NO963565L - Lysfelle - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder det man kan kalle en lysfelle, nemlig en innretning vanligvis brukt i optiske systemer eller instrumenter for å eliminere uønsket lys som kan gi interferens med den bruk man ønsker. Det lys man vil eliminere er ofte i form av en lysstråle som frembringes under bruken, men hvor en del av lysstrålen ikke er ønsket. F.eks. kan det dreie seg om den ubrukte dif funderte del av en lysstråle som projiseres mot et halvreflek-terende speil hvis reflekterende lys brukes for den ønskede prosess, eller motsatt.

Uønsket lys av denne type vil være til sjenanse hvis det kan forstyrre den ønskede drift, f .eks. ved å sette opp parasittære avbildninger ( fantombilder) i bildeprosesseringsutstyr eller ved å endre lysintensiteten i instrumenter som nettopp skal måle slike størrelser.

Fra den kjente teknikk skal nevnes patentskriftet FR 2088198 hvor det beskrives en lysfelle for en parallellstrålebunt av innfallende lys og med sirkulært tverrsnitt og bestemt diameter, og med et rotasjonssymmetrisk lyskammer som på sin side omfatter:

- en sidevegg med innvendig lysabsorberende flate,

- en innstrålingsdel med gitt aksial lengde og anordnet i sin lengderetning ut fra den ene, øvre ende av lyskammeret, som har en nedre, indre radial flate og en tilsvarende øvre, ytre flate, og som har en gjennomgående sirkulært konisk kanal med gitt innvendig konusvinkel og gitt diameter i den nedre flate, og hvor kanalen i tillegg er koaksial med lyskammeret, med felles symmetri-og rotasjonsakse, og hvor kanalen er innrettet for å slippe inn den innfallende strålebunt parallelt med samme akse, - en bunn anordnet nederst i lyskammeret og således i dettes andre, nedre ende, og - en kjegleformet tilspisset blokk montert på bunnen, koaksial i forhold til lyskammeret og med en spiss som vender opp sentralt overfor kanalens åpning med gitt diameter i den nedre flate. Kanalen utvides fra den øvre, ytre flate av innstrålingsdelen og mot dennes nedre, indre flate.

Innstrålingsflaten har en skråflate på yttersiden rundt den koniske kanals åpning og innrettet for å reflektere lys som faller inn på flaten mot en absorberende omkretsflate som vender inn mot den reflekterende flate.

Lysfeller av denne og liknende type er beregnet for lysstrålebunter som i det minste delvis ikke kommer til å falle inn i det innenfor liggende lyskammer, særlig betyr dette at enkelte lysstrålebunter ikke vil være sentrert i forhold til den koniske kanals innfallsåpning, eller lysstrålebunter som har diameter større enn samme kanalåpning.

Slike lysfeller har videre ulempen av at de ikke helt undertrykker det uønskede lys, siden for det første den stråling som håndteres av lysfeilen ikke helt blir fjernet, og for det annet at strålingen som videreføres til lyskammeret delvis kan reflek-teres tilbake og ut av dette, spesielt via den koniske kanal.

Et mål med denne oppfinnelse er å avhjelpe disse ulemper og skaffe til veie en lysfelle av den type som er omtalt ovenfor, men som gir bedre lysdempning, og i samsvar med oppfinnelsen foreslås derfor en lysfelle for en parallellstrålebunt (2) av innfallende lys og med sirkulært tverrsnitt og diameter (D), og med et rotasjonssymmetrisk lyskammer (IA) med rotasjonsakse (X-X) og som på sin side omfatter: - en sidevegg (3) med innvendig lysabsorberende flate (4), - en innstrålingsdel (5) med aksial lengde (E) og anordnet i sin lengderetning ut fra den ene, øvre ende av lyskammeret, som har en nedre, indre radial flate (7) og en tilsvarende øvre, ytre flate (8), og som har en gjennomgående sirkulært konisk kanal (9) hvis halve innvendige konusvinkel er A og hvis diameter i den nedre flate (7) er d og hvor kanalen i tillegg er koaksial med lyskammeret, med felles symmetri- og rotasjonsakse (X-X), og hvor kanalen (9) er innrettet for å slippe inn den innfallende strålebunt (2) parallelt med samme akse (X-X), - en bunn (10) anordnet nederst i lyskammeret og således i dettes andre, nedre ende (11), og - en kjegleformet tilspisset blokk (12) montert på bunnen (10), koaksial i forhold til lyskammeret og med en spiss (13) som vender opp sentralt overfor kanalens (9) åpning med diameter d i den nedre flate (7), men som i stedet er kjennetegnet ved følgende trekk: - den koniske kanal (9) smalner av fra den øvre, ytre flate på innstrålingsdelen ( 5 ) og inn mot dennes nedre, indre flate (7) for å konsentrere det innfallende lys, at - den øvre, ytre flate (8) har en diameter som er lik diameteren (D) av den sirkulære parallellstrålebunt (2), at - innstrålingsdelens (5) aksiale lengde (E) er gitt av:

E = D/(tg 2A + tg A), og at

- den kjegleformede tilspissede blokk (12) har en overflate som sprer lyset likt i alle retninger.

Oppfinnelsens lysfelle eliminerer fullstendig det innfallende lys i strålebunten ved at: - den koniske kanals innfallsåpning er tilpasset diameteren av strålebunten slik at hele denne faller inn i kanalen, at - lengden av innstrålingsdelen er tilpasset lysrefleksjonen i kanalen slik at lysstrålen konsentreres inn mot lyskammeret, at - kanalen som konisk smalner av innover til diameteren d som er betydelig mindre enn innf allsåpningens diameter D hindrer all lysutstråling fra lyskammeret, og at - lysrefleksjonen i alle retninger fra den tilspissede blokk demper lysamplituden slik at lyset lettere absorberes på den innvendige flate i lyskammeret (eventuelt etter flere påfølg-ende refleksjoner mellom flaten og blokken) inntil lyset sist helt blir borte.

For lysstråler av synlig lys er blokken fortrinnsvis belagt med bariumsulfat, mens den for innfallende stråling i det infrarøde område kan være gullbelagt.

Den lysabsorberende innvendige flate er fortrinnsvis anordnet slik at varme kan avgis, og sideveggen utenfor flaten er derfor helst av kobber, eventuelt belagt med et absorbsjons-materiale på innsiden, egnet for den aktuelle stråling.

De tilhørende tegninger viser klart hvordan oppfinnelsen kan være utformet og brukes. Samme henvisningstall går igjen på begge figurer.

Fig. 1 viser skjematisk og delvis gjennomskåret en typisk lysfelle ifølge oppfinnelsen, mens fig. 2 viser en gjennomskåret innstrålingsdel med lengde (tykkelse) E.

Oppfinnelsens lysfelle 1 slik den er vist skjematisk på fig. 1 er beregnet for å eliminere en parallellstrålebunt 2 av innfallende lys, med sylindrisk tverrsnitt og diameter D. På i og for seg kjent måte omfatter lysfeilen et rotasjonssymmetrisk lyskammer IA med sin sentrale lengdeakse som også er rotasjonsaksen X-X. Lyskammeret omfatter særlig: - en sidevegg 3 med innvendig lysabsorberende flate 4, - en innstrålingsdel 5 med aksial lengde E og anordnet i sin lengderetning ut fra den ene, øvre ende av lyskammeret, som har en nedre, indre radial flate 7 og en tilsvarende øvre, ytre flate 8, og som har en gjennomgående sirkulært konisk kanal 9 hvis halve innvendige konusvinkel er A og hvis diameter i den nedre flate 7 er d og hvor kanalen i tillegg er koaksial med lyskammeret, med felles symmetri- og rotasjonsakse X-X, og hvor kanalen 9 er innrettet for å slippe inn den innfallende strålebunt 2 parallelt med samme akse X-X, - en bunn 10 anordnet nederst i lyskammeret og således i dettes andre, nedre ende 11, og - en kjegleformet tilspisset blokk 12 montert på bunnen 10, koaksial i forhold til lyskammeret og med en spiss 13 som vender opp sentralt overfor kanalens 9 åpning med diameter d i den nedre flate 7.

I samsvar med oppfinnelsen og for å få fullstendig eliminasjon av lyset i parallellstrålebunten 2 har lysfeilen 1 følgende trekk: - den sirkulært koniske kanal 9 har sin innfallsåpning i den øvre, ytre radiale flate 8 på innstrålingsdelen 5 en diameter som er lik diameteren D av parallellstrålebunten 2 som skal elimi-neres. Følgelig vil hele strålebunten 2 ved sentrering mellom lysfeilen 1 og denne falle inn i lyskammeret IA. Ingen refleksjon av strålebunten finner derfor sted fra innstrålingsdelens 5 øvre flate 8.

Kanalen 9 smalner av fra den øvre flate 8 og mot den indre flate 7, slik at diameteren d av åpningen i denne indre flate (se fig. 2) blir betydelig mindre enn diameteren D. Derved hindres eventuell returstråling fra lyskammeret IA etter intern refleksjon.

Innstrålingsdelen 5 hvis aksiale lengde E er i samsvar med dimensjoneringen av den koniske kanal 9 slik at man får optimal konsentrasjon av strålebunten 2 inn mot lyskammeret IA, slik det er beskrevet nærmere nedenfor og med henvisning til fig. 2.

Den kjegleformet tilspissede blokk 12 er av et materiale eller har en overflate som sprer lyset jevnt i alle retninger i stedet for å gi speilrefleksjon. Bariumsulfat brukes fortrinnsvis når man har med synlig lys å gjøre, mens gull er særlig anvendbart for infrarød stråling.

På denne måte spredereflekteres strålingen som faller inn i lyskammeret IA i alle retninger av blokken 12, slik at lysamplituden blir betydelig redusert. Følgelig absorberes lyset lettere av den innvendige flate 4 innenfor sideveggen 3, idet denne flate vender inn mot blokken 12. I avhengighet av strålingsintensi-teten må man regne med et betydelig antall påfølgende refleksjoner mellom platen 4 og blokken 12 for å få tilnærmet fullstendig absorbsjon av strålingen.

Sideveggen 3 er videre tilpasset å stråle ut varme som frembringes ved energiomvandling av lyset, og for dette kan veggen 3 fortrinnsvis være av kobber med et belegg av absorberende materiale egnet for den aktuelle stråling.

Nettopp som følge av de trekk som er listet opp ovenfor vil oppfinnelsens lysfelle 1 være meget effektiv og eliminere innfallende stråling i form av en parallell lysstrålebunt 2.

Som tidligere nevnt velges lengden E av innstrålingsdelen 5 og dimensjonene av kanalen 9 gjennom delen i samsvar med hver-andre for å få optimal konsentrasjon av lyset i lyskammeret IA. Nærmere bestemt velges dimensjonene slik at en omkretsstråle R som ved kanten 14 av kanalens 9 innfallsåpning akkurat vil bli reflektert inn i lyskammeret IA uten sekundær refleksjon, slik det fremgår av fig. 2. Strålen R vil krysse rotasjonsaksen X-X som sammenfaller med strålebuntens 2 symmetriakse i et punkt 15.

Slik symbolene allerede er definert, nemlig ved at A er den halve innvendige konusvinkel i kanalen 9, og den aksiale lengde E av innstrålingsdelen fordeles med en høyde h av punktet 15 over flaten 7 og en avstand p fra flaten 8 og til punktet 15, hvorved (E = h + p), kan følgende likninger lett settes opp ut fra fig. 2.

Disse to likninger kan samordnes til en tredje likning:

Videre blir tg A = (D - d)/(2E), slik at

Likning 3 og 4 kan sammenholdes til en ny likning:

E = D/(tg 2A + tg A) (5)

Likning 5 gir følgelig den optimale lengde E av innstrålingsdelen 5 som funksjon av diameteren D og en bestemt halv-konusvinkel A.

Claims (6)

1. Lysfelle for en parallellstrålebunt (2) av innfallende lys og med sirkulært tverrsnitt og diameter (D), og med et rotasjonssymmetrisk lyskammer (IA) med rotasjonsakse (X-X) og som på sin side omfatter: - en sidevegg (3) med innvendig lysabsorberende flate (4), - en innstrålingsdel (5) med aksial lengde (E) og anordnet i sin lengderetning ut fra den ene, øvre ende av lyskammeret, som har en nedre, indre radial flate (7) og en tilsvarende øvre, ytre flate (8), og som har en gjennomgående sirkulært konisk kanal (9) hvis halve innvendige konusvinkel er A og hvis diameter i den nedre flate (7) er d og hvor kanalen i tillegg er koaksial med lyskammeret, med felles symmetri- og rotasjonsakse (X-X), og hvor kanalen (9) er innrettet for å slippe inn den innfallende strålebunt (2) parallelt med samme akse (X-X), - en bunn (10) anordnet nederst i lyskammeret og således i dettes andre, nedre ende (11), og - en kjegleformet tilspisset blokk (12) montert på bunnen (10), koaksial i forhold til lyskammeret og med en spiss (13) som vender opp sentralt overfor kanalens (9) åpning med diameter d i den nedre flate (7), KARAKTERISERT VED at: - den koniske kanal (9) smalner av fra den øvre, ytre flate på innstrålingsdelen (5) og inn mot dennes nedre, indre flate (7) for å konsentrere det innfallende lys, at - den øvre, ytre flate (8) har en diameter som er lik diameteren (D) av den sirkulære parallellstrålebunt (2), at - innstrålingsdelens (5) aksiale lengde (E) er gitt av: E = D/(tg 2A + tg A), og at den kjegleformede tilspissede blokk (12) har en overflate som sprer lyset likt i alle retninger.

2. Lysfelle ifølge krav 1 og beregnet for innfallende synlig lys, KARAKTERISERT VED at den tilspissede blokk er belagt med bariumsulfat.

3. Lysfelle ifølge krav 1 og beregnet for infrarød innfallende stråling, KARAKTERISERT VED at den tilspissede blokk er gullbelagt.

4. Lysfelle ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at sideveggen (3) er innrettet for å avgi varme.

5. Lysfelle ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at sideveggen (3) er av kobber.

6. Lysfelle ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at sideveggen av kobber er belagt med et absorberende materiale som er tilpasset den innfallende stråletype.