Světelná optická soustava, zejména pro informační, reklamní nebo osvětlovací účely

Oblast techniky

Vynález se týká světelné optické soustavy, zejména pro informační, reklamní nebo osvětlovací účely, v rámci kterých se využívá vedení světla v dielektriku.

Dosavadní stav techniky

Dosud známá světelná informační a osvětlovací zařízení jsou uspořádána například tak, že světelný zdroj je umístěn uvnitř samotného zařízení. Takto jsou provedeny například informační ukazatele, firemní štíty, pouliční lampy a jiné soustavy, založené na průsvitu světla. Nevýhodou těchto uspořádání je skutečnost, že rozměry a tvar takových zařízení jsou výraznou měrou ovlivněny použitým zdrojem světla.

Jiný dosud používaný způsob konstrukce informačních a reklamních zařízení je založen na principu vedení světla ve světelném vodiči, například ve světlovodivé desce, do které světlo vstupuje ze strany a je uvnitř světelného vodiče vedeno v režimu absolutního odrazu. Z vodiče světlo vystupuje po odrazu od rozhraní prostředí vodiče a cílového objektu. Světelné paprsky, které se takto odrazí pod úhlem, který již nesplňuje podmínku totálního odrazu, tvoří pro pozorovatele obraz cílového objektu, nacházejícího se uvnitř nebo na povrchu světelného vodiče. Tímto světelným vodičem je například deska z organické hmoty, skla nebo materiálů, majících obdobné vlastnosti. Světelný zdroj, kterým je obvykle luminiscenční zdroj studeného světla, je umístěn podél okraje vodiče, kterým je například světlovodivá deska. Vzhledem ktomu, že světelný zdroj tvoří konstrukční součást zařízení a podílí se takto na jeho vzhledu, není obvykle možné vybavit tento zdroj účinným reflektorem. Z takového zdroje vystupují paprsky všemi směry a jen malá část z těchto paprsků protne boční stranu vodiče. Z těchto paprsků má jen malá část směr, který splňuje podmínku pro vstup do světelného vodiče pod úhlem, zaručujícím další vedení světla ve světelném vodiči v režimu totálního odrazu. Nevýhodou tohoto uspořádání je, že z paprsků, které světelným vodičem postupují v režimu totálního odrazu, jen malá část směřuje k cílovému objektu a vytvoří tak obraz. Ostatní paprsky jsou v zařízení pohlceny nebo je opustí mimo cíl. Navíc barevná škála informace, poskytnuté popsaným způsobem, vychází ze spektra luminiscenčního zdroje, které není úplné. Základní použitou barvou je mléčná bílá, která vychází z broušeného rozhraní cílového objektu a světelného vodiče. Ostatní barvy jsou většinou tmavší a snižují celkový jas obrazu informace. Účinnost výše popsaných zařízení je malá a tato zařízení jsou dosud využívána okrajově pouze jako doplněk pro jiné informační systémy.

Zvýšení účinnosti zařízení výše uvedeného typu je dosaženo v zařízení, které je popsáno v patentovém dokumentu US 4,662,716 a ve kterém se převod světla ze zdroje do světelného vodiče uskutečňuje prostřednictvím hranolu, jehož základnová plocha přiléhá k povrchu světelného vodiče.

V současné době stále existuje snaha po dalším zvýšení účinnosti uvedených zařízení s cílem dosáhnout lepšího využití jejich možností v rámci výše uvedených aplikačních oblastí.

Takového dalšího zlepšení účinnosti je dosaženo řešením, tvořícím podstatu tohoto vynálezu.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je světelná optická soustava, zejména pro informační, reklamní nebo osvětlovací účely, sestávající alespoň zjednoho světelného zdroje a ze světelného vodiče, přičemž světelný vodič je opatřen alespoň jedním injektorem, vytvořeným z dieíektrického

-1 CZ 287884 B6 materiálu s indexem lomu vyšším, než je index lomu vzduchu, kde vstupní plocha injektoru svírá s kolmicí na podélnou osu světelného vodiče úhel v rozmezí 90 až 180° v kladném smyslu při vedení světelného svazku zprava doleva, přičemž rozhraní injektor/světelný vodič je opticky homogenní, jejíž podstata spočívá v tom, že injektor je na alespoň části své vstupní plochy opatřen optickým členem z dielektrického materiálu, kde tvar jeho vstupní čelní plochy je vytvořen tak, že veškeré na ni dopadající světelné paprsky se po průchodu touto vstupní čelní plochou lámou do alespoň jednoho ohniska, které leží na povrchu, uvnitř světelného vodiče nebo za ním ve směru dopadu světelného svazku.

Výhodně je alespoň na jednom rozhraní injektor/světelný vodič tento injektor nebo světelný vodič opatřen polopropustným zrcadlem.

Výhodně injektor sestává z řady plynule na sebe navazujících dílčích injektorů, jejichž dílčí vstupní plochy svírají s kolmicí na podélnou osu světelného vodiče úhel v rozmezí 90 až 180° v kladném smyslu při vedení světelného svazku zprava doleva a jsou opatřeny optickými členy, přičemž spojnice sousedících vstupních ploch je zde opatřena zrcadlem.

Výhodně je injektor umístěn na počátku světelného vodiče.

Výhodně je injektor tvořen souborem dílčích injektorů, kde optický člen každého z nich má své vlastní ohnisko, přičemž tato ohniska leží na povrchu, uvnitř světelného vodiče nebo za ním ve směru dopadu světelného svazku a poměr úhrnu vstupních ploch injektorů k úhrnu ploch rozhraní injektor/světelný vodič je alespoň rovný 3:2.

Výhodně je světelný zdroj umístěn v ohnisku reflektoru, kde tento reflektor je po svém obvodu propojen přímo nebo přes člen z množiny, zahrnující distanční člen a distanční člen opatřený zrcadlem s obvodem vstupní plochy injektoru.

Výhodně je světelný vodič opatřen alespoň jedním emitorem, umístěným v oblasti světelného vodiče, kterou prochází vedený světelný paprsek, přičemž tento emitor je ze světlovodivého materiálu s indexem lomu vyšším, než je index lomu vzduchu, a uvnitř tohoto emitoru jsou rozptýleny částice z reflexního materiálu.

Výhodně je výstupní plocha emitoru opatřena odraznou plochou.

Výhodně je světelný vodič opatřen alespoň jedním druhým emitorem, umístěným v oblasti světelného vodiče, kterou prochází vedený světelný svazek, vytvořeným z dielektrického materiálu s indexem lomu vyšším, než je index lomu vzduchu, jehož výstupní plocha svírá s kolmicí na podélnou osu světelného vodiče úhel 180 až 270° vkladném smyslu při vedení světelného svazku zprava doleva.

Výhodně alespoň jeden prvek z množiny, zahrnující injektor, první emitor a druhý emitor, a světelný vodič jsou vytvořeny jako jeden kompaktní celek.

Výhodou výše uvedeného uspořádání světelné optické soustavy je, že vytvořením injektoru aemitorů dochází k rozšíření užitných vlastností systémů, využívajících vedení světla v dielektriku a ke zvýšení jejich účinnosti. Vlastnosti nových optických členů umožňují i jejich samostatné využití. Navržené optické členy mohou být provedeny s celistvými funkčními plochami nebo také tak, že jsou tyto plochy rozděleny na plochy dílčí se společnou optickou funkcí v zájmu výhodnější konfigurace tělesa optického členu, například z důvodu úspory materiálu, odlehčení soustavy a podobně.

Injektor umožňuje užití světelného zdroje, jehož konstrukce nebude vázána na geometrický počátek světelného vodiče a nebude tím omezena z hlediska výkonů a rozměrů. To umožní vytvoření soustavy zdroje s vyšší mírou uspořádání světelného svazku a tím i vyšší účinnosti.

-2CZ 287884 B6

Pokud jde o energetické zatížení vstupního rozhraní světelného vodiče, je použitím injekíco. sníženo absolutním zvětšením vstupní plochy světelného svazku a také tím, že k nejvyšší koncentraci světelného svazku dochází až za optickým rozhraním vstupu do soustavy, tedy uvnitř opticky homogenního prostředí soustavy injektor/světelný vodič.

Několikanásobným použitím injektoru je možné obsadit světelný vodič intenzivním tokem světelné energie v optimalizovaném kmitočtovém spektru, což by jinak bylo limitováno kapacitou vstupu na jediném místě, a to na geometrickém počátku světelného vodiče.

Při opakovaném použití injektoru může dojít ktomu, že některý z dílčích injektorů obsadí na světelném vodiči prostor, kde by již mělo docházet k totálnímu odrazu jiných paprsků zpět de světelného vodiče. Je-li zde rozhraní obsazeno polopropustným zrcadlem, je odraz paprsků, které do světelného vodiče vstoupily jiným injektorem, zpět do světelného vodiče zajištěn i v místé. kde do světelného vodiče vstupují další paprsky.

Světelný zdroj v soustavách s injektorem nemusí být konstrukční součástí zařízení využívajícího světelného vodiče a nemusí být vyroben společně sním. Je možné dodatečně zvolit umístění světelného zdroje a injektoru v případě, že některý člen soustavy, například světlovodná deska, ie již předtím pevně instalován. Vstupní plocha injektoru svírá s kolmicí na podélnou osu světe! ného vodiče úhel v rozmezí 90 až 180° v kladném smyslu při vedení svazku zprava doleva a μ zároveň kolmá na směr dopadu světelného svazku, přičemž rozhraní injektor/světelný vodič je opticky homogenní. V případě použití skleněných tabulí výkladních skříní jako světelných informačních soustav je tato výhoda evidentní.

Užití injektorů umožňuje širokou škálu barevných dynamických efektů vznikajících ozářením cílového objektu z jednoho nebo několika míst světelné desky zdroji, ve kterých může být barva světla střídána a intenzita modulována.

Nižší ztráty při dopravě světla ze zdroje na cílový objekt umožní použití teplých světelných zdrojů s nižším příkonem pro dosažení stejného světelného výstupu ze zařízení. Výhodou takových světelných zdrojů je možnost jejich plynulé výkonové modulace a plná barevná škála.

Přehled obrázků na výkresech

Světelná optická soustava podle předkládaného řešení bude popsána pomocí přiložených obrázků, kde je ve většině případů uvažována soustava se světelným svazkem s rovinnou vlnou. Jedná se o schematická vyobrazení v řezu, přičemž tělesa mohou být rotační podle osy řezu, nebo symetrická podle roviny, rovnoběžné s rovinou řezu.

Na obr. 1 je uvedena světelná optická soustava s nejjednodušším základním provedením injektoru.

Obr. 2 znázorňuje vícenásobné uspořádání injektoru z obr. 1.

Obr. 3 je příklad provedení vícenásobného injektoru, opatřeného polopropustným zrcadlem.

Obr. 4 znázorňuje příklad jednoduchého injektoru, doplněného optickým členem.

Obr. 5 je příklad uspořádání vícenásobného injektoru s optickými členy doplněného zrcadly.

Na obr. 6 je uvedeno vícenásobné plošné uspořádání injektoru s optickými členy.

Obr. 7 představuje souosé uspořádání injektoru s optickým členem kolem světelného vodiče.

-3CZ 287884 B6

Na obr. 8 je uveden příklad provedení injektoru s integrovaným optickým členem a světelným zdrojem.

Na obr. 9 je uveden příklad uspořádání základního typu emitoru.

Obr. 10 představuje příklad celé světelné optické soustavy s vícenásobným injektorem, opatřeným optickými členy a s emitorem z obr. 9.

Na obr. 11 je znázorněn příklad základního uspořádání druhého typu emitoru.

Příklady provedení vynálezu

Světelná optická soustava je tvořena světelným zdrojem, který, kromě obr. 8, není nikde vyznačen. Může být použit zdroj, v němž vzniká světelný svazek s rovinnou, válcovou nebo kulovou vlnou, divergující nebo konvergující. Pokud je na přiložených výkresech vyznačen úhel a_T, jedná se o mezní úhel totálního odrazu.

Uvedené injektory jsou zobrazeny v provedení se světelnou vlnou rovinnou, vyhoví také divergujícím a konvergujícím světelným vlnám, přičemž princip jejich přizpůsobení takovým světelným vlnám prostřednictvím změny parametrů optických členů není uveden, neboť je obecnou znalostí.

Na obr. 1 je schematicky naznačeno základní uspořádání, sestávající ze světelného vodiče 2, na němž je umístěn injektor 1 se vstupní plochou JK, na kterou dopadá světelný svazek 4. Injektor 1 je vytvořen z dielektrického materiálu s indexem lomu vyšším než je index lomu vzduchu. Ve výhodném provedení je index lomu injektoru stejný, blízký nebo vyšší než index lomu světelného vodiče, na kterém je injektor umístěn.

Vstupní plocha JK injektoru 1 svírá s kolmicí k na podélnou osu světelného vodiče 2 úhel v rozmezí 90 až 180° v kladném smyslu při vedení svazku zprava doleva, je zároveň kolmá na směr dopadu, nebo osu světelného svazku 4. Rozhraní injektor J/světelný vodič 2 je opticky homogenní.

Optimální uspořádání soustavy světelného zdroje, určující vlastnosti světelného svazkuje takové, při kterém všechny paprsky světelného svazku 4 projdou jak vstupní plochou JK injektoru 1, jak je vyznačeno na přiložených obrázcích, tak i vnitřní vstupní branou systému, kterou tvoří na těchto obrázcích schematicky vyznačená spojnice IL, což je vlastně plocha rovnoběžná se vstupní plochou JK a protínající světelný vodič J. Uvedený čtyřúhelník IJKL je vepsán do úhlu vstupní apertury injektoru L Maximální shody vstupní geometrie apertury injektoru 1 a geometrie světelného svazku je dosaženo uspořádáním soustavy světelného zdroje, jeho reflektorů a vložených optických členů, například kolektivních čoček. Uspořádání uvedených prvků soustav světelného zdroje přímo vyplývá z cíleného uspořádání konkrétního světelného svazku 4 a není zde ani zobrazeno, ani není předmětem tohoto předkládaného řešení, neboť je všeobecně známé.

I při použití obecného zdroje světla s radiálně uspořádanými paprsky, užívaného doposud v obdobných systémech, bude účinnost soustavy s injektorem 1 vždy vyšší, a to vzhledem k větší ploše vstupu světla do soustavy injektor 1 - světelný vodič 2 a k možnosti upravit jejich nevýhodnou divergenci integrovaným kolektivním optickým členem na vyhovující uspořádání v rámci soustavy.

Prostřednictvím injektoru 1 vstoupí dopadající světelný svazek 4 do světelného vodiče 2 a je dále veden tímto světelným vodičem 2 v režimu totálního odrazu. Pro činnost soustavy je výhodné, je-li index lomu injektoru 1 blízký nebo vyšší než je index lomu světelného vodiče 2, na kterém je injektor 1 umístěn. Se stoupajícím indexem lomu injektoru 1 se rozšiřuje jeho apertura.

-4CZ 287884 B6

Primární výhodou použití injektoru 1 je, že umožní vstup světla do světelného vodiče 2 jinde než plochou tohoto světelného vodiče 2, která protíná krajní body jeho nejdelšího rozměru a je v ose jeho dráhy. Vstup světelného svazku 4 není vázán na jediné unikátní místo světelného vodiče 2 a je možné jej provést vícenásobně na jediném světelném vodiči 2 jak ukazuje obr. 2. Sekundární výhodou je zvýšení rozměru plochy, kterou světelný svazek 4 do světelného vodiče 2 vstupuje nad rozměr plochy průřezu tohoto světelného vodiče 2.

Při vstupu světelných paprsků podélnou plochou světelného vodiče 2 bez použití injektoru í pod jakýmkoli úhlem vždy dojde k tomu, že část světla světelným vodičem 2 projde v režimu průchodu světla planparalelní deskou a zbývající část se odrazí podle úhlu dopadu paprsku na povrch. Není-li tedy pro vstup světla do světelného vodiče 2 k dispozici plocha protínající jebe osu na jeho počátku, není možné vložit paprsek do dráhy světelného vodiče 2 bez injektoru j. Pouze při jeho použití může dojít k totálnímu odrazu na protilehlé straně světelného vodiče 2 rovnoběžné se stranou světelného vodiče 2, kterou světlo do něj vstoupilo. Neexistuje totiž řešení úlohy pro výpočet úhlu, pod kterým vstoupí světlo ze vzduchu například do skla jednou z r< ví k? běžných ploch tak, aby po lomu na vstupním rozhraní paprsek dále postupoval pod úhlem, odpovídajícím úhlu totálního odrazu od protilehlé strany, rovnoběžné s rovinou vstupu světla index lomu vzduchu x sin hledaného úhlu vstupního paprsku = index lomu skla x sin mezního úhlu totálního odrazu pro rozhraní sklo/vzduch.

Další výhodou použití injektoru 1 je, že plocha, kterou světlo do soustavy vstupuje, je větší než kolmý průřez světelného vodiče 2 v dráze vedeného světla a velikost této vstupní plochy není teoreticky omezena.

Je-li možné umístit injektor 1 přímo na počátek světelného vodiče 2 souose s ním, například symetricky kolem něj a například souose se zdrojem světla (obr. 7), je ziskem takového uspořádání větší plocha pro vstup světla do světelného vodiče 2 s dále uvedenými výhodami optimalizace energetických poměrů na rozhraní prostředí/světelný vodič 2. Pro využití vlastností injektoru 1 však není toto umístění podmínkou, ale jen jednou s možností zvětšení vstupní plochy světelného svazku 4 do světelného vodiče 2.

Injektor 1 může být na světelný vodič 2 připojen dodatečně nebo může být zhotoven společně se světelným vodičem 2 jako jeho fyzická součást, zejména tehdy, je-li využití jeho vlastností úmyslem výrobce světelného vodiče 2 nebo výrobce optické soustavy.

Na obr. 2 je uvedeno uspořádání se dvěma injektory 1.1 a 1.2 se vstupními plochami JjKj a J7K7. na které dopadají světelné svazky 4.1 a 4.2, kde důsledkem tohoto uspořádání je zvětšení vstupní brány na velikost danou spojnicí IjL.

Při opakovaném použití injektoru 1 může dojít k tomu, že některý z dílčích injektoru 1.1, 1.2 obsadí na světelném vodiči 2 prostor, kde by již mělo docházet k totálnímu odrazu jiných paprsků zpět do světelného vodiče 2. Je-li zde rozhraní obsazeno polopropustným zrcadlem Z, je odraz paprsků, které do světelného vodiče 2 vstoupily jiným injektorem, zpět do světelného vodiče 2 zajištěn i v místě, kde do světelného vodiče 2 vstupují další paprsky. Tento příklad je uveden na obr. 3.

Na obr. 4 je příklad odpovídající základnímu uspořádání z obr. 1, s tím, že injektor 1 je doplněn na své vstupní ploše JK optickým členem 3 z dielektrického materiálu. Tvar vstupní čelní plochy tohoto optického členu 3 je vytvořen tak, aby se veškeré na ni dopadající světelné paprsky 4. i, 4.2. 4.3 po průchodu touto vstupní čelní plochou lámaly do společného ohniska F, které leží v tomto případě uvnitř světelného vodiče 2 nebo za ním ve směru dopadu svazku paprsků. Výhodou použití optického členu je v tomto případě uspořádání světelného svazku dále postupujícího ve vodiči, takovým způsobem, že paprsky po prvním odrazu od protilehlé strany vodiče již nezasahují oblast obsazenou injektorem a nemohou jím opustit vodič. V případě obsazení vstupního

-5CZ 287884 B6 rozhraní ínjektor J/světelný vodič 2 jednostranně propouštějícím zrcadlem potřeba užití optického členu za popsaným účelem odpadá.

Z výše uvedeného uspořádání vyplývá další varianta, znázorněná na obr. 5. Zde injektor sestává z řady plynule na sebe navazujících dílčích injektorů 1.1 až 1.4, jejichž dílčí vstupní plochy JjKj až J4K4 jsou například navzájem paralelní a jsou opatřeny optickými členy 3.1 až 3.4. Spojnice KJ^ sousedících vstupních ploch je zde opatřena zrcadlem Z2. Ve výhodném provedení mají všechny parciální vstupní čelní plochy JjKi až J4K4 společné ohnisko F. V případě obsazení vstupního rozhraní injektor j/světelný vodič 2 jednostranně propouštějícím zrcadlem potřeba užití optického členu 3 a uspořádání optických členů 3 do jediného ohniska za popsaným účelem odpadá.

V případech, kdy není možné světelný vodič 2 nebo injektor J opatřit polopropustným zrcadlem, je možné konfigurovat soustavu dílčích injektorů 1,1. 1.2, 1.3 tak, aby poměr úhrnu vstupních ploch injektorů 1.1, 1.2, 1.3 k úhrnu ploch rozhraní injektor 1,1, 1.2, 1.3/světelnv vodič 2 byl co největší, minimálně v praxi v poměru 3:2. V tomto případě, který je uveden na obr. 6, kde jsou injektory 1.1, 1,2. 1.3 opatřeny optickými členy 3.1. 3.2, 3.3. má každý z těchto optických členů 3.1, 3.2. 3.3, své vlastní ohnisko F_b Fj a FJ, přičemž tato ohniska Fi, F? a FJ leží uvnitř světelného vodiče 2 a to co nejblíže ke vstupnímu rozhraní injektor 1.1. 1.2, 1.3/světelny vodič 2.

Další možné uspořádání soustavy injektor J a světelný vodič 2 je uvedeno na obr. Ί. Injektor J je zde umístěn na počátku světelného vodiče 2 proti světelnému zdroji, který není zobrazen, a to například souose s tímto světelným zdrojem a se světelným vodičem 2. Injektor je opět opatřen optickým členem 3. Výhodou tohoto uspořádání je vstup světla do světelného vodiče 2 také částí jeho podélné plochy, obsazené injektorem J.

Obr. 8 znázorňuje injektor J v soustavě se světelným zdrojem 5. Světelný zdroj 5 je umístěn v ohnisku reflektoru 6, v tomto případě parabolického, který je zde po svém obvodu propojen buď přímo nebo přes distanční člen 7 nebo přes distanční člen 7, opatřený zrcadlem s obvodem vstupní plochy JK injektorů J, který je opět opatřen optickým členem 3. Složka světelného svazku vystupující ze soustavy světelného zdroje 5 s divergujícími paprsky je vrácena na vstupní plochu injektorů J zrcadlem. Tato soustava může být na světelný vodič 2 umístěna v rámci jednotlivých skupin soustav nebo může tvořit integrovanou jednotku soustav s jednotlivými světelnými zdroji. Tyto soustavy mohou být uspořádány souměrně podle roviny řezu v případě zdroje ve tvaru úsečky nebo křivky nebo souměrně podle osy v případě bodového zdroje s příslušným přizpůsobením reflektoru.

V dalším příkladě provedení podle obr. 9 je světelný vodič 2 opatřen jedním emitorem 11. Tento emitor 11 je umístěn v takové oblasti světelného vodiče U, kterou prochází vedený světelný svazek 4, a to na povrchu, nebo uvnitř světelného vodiče 2. Emitor 11 je ze světlovodivého materiálu s indexem lomu vyšším než je index lomu vzduchu. Uvnitř emitoru 11 jsou rozptýleny částice z reflexního materiálu. Emitor 11 tvoří světelný výstup soustavy, jehož funkcí je vytvoření podmínek, za kterých světelný svazek 4 nebo jeho část opustí světelný vodič 2. Funkcí emitoru 11 je mimo jiné vytvoření optického obrazu informace uvnitř nebo na povrchu světelného vodiče 2 tím, že paprsky procházející světelným vodičem 2 se v emitoru 11 obrátí směrem k pozorovateli. V reflexním materiálu dochází k rozptýlení dosavadního směrového uspořádání světelného svazku 4, v jehož důsledku byl tento světelný svazek 4 předtím ve světelném vodiči neviditelný. Po rozptýlení vystupuje z každého místa emitoru 11, obsahujícího reflexní složku, některý světelný paprsek směrem k pozorovateli a jejich souhrn tvoří svítící obraz v oblasti s reflexní složkou uvnitř emitoru 11 a tím i cílenou informaci. Na obr. 9 je znázorněno obecné schéma s dvojicí reflexních bodů Rj, R? ve variantě se světelnou emisí jednou stranou světelného vodiče 2 a je zde tedy emitor 11 opatřen na výstupní ploše odraznou plochou, představovanou v uvedeném příkladě zrcadlem Z3. Obecné uspořádání navrženého emitoru 11 v provedení bez zrcadla má světelnou emisi všemi směry. Mohutnost emise z jednotlivých částí emitoru 11 je možné řídit kromě uspořádání světelného svazku 4 a interakce jeho frekvenční skladbý a reflexní

-6CZ 287884 B6 složky emitoru 11 také uspořádáním geometrie emitoru 11, například proměnnou sílou tělesa emitoru 11 a proměnlivým obsazením emitoru 11 reflexní složkou.

Na obr. 9 jsou pak znázorněny skupiny paprsků 4.1.1, 4,1,2 po odrazu v prvním reflexním bodě R_x, paprsek 4,2.2 je paprsek na dráze mezi prvním a druhým reflexním bodem Rj a Rj, paprsky 4.3. a 4.3.2 jsou paprsky po odrazu v druhém reflexním bodě Rj, paprsek 4.4.1 je paprsek po odrazu od zrcadla Z a paprsky 4.5.1 a 4.5.2 jsou paprsky po lomu na rozhraní světelného vodiče 2 a vzduchu.

Emitor 11 je umístěn na světelném vodiči 2 tak, aby na optickém rozhraní nedošlo k totálnímu odrazu světla zpět do světelného vodiče 2 což je zajištěno opticky homogenním spojením. Rozdělení na emitor 11 a světelný vodič 2 je pouze formální, neboť světelný vodič 2 a emitor 11 jsou jediným vodičem z hlediska dopravy světelného svazku do oblasti rozptýlení svazku. Index lomu nosiče luminiscenčního materiálu v emitoru 11 a spojující vrstvy je vyšší, než index lomu vzduchu. Emitor 11 může tvořit i výplň dutiny uvnitř světelného vodiče 2 z materiálu popsaných vlastností.

Emitor 11 mohou tvořit například předem připravené přířezy, mající tvar informace, opatřené samolepicí vrstvou, která splňuje podmínky pro výstup světla ze světelného vodiče 2 do emitoru 11. Výhodou emitoru 11 v tomto provedení je jeho snadná tvarovatelnost, možnost kombinace, okamžitá aplikace, případně výměna a nízké pořizovací náklady. Emitor 11 může být na světelný vodič 2 připojen dodatečně nebo může být zhotoven společně se světelným vodičem 2 jako jeho fyzická součást.

Na obr. 10 je uveden schematicky příklad injektoru 1 a emitoru 11 v soustavě. Jedná se o uspořádání v případě již instalovaného světelného vodiče 2 s emisí opačnou stranou světelného vodiče 2 než je strana, na které jsou navržené prvky umístěny. Takovéto uspořádání může být typické pro výkladní skříně, okna, zvláštní soustavy, sestávající z chráněné oblasti se zdrojem a injektorem a exponovanou částí s emitorem.

Obr. 11 znázorňuje druhý typ emitoru. V tomto případě je světelný vodič 2 opatřen druhým emitorem 12 z dielektrického materiálu s indexem lomu vyšším než je index lomu vzduchu, s výhodou pak blízkým nebo vyšším, než je index lomu světelného vodiče 2. Výstupní plocha tohoto druhého emitoru 12 je obvykle kolmá na osu světelného svazku vystupujícího ze světelného vodiče 2. I zde se jedná opět o světelný výstup soustavy. Funkcí druhého emitoru 12 je výstup světelného svazku ze světelného vodiče 2 ve směrovém uspořádání, obdobném směrovému uspořádání světelného svazku při vstupu do světelného vodiče 2. Účelem užití takové soustavy může být například vložení projekčního světelného svazku do pevného vodiče na část jeho dráhy nebo využití pevného světelného vodiče obdobným způsobem v osvětlovacích zařízeních. Druhý emitor 12 je uspořádán obdobně jako injektor 1 s tím, že paprsky jej procházejí ve směru světelný vodič 2 - druhý emitor 12 - okolní prostředí.

Na uvedeném obr. 11 jsou naznačeny pouze okrajové paprsky svazku vedeného ve světelném vodiči 2 neseného svazku, podle jejichž osy je druhý emitor 12 uspořádán. Úhel je maximální úhel mezi jednotlivými paprsky uvnitř světelného vodiče 2, osa Οχ je osou úhlu β, osa O₂ je osa výstupní apertury druhého emitoru 12, přičemž úhel, který svírá kolmice k k ose světelného vodiče 2 s osou O|, se rovná úhlu svíranému touto kolmicí k s osou O2. Paprsky 4.1 a 4.2 na obr. 11 jsou paprsky vedené ve světelném vodiči 2, vstoupivší předtím do světelného vodiče 2 injektorem 1. Přidáním optického členu měnícího vektor vystupujícího svazkuje možné vystupující svazek cíleně uspořádat podle povahy jeho potřeby v cílové oblasti. Příkladem použití je osvětlení výkladní skříně přímo ze skleněné desky, tvořící její čelní stěnu. Výsledkem je z pohledu pozorovatele vně výkladní skříně uspořádání světelného paprsku bez stínu. Jiným možným využitím je oblast designu a výroby osvětlovacích těles a přístrojů.

-7CZ 287884 B6

Druhý emitor 12 může být na světelný vodič 2 připojen dodatečně nebo může být zhotoven společně se světelným vodičem 2 jako jeho fyzická součást.

Uvedené varianty vytvoření světelné optické soustavy lze samozřejmě libovolně kombinovat.

Průmyslová využitelnost

Světelná optická soustava podle uvedeného řešení je využitelná pro informační, reklamní nebo osvětlovací účely. Pomocí ní lze proměnit jakoukoli světelnou tabuli, například skleněné tabule výkladních skříní, okna a jiné světlo vedoucí předměty, ve zdroj účinné informace nebo reklamy, nebo ve světelný zdroj, a to efektním a nákladově nenáročným způsobem. Z principu optického injektoru může vyjít řada zlepšení současného využití vedení elektromagnetického záření, neboť tento injektor umožní využít kapacitu světelného vodiče až po jeho fyzikální limit vícenásobným vkládáním různých svazků elektromagnetického záření.