmz-, ды аЖю ы эра а жом юж еют ара ха Вои рача
Ппосгасть аредмел о6
Составитель И„.Зайцев редактор В,Бугренкова Техред А.Кравчук Корректор О,Кравцова
Заказ 3101/51
Тираж 533 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !
13035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,