RU2328759C2 - Optical device with echelon lens - Google Patents

Optical device with echelon lens Download PDF

Info

Publication number
RU2328759C2
RU2328759C2 RU2006126689/28A RU2006126689A RU2328759C2 RU 2328759 C2 RU2328759 C2 RU 2328759C2 RU 2006126689/28 A RU2006126689/28 A RU 2006126689/28A RU 2006126689 A RU2006126689 A RU 2006126689A RU 2328759 C2 RU2328759 C2 RU 2328759C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
light
stepped lens
scattering
stepped
Prior art date
Application number
RU2006126689/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006126689A (en
Inventor
Рюдигер КИТТЕЛЬМАНН (DE)
Рюдигер КИТТЕЛЬМАНН
Гарри ВАГЕНЕР (DE)
Гарри ВАГЕНЕР
Original Assignee
Ауер Лайтинг Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10361121A external-priority patent/DE10361121A1/en
Application filed by Ауер Лайтинг Гмбх filed Critical Ауер Лайтинг Гмбх
Publication of RU2006126689A publication Critical patent/RU2006126689A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2328759C2 publication Critical patent/RU2328759C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: optical devices for lighting purposes.
SUBSTANCE: device consists of an echelon lens with a diffusing screen. The diffusing screen is located in the first zone, while the echelon lens is located in the second zone. By changing the shape of the incident light and/or amount of light on the optical device, illuminating the optical device, the divergence angle of the light coming out of the optical device can be set between two limiting values. The first and second zones occupy concentric surfaces of the optical device with different diameters.
EFFECT: simplification of the structure, increased light output.
66 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится в целом к оптическому устройству, по меньшей мере, с одной ступенчатой линзой и в частности к ступенчатой линзе со встроенным рассеивающим экраном для светотехнических целей.The invention relates generally to an optical device with at least one stepped lens, and in particular to a stepped lens with an integrated diffusing screen for lighting purposes.

Ступенчатые линзы или линзы Френеля были созданы французским физиком Огюстеном Жаном Френелем еще в девятнадцатом веке в виде оптического элемента, называемого также кольцевой линзой. В противоположность используемым обычно оптическим линзам со сплошным телом ступенчатые линзы или линзы Френеля имеют концентрические, расположенные, в основном, перпендикулярно главной плоскости линзы ступени, между которыми находятся кольцеобразные участки. Оптически активные поверхности кольцеобразных участков приблизительно соответствуют по своей форме участкам поверхности обычной линзы со сплошным телом, однако лежат существенно ближе к противоположной поверхности соответствующей линзы. Далее, по существу, не обладающие оптическим действием поверхности ступеней располагают как можно более параллельно основному направлению распространения света, чтобы создать как можно меньше отражений или нежелательного рассеянного света. Поэтому линза Френеля приблизительно, за исключением вызванных ступенями искажений, обладает такими же «изображающими» свойствами, что и обычная линза. Однако, несмотря на эти искажения, линза Френеля имеет существенные преимущества по сравнению с традиционными линзами, благодаря которым этот тип линз при многих применениях делает их выбор заметно предпочтительным или же единственно возможным. Линзы Френеля имеют меньшую толщину, требуют меньше оптического материала, являются, следовательно, более легкими и имеют меньшее поглощение и, тем самым, также меньший нагрев, особенно при их использовании в светотехнических устройствах с высокой интенсивностью света.Step lenses or Fresnel lenses were created by the French physicist Augustin Jean Fresnel in the nineteenth century in the form of an optical element, also called a ring lens. In contrast to commonly used solid-body optical lenses, stepped lenses or Fresnel lenses are concentric, located mainly perpendicular to the main plane of the stage lens, between which there are ring-shaped portions. The optically active surfaces of the annular sections approximately correspond in shape to the surface sections of a conventional solid-body lens, but lie substantially closer to the opposite surface of the corresponding lens. Further, the substantially non-optical surfaces of the steps are arranged as parallel as possible to the main direction of light propagation in order to create as few reflections or unwanted scattered light as possible. Therefore, the Fresnel lens approximately, with the exception of distortions caused by steps, has the same "depicting" properties as a conventional lens. However, despite these distortions, the Fresnel lens has significant advantages over traditional lenses, due to which this type of lens in many applications makes their choice noticeably preferable or the only possible one. Fresnel lenses are thinner, require less optical material, are therefore lighter and have less absorption and, therefore, also less heat, especially when used in lighting devices with high light intensity.

Весьма предпочтительным является использование линз Френеля, например, в прожекторах со ступенчатой линзой, для театров, сцен, студий, киносъемки или подсветки архитектурных сооружений.The use of Fresnel lenses, for example, in spotlights with a stepped lens, for theaters, stages, studios, filming or illuminating architectural structures, is highly preferred.

За счет меньшей толщины линз Френеля они также существенно более просты в изготовлении. Для штамповки, литья под давлением или горячего формования существенно лучше управлять охлаждением и извлечением из формы более тонкой линзы Френеля, чем линзы сплошного объема. С возрастанием величины этих линз такие преимущества приобретают все большее значение. Следовательно, предпочтительными областями применения являются осветительная техника, в частности, в театрах, студиях, в особенности для киносъемки на сцене, а также в архитектуре, где большое количество света приносит с собой высокую тепловую нагрузку, а ухудшение свойств по формированию изображения играет меньшую роль. Из сигнализационной техники железнодорожного транспорта известна ступенчатая линза с расположенным в центре, направляющим свет преимущественно в нижнее полупространство параллельным призменным устройством, которое используется для создания части падающего в ступенчатую линзу света с целью распознавания сигналов в близкой зоне.Due to the smaller thickness of the Fresnel lenses, they are also significantly simpler to manufacture. For stamping, injection molding or hot molding, it is substantially better to control the cooling and extraction of a thinner Fresnel lens from the mold than continuous volume lenses. With the magnification of these lenses, such advantages are becoming increasingly important. Therefore, the preferred fields of application are lighting equipment, in particular in theaters, studios, in particular for filming on the stage, as well as in architecture, where a large amount of light brings with it a high thermal load, and the deterioration in image formation properties plays a lesser role. A stepped lens is known from the railway signaling technology with a central prism device located in the center directing the light mainly into the lower half-space, which is used to create part of the light incident on the stepped lens to recognize signals in a close zone.

В WO 01/86341 А1 описан датчик сигналов со ступенчатой линзой с рассеивающими элементами с относительно коротким фокусным расстоянием, у которой короткофокусные рассеивающие элементы увеличивают угол излучаемого света. Однако расположенные на всей поверхности ступенчатой линзы рассеивающие элементы не позволяют изменить световой поток, в частности, угол его раствора за счет смещения интенсивности освещающего ступенчатую линзу света в месте ее расположения.WO 01/86341 A1 describes a signal sensor with a stepped lens with scattering elements with a relatively short focal length, in which short-focus scattering elements increase the angle of the emitted light. However, the scattering elements located on the entire surface of the stepped lens do not allow changing the luminous flux, in particular, the angle of its solution due to a shift in the intensity of light illuminating the stepped lens at its location.

В ЕР 0391287 описан операционный светильник, содержащий гиперболическое зеркало и линзовое устройство со стороны выхода света, по меньшей мере, с тремя линзами Френеля с разными фокусными расстояниями. За счет разных фокусных расстояний ступенчатых линз достигается то, что возможно получить по относительно большой глубине однородную силу света и, тем самым, однородное освещение глубокой хирургической раны. Преимущественно шестиугольники с меньшим структурным размером, чем структура используемых ступенчатых линз, служат для создания дальнейшей однородности светового поля. Однако изменение угла раствора выходящего светового поля или величины освещенного поля это устройство не обеспечивает, и это должно достигаться другими дополнительными средствами. Для этого требуются, однако, дополнительные детали.EP 0391287 describes an operating lamp comprising a hyperbolic mirror and a lens device on the light exit side with at least three Fresnel lenses with different focal lengths. Due to the different focal lengths of the stepped lenses, it is achieved that it is possible to obtain a uniform intensity of light and relatively uniform illumination of a deep surgical wound over a relatively large depth. Mostly hexagons with a smaller structural size than the structure of the stepped lenses used, serve to create further uniformity of the light field. However, this device does not provide a change in the solution angle of the emerging light field or the magnitude of the illuminated field, and this should be achieved by other additional means. This requires, however, additional details.

В ЕР 1242399 А2 описана оптическая система для прожекторов со ступенчатой линзой, которая была изобретена авторами данной заявки и у которой на угол раствора выходящего света влияет изменение расстояния от лампы до отражателя этой системы. При этом, однако, очень горячую, как правило, лампу механически перемещают относительно отражателя, что требует значительных механических усилий для ее установки. Во-первых, следует предотвратить повреждение лампы, более восприимчивой к тряске в горячем состоянии, а, во-вторых, установочные элементы должны иметь как высокую температурную стойкость, так и высокую стойкость к изменениям температуры.EP 1242399 A2 describes an optical system for spotlights with a stepped lens, which was invented by the authors of this application and in which the angle of the exit light is affected by a change in the distance from the lamp to the reflector of this system. In this case, however, a very hot lamp, as a rule, is mechanically moved relative to the reflector, which requires considerable mechanical effort to install it. Firstly, it is necessary to prevent damage to the lamp, which is more susceptible to shaking in the hot state, and, secondly, the installation elements must have both high temperature resistance and high resistance to temperature changes.

JP 61097602 А касается экрана, например, матового стекла зеркально отражающей камеры, у которого краевые области нередко кажутся темнее его середины, поскольку на краю косо падающие лучи поля изображения склонны выходить дальше наискось от середины после прохождения через матовое стекло. Для повышения яркости краевой области экрана, однако, без снижения яркости средней области в этом документе предложено выполнить центральную область соответствующей линзы Френеля с рассеивающими элементами с возможностью равномерного освещения всей поверхности изображения этого экрана. Изменение угла раствора выходящего светового поля или величины освещенного поля этим устройством, однако, не достигается, и подобная система была бы также нецелесообразной.JP 61097602 As for the screen, for example, the frosted glass of a mirror-reflecting camera, in which the edge regions often appear darker than its middle, since the obliquely incident rays of the image field tend to go farther obliquely from the middle after passing through the frosted glass. To increase the brightness of the edge region of the screen, however, without reducing the brightness of the middle region, it is proposed in this document to perform the central region of the corresponding Fresnel lens with scattering elements with the possibility of uniform illumination of the entire image surface of this screen. However, a change in the angle of the exit light field or the magnitude of the illuminated field by this device is not achieved, and a similar system would also be impractical.

В DE 3806879 С1 раскрыта оптическая фильтрующая линза, у которой для реализации как можно более равномерного профиля интенсивности для сенсорных или измерительно-технических целей в световом поле линзы Френеля последнюю выполняют с радиально выступающими структурами, которые должны воспрепятствовать возрастанию интенсивности в середине светового поля. При этом свет из радиально выступающих структур больше не формирует изображение на сенсоре. Подобное устройство непригодно, однако, для применения в технике освещения, поскольку неизображаемые области приводят к нежелательным светопотерям. Далее для осветительных устройств, например, в студиях, театрах, киносъемке и архитектуре нередко крайне желательно за счет более светлой средней области вызвать желаемое выделение определенных зон освещенного объекта.DE 3806879 C1 discloses an optical filter lens in which to realize the most uniform intensity profile for sensory or measurement purposes in the light field of the Fresnel lens, the latter is performed with radially protruding structures, which should prevent the increase in intensity in the middle of the light field. In this case, light from radially protruding structures no longer forms an image on the sensor. Such a device is unsuitable, however, for use in lighting technology, since non-imageable areas lead to undesirable light losses. Further, for lighting devices, for example, in studios, theaters, filming and architecture, it is often extremely desirable to cause the desired highlight of certain areas of the illuminated object due to the lighter middle area.

В основе изобретения лежит задача дальнейшего усовершенствования ступенчатой линзы в отношении ее применимости, в частности для светотехнических целей, и, в частности, за счет использования такой ступенчатой линзы задача упрощения конструкции светотехнических устройств.The basis of the invention is the task of further improving the stepped lens with respect to its applicability, in particular for lighting purposes, and, in particular, through the use of such a stepped lens, the task of simplifying the design of lighting devices.

Эта задача решается неожиданно простым образом посредством признаков п.1 формулы.This problem is solved in an unexpectedly simple way through the features of claim 1 of the formula.

Если у оптического устройства, согласно изобретению, для светотехнических целей, в частности, для прожекторов со ступенчатой линзой, рассеивающий экран располагают в первой зоне, а ступенчатую линзу - во второй зоне, то неожиданно простым и очень гибким образом с изменением формы падающего на оптическое устройство света и/или величины освещающего оптическое устройство света можно изменить угол α раствора выходящего из оптического устройства света, в частности, установить между двумя предельными значениями - меньшим αSp и большим αFl.If the optical device according to the invention, for lighting purposes, in particular for spotlights with a stepped lens, has a scattering screen in the first zone and a stepped lens in the second zone, then in an unexpectedly simple and very flexible way with the shape of the light falling onto the optical device light and / or the amount of light illuminating the optical device, you can change the angle α of the solution emerging from the optical device of light, in particular, set between two limit values - a smaller α Sp and a large α Fl .

За счет этого, в частности, при использовании этого оптического устройства в прожекторе со ступенчатой линзой обеспечиваются конструктивные формы с меньшим числом механических деталей, а также сильно повышенной светоотдачей.Due to this, in particular, when using this optical device in a spotlight with a stepped lens, structural forms are provided with fewer mechanical parts, as well as greatly increased light output.

Простым образом обеспечивается изменение соотношения смешения геометрически-оптически направляемого света, проходящего через ступенчатую линзу относительно света, проходящего через рассеивающий экран.In a simple manner, a change in the mixing ratio of the geometrically-optically directed light passing through the stepped lens relative to the light passing through the scattering screen is provided.

Большое преимущество состоит в том, что при прохождении через оптическое устройство с освещающим световым конусом только за счет изменения положения светового конуса относительно оптического устройства достигается изменение угла освещенности, например, от 8 до 60°, от 8 до 70° или даже от 4° или от 8 до 80° при равномерном изменении распределения света.The great advantage is that when passing through an optical device with an illuminating light cone, only by changing the position of the light cone relative to the optical device, a change in the angle of illumination is achieved, for example, from 8 to 60 °, from 8 to 70 °, or even from 4 ° or from 8 to 80 ° with a uniform change in the distribution of light.

При этом угол раствора определяется как угол, при котором интенсивность света, измеренная от оптической оси системы, падает до десятой части интенсивности света в направлении оптической оси.In this case, the angle of the solution is defined as the angle at which the light intensity, measured from the optical axis of the system, drops to a tenth of the light intensity in the direction of the optical axis.

Неожиданно простым образом можно при этом непрерывно изменять угол раствора и постоянно поддерживать равномерное освещение в пределах освещенного углового диапазона.In an unexpectedly simple way, one can continuously change the angle of the solution and constantly maintain uniform illumination within the illuminated angular range.

Комбинация геометрически-оптического изображения ступенчатой линзы с наложением на него конуса рассеяния рассеянного на рассеивающем экране света позволяет также достичь светотехнических распределений освещающего света, при которых можно не только подавить изображение источника света или нити накала, но и при подходящем выборе рассеивающей структуры и ее геометрических размеров сильно уменьшить или даже избежать ошибок освещающих лучей.The combination of the geometrical-optical image of the stepped lens with the superposition of the scattering cone of the light scattered on the scattering screen also makes it possible to achieve lighting distributions of the illuminating light, in which it is possible not only to suppress the image of the light source or filament, but also with a suitable choice of the scattering structure and its geometric dimensions greatly reduce or even avoid the errors of the illuminating rays.

Особый интерес представляет применение отражающих устройств с маленьким по отношению к патрону источником света, например, газоразрядной лампой высокого давления, которые имеют диапазоны излучения порядка нескольких миллиметров и заметно большие диаметры патронов. У подобных источников света затемнение центрального светового поля может произойти за счет того, что проходящий через отражатель патрон требует отверстия внутри отражателя, которое заметно больше источника света и, тем самым, световые лучи вблизи оптической оси не могут отражаться внутри этого отверстия. За счет подходящего выбора конуса рассеяния вперед у светорассеивающего устройства, преимущественно круглого центрального рассеивающего экрана, можно неожиданным образом получить, в основном, геометрически-оптические свойства ступенчатой линзы и, тем не менее, избежать уменьшения центральной интенсивности.Of particular interest is the use of reflective devices with a small light source relative to the cartridge, for example, a high-pressure gas discharge lamp, which have emission ranges of the order of several millimeters and noticeably large diameters of the cartridges. For such light sources, the dimming of the central light field can occur due to the fact that the cartridge passing through the reflector requires a hole inside the reflector, which is noticeably larger than the light source and, therefore, light rays near the optical axis cannot be reflected inside this hole. Due to the appropriate choice of the forward scattering cone of the light diffusing device, mainly a circular central diffusing screen, it is possible to unexpectedly obtain, mainly, the geometrical-optical properties of a stepped lens and, nevertheless, to reduce the central intensity.

Предпочтительно оптическое устройство выполнено при этом цельным с тем, чтобы технологически оптимально за одну операцию штамповки изготовить ступенчатую линзу и рассеивающий экран.Preferably, the optical device is made integral so that it is technologically optimal to produce a stepped lens and a diffusing screen in a single stamping operation.

В самом предпочтительном варианте первая и вторая зоны, приданные соответственно ступенчатой линзе и рассеивающему экрану, занимают реальные поверхности оптического устройства, преимущественно концентрично расположенные поверхности разных диаметров (2RStl, 2RstrA).In the most preferred embodiment, the first and second zones, respectively assigned to the stepped lens and the scattering screen, occupy the real surfaces of the optical device, mainly concentrically located surfaces of different diameters (2R Stl , 2R strA ).

Отношение величины поверхности ступенчатой линзы к поверхности рассеивающего экрана может при этом в широком диапазоне определять соотношение, соответственно, активных долей выходящего, используемого для светотехнических целей света и составляет (не обязательно) более 2 к 1 (поверхность ступенчатой линзы к поверхности рассеивающего экрана), предпочтительно отношение поверхности ступенчатой линзы и поверхности рассеивающего экрана составляет более 10 к 1, а предпочтительнее всего отношение поверхности ступенчатой линзы и поверхности рассеивающего экрана составляет более 100 к 1.The ratio of the magnitude of the surface of the stepped lens to the surface of the scattering screen can in this case determine in a wide range the ratio, respectively, of the active parts of the light coming out used for lighting purposes and is (not necessarily) more than 2 to 1 (the surface of the stepped lens to the surface of the scattering screen), preferably the ratio of the surface of the stepped lens and the surface of the scattering screen is more than 10 to 1, and most preferably the ratio of the surface of the stepped lens and the surface p The screening screen is over 100 to 1.

Поверхность ступенчатой линзы или рассеивающего экрана в контексте этого описания является не фактической поверхностью со всеми микро- и макроскопическими возвышениями и углублениями, а той, которая при освещении параллельно оптической оси в плоскости, проходящей перпендикулярно оптической оси и расположенной непосредственно позади оптического устройства, соответствует области тени, отбрасываемой ступенчатой линзой или рассеивающим экраном.The surface of a stepped lens or scattering screen in the context of this description is not an actual surface with all micro- and macroscopic elevations and recesses, but one which, when illuminated parallel to the optical axis in a plane perpendicular to the optical axis and located directly behind the optical device, corresponds to the shadow region discarded by a stepped lens or scattering screen.

Весьма предпочтительно, чтобы угол раствора выходящего из рассеивающего экрана света в вертикальном направлении мог отличаться от угла раствора в горизонтальном направлении, и, следовательно, за счет рассеивающего экрана может возникнуть освещенное световое поле некруглой, эллипсоидной, многоугольной и, в частности, прямоугольной и/или квадратной формы.It is highly preferred that the angle of the solution of light emerging from the scattering screen in the vertical direction be different from the angle of the solution in the horizontal direction, and therefore, due to the scattering screen, an illuminated light field of non-circular, ellipsoid, polygonal and, in particular, rectangular and / or square shape.

Прямоугольные и, в частности, также квадратные световые поля позволяют получить расположение в ряд множества световых полей, благодаря чему могут равномерно освещаться большие площади, например, в студии, на сцене или при подсветке архитектурных сооружений.Rectangular and, in particular, also square light fields make it possible to arrange a number of light fields in a row, due to which large areas can be uniformly illuminated, for example, in a studio, on a stage or when illuminating architectural structures.

В зависимости от освещенной поверхности рассеивающего экрана могут возникать также переходы от освещенных световых полей круглой формы к освещенным световым полям некруглой, эллипсоидной, многоугольной и, в частности, прямоугольной и квадратной форм, если рассеивающий экран имеет, например, множество областей, в частности, кольцеобразные участки поверхности, которые рассеивают свет в разных направлениях или с разной силой.Depending on the illuminated surface of the scattering screen, there can also occur transitions from illuminated light fields of a circular shape to illuminated light fields of a non-circular, ellipsoid, polygonal and, in particular, rectangular and square shapes, if the scattering screen has, for example, many areas, in particular, ring-shaped surface areas that scatter light in different directions or with different strengths.

В этом случае круглое световое поле в положении точечного света при регулировке может перейти, например в некруглое, например, квадратное, световое поле, если световой конус, хотя еще и охватывает весь диаметр 2RstrA рассеивающего экрана, однако больше не охватывает ступенчатую линзу. При дальнейшей регулировке и уменьшающемся световом конусе световое поле может еще раз перейти в световое поле другой формы, например эллиптическое, если световой конус охватывает только внутренний диаметр 2RStrI, участки которого направляют свет только в эллиптическое световое поле.In this case, the circular light field in the position of the point light during adjustment can go, for example, into a non-circular, for example, square, light field, if the light cone, although it also covers the entire diameter 2R strA of the scattering screen, no longer covers the step lens. With further adjustment and a decreasing light cone, the light field can again go into a light field of a different shape, for example, elliptical, if the light cone covers only the inner diameter 2R StrI , the sections of which direct light only into the elliptical light field.

Таким образом, форму освещенного светового поля можно гибко регулировать.Thus, the shape of the illuminated light field can be flexibly adjusted.

Далее, разделение рассеивающего экрана на области с разной рассеивающей способностью позволяет также получить возможность управления видом падения света. Круглое световое поле в положении точечного света при регулировке может перейти сначала, например, в квадратное световое поле с плавным убыванием к краям, если световой конус, хотя еще и охватывает весь диаметр 2RstrA рассеивающего экрана, однако больше не охватывает ступенчатую линзу, а при дальнейшей регулировке и уменьшающемся световом конусе световое поле может еще раз перейти в световое поле с резким убыванием к краям, если световой конус охватывает только внутренний диаметр 2RstrI, участки которого направляют свет только в квадратное световое поле, однако в последнем случае намного точнее.Further, dividing the scattering screen into areas with different scattering power also allows you to control the type of incidence of light. When adjusting, the circular light field in the position of a point light can first go, for example, into a square light field with a gradual decrease to the edges, if the light cone, although it also covers the entire diameter 2R strA of the scattering screen, no longer covers the stepped lens, but with further adjusting and decreasing light cone, the light field can again go into the light field with a sharp decrease to the edges if the light cone covers only the inner diameter 2R strI , the sections of which direct the light only into square a wind field, but in the latter case it’s much more accurate.

Предпочтительно для прожектора со ступенчатой линзой и эллиптическим отражателем с эллиптичностью ε отношение фокусного расстояния к радиусу nStl=RStl/FStl ступенчатой линзы составляет более 0,5×1/sqrt(ε2-1), преимущественно более 0,7×1/sqrt(ε2-1), наиболее предпочтительно более 0,9×1/sqrt(ε2-1).Preferably, for a spotlight with a stepped lens and an elliptical reflector with ellipticity ε, the ratio of the focal length to radius n Stl = R Stl / F Stl of the stepped lens is more than 0.5 × 1 / sqrt (ε 2 -1), mainly more than 0.7 × 1 / sqrt (ε 2 -1), most preferably more than 0.9 × 1 / sqrt (ε 2 -1).

Предпочтительно ступенчатая линза представляет собой асферическую линзу для компенсации отклонений от сферической формы и достижения как можно более высокой мощности изображения.Preferably, the stepped lens is an aspherical lens to compensate for deviations from the spherical shape and achieve the highest possible image power.

В случае если ступенчатая линза содержит тело, по существу, с вогнутой, формирующей лучи оптически активной поверхностью, то можно удовлетворить более сложным оптическим требованиям, поскольку за счет этого можно создать, например, вогнуто-выпуклые или двояковогнутые линзы, у которых ступенчатая линза и ее тело обладают геометрически-оптическим действием.If the stepped lens contains a body with a substantially concave, ray-forming optically active surface, more complex optical requirements can be satisfied, since this allows creating, for example, concave-convex or biconcave lenses, in which the stepped lens and its the body has a geometrical-optical effect.

Далее, ступенчатая линза может содержать тело, по существу, с выпуклой поверхностью для создания, тем самым, выпукло-вогнутых или двояковыпуклых линз.Further, the stepped lens may comprise a body with a substantially convex surface for creating, thereby, convex-concave or biconvex lenses.

Форма тела может быть использована самостоятельно для формирования лучей, а формирующие лучи свойства ступенчатой линзы могут быть использованы в комбинации или с наложением.The body shape can be used on its own to form the rays, and the beam-forming properties of the stepped lens can be used in combination or overlay.

При этом под телом ступенчатой линзы следует понимать ту часть, которая возникла бы, если бы у ступенчатой линзы были удалены ступени, а это означает материал объема, на который нанесены ступени ступенчатой линзы или в котором выштампованы эти ступени.Moreover, the body of a stepped lens should be understood as the part that would have occurred if steps had been removed from the stepped lens, which means the material of the volume onto which the steps of the stepped lens are applied or in which these steps are stamped.

Таким образом, технологически можно сначала рассчитать форму желаемой ступенчатой линзы и достичь дополнительных оптических свойств формирования лучей за счет дальнейшего выполнения тела, предпочтительно плоско-вогнутой, плоско-выпуклой, двояковогнутой, двояковыпуклой или вогнуто-выпуклой формы.Thus, it is technologically possible to first calculate the shape of the desired stepped lens and achieve additional optical properties of the formation of rays due to the further implementation of the body, preferably flat-concave, flat-convex, biconcave, biconvex or concave-convex shape.

Если, по существу, кольцеобразные, оптически активные поверхности ступеней выполнены в виде участков поверхности, образованных дугой окружности, то можно использовать технологически просто реализуемые геометрические формы, которые, тем не менее, обладают относительно хорошими оптическими свойствами.If the essentially annular, optically active surfaces of the steps are made in the form of surface sections formed by an arc of a circle, then technologically simple geometrical shapes can be used, which, nevertheless, have relatively good optical properties.

В простом экономичном варианте, по существу, кольцеобразные, оптически активные поверхности ступеней выполнены в форме внешних границ конуса.In a simple, economical embodiment, the substantially annular, optically active surfaces of the steps are in the form of external cone boundaries.

Однако оптимальная эффективность формирования оптического изображения достигается, по существу, у собирающей ступенчатой линзы, т.е. линзы с положительным фокусным расстоянием и действительным фокусом, если, по существу, кольцеобразные, оптически активные поверхности соответствующих ступеней выполнены так, что приблизительно плоская волна с перпендикулярными оптической оси фазовыми фронтами покидает линзу тогда, когда в нее входит свет, происходящий из единственного действительного фокуса. В случае рассеивающей линзы, т.е. линзы с отрицательным фокусным расстоянием и мнимым фокусом, оптимум достигается тогда, когда свет плоской волны, входящий в ступенчатую линзу, преобразуется в сферическую волну, центр которой кажется происходящим из единственного мнимого фокуса.However, the optimum optical imaging efficiency is achieved essentially with a collecting step lens, i.e. lenses with a positive focal length and a real focus, if the substantially annular, optically active surfaces of the corresponding steps are made so that an approximately plane wave with phase fronts perpendicular to the optical axis leaves the lens when light coming from a single real focus enters it. In the case of a scattering lens, i.e. lenses with negative focal length and imaginary focus, the optimum is achieved when the light of a plane wave entering a stepped lens is converted into a spherical wave, the center of which seems to come from a single imaginary focus.

В особенно предпочтительном варианте рассеивающий экран расположен только в центральной части ступенчатой линзы и преимущественно на стороне ступеней, поскольку этот вариант может быть изготовлен с высокой точностью за один этап горячего формования.In a particularly preferred embodiment, the scattering screen is located only in the central part of the stepped lens and mainly on the side of the steps, since this option can be made with high accuracy in one step of hot molding.

Весьма предпочтительно, если рассеивающий экран расположен ограниченно в центральной части ступенчатой линзы, поскольку тогда за счет этого можно достичь неожиданно изменяемого распределения интенсивности у светотехнических осветительных устройств. Так, например, за счет использования диафрагм или посредством измененной фокусировки входящего светового поля можно варьировать его диаметр и создать разнообразно регулируемый переход от рассеянного света к геометрически-оптически изображенному свету. Пока свет падает на внутренний рассеивающий экран, его свойства определяют форму выходящего и освещающего светового поля. Если при увеличении диаметра светового поля значительно усиливаются свойства по геометрически-оптическому формированию изображения, то можно достичь, например, очень равномерного увеличения освещающего светового конуса.It is highly preferable if the diffusing screen is located boundedly in the central part of the stepped lens, since then, due to this, it is possible to achieve an unexpectedly variable intensity distribution in lighting lighting devices. So, for example, by using apertures or by changing the focus of the incoming light field, you can vary its diameter and create a variably adjustable transition from scattered light to geometrically-optical light. While light is incident on the internal scattering screen, its properties determine the shape of the emerging and illuminating light field. If, with an increase in the diameter of the light field, the properties of the geometrical-optical image formation are significantly enhanced, then, for example, a very uniform increase in the illuminating light cone can be achieved.

Еще более непрерывный и плавный переход изменяемого распределения света может быть достигнут тогда, когда светорассеивающий элемент имеет по-разному рассеивающие области, предпочтительно сильнее рассеивающую в центре и слабее рассеивающую по краям.An even more continuous and smooth transition of the variable light distribution can be achieved when the light-scattering element has different scattering regions, preferably more strongly scattering in the center and less scattering at the edges.

Предпочтительно рассеивающий экран в зависимости от его материала, с учетом его рассеивающей способности, изготавливают способом горячего формообразования, в частности, штамповки и/или посредством литья под давлением.Preferably, the scattering screen, depending on its material, taking into account its scattering ability, is made by hot forming, in particular by stamping and / or by injection molding.

Предпочтительными материалами для ступенчатой линзы и/или рассеивающего экрана являются стекло и стеклокерамические материалы. Особенно предпочтительным свойством стеклокерамики является высокая стойкость к изменениям температуры.Preferred materials for the stepped lens and / or scattering screen are glass and glass-ceramic materials. A particularly preferred property of glass ceramics is their high resistance to temperature changes.

Далее, оптическое устройство со ступенчатой линзой и рассеивающим экраном может быть составлено из множества элементов, чтобы использовать, например, различные способы изготовления и их преимущества.Further, an optical device with a stepped lens and a diffusing screen can be composed of many elements to use, for example, various manufacturing methods and their advantages.

Так, в частности, штампованная пластиковая ступенчатая линза может быть соединена со состоящим из стекла рассеивающим экраном, в результате чего возникает гибридная композиция из стекла и пластика.Thus, in particular, a stamped plastic stepped lens can be connected to a diffusing screen consisting of glass, resulting in a hybrid composition of glass and plastic.

Если ступенчатая линза содержит материал с первой дисперсионной характеристикой и дополнительную линзу с противоположной преломляющей силой, преимущественно ступенчатую линзу с материалом со второй дисперсионной характеристикой, то можно создать даже хроматически корректированные или ахроматические системы линз.If a stepped lens contains a material with a first dispersion characteristic and an additional lens with an opposite refractive power, preferably a stepped lens with a material with a second dispersion characteristic, then even chromatic corrected or achromatic lens systems can be created.

В качестве длины оптического пути в смысле этого описания следует рассматривать длину волны центральной области используемого светового спектра.In the sense of this description, the wavelength of the central region of the used light spectrum should be considered as the optical path length.

Если ступенчатая линза представляет собой штампованную пластиковую линзу, то может быть весьма предпочтительным, если она имеет разность длин оптического пути на соответствующей ступени менее чем примерно 1000 длин оптической волны, поскольку тогда, как правило, может быть реализована относительно плоская ступенчатая линза, вызывающая лишь небольшие нарушения геометрически-оптического распространения света.If the stepped lens is a stamped plastic lens, then it can be very preferable if it has a difference in optical path length at the corresponding step of less than about 1000 optical wavelengths, because then, as a rule, a relatively flat stepped lens can be realized, causing only small violations of the geometrical-optical propagation of light.

Далее, при локально высоких интенсивностях света в зависимости от конструкции может быть весьма целесообразным использовать не, как обычно, желатиновые фильтры, которые при высокой интенсивности света, например вблизи действительных фокусов, быстро просветляются или могут даже расплавиться и воспламениться, а покрытые или окрашенные стекла.Further, at locally high light intensities, depending on the design, it may be very expedient to use gelatin filters not, as usual, which, at high light intensities, for example, near real foci, quickly brighten or may even melt and ignite, but coated or colored glasses.

Если, тем самым, выполнить ступенчатую линзу и/или рассеивающий экран в качестве фильтра, в частности, в качестве УФ-, ИК- или цветного полосового фильтра и/или конверсионного фильтра, то можно получить намного более надежную и точную фильтрацию света. Далее, в рамках этого выполнения лежит изготовление комплектов оптических устройств, которые предпочтительно с дихроичными или интерференционными фильтрующими слоями согласованы с определенными температурами света для определенных источников света.If, therefore, to perform a stepped lens and / or a scattering screen as a filter, in particular, as a UV, IR or color band-pass filter and / or conversion filter, you can get a much more reliable and accurate filtering of light. Further, in the framework of this embodiment, the manufacture of sets of optical devices lies, which are preferably coordinated with dichroic or interference filter layers with specific light temperatures for specific light sources.

Так, например, определенный цветовой сдвиг в направлении более низких значений цветовой температуры может придать газоразрядной лампе высокого давления спектр излучателя черного тела, например, лампы накаливания.So, for example, a certain color shift towards lower color temperature values can give the high-pressure gas discharge lamp a spectrum of a blackbody emitter, for example, an incandescent lamp.

Далее, спектрально доминирующие полосы линий возбужденного разряда можно определенным образом смягчить и, тем самым, достичь более равномерного спектрального распределения.Further, the spectrally dominant lines of the lines of the excited discharge can be mitigated in a certain way and, thereby, a more uniform spectral distribution can be achieved.

Дополнительно с помощью подобных фильтрующих устройств для заданных спектров источников света можно также имитировать световые настроения в их спектральном распределении, например, утренний свет, вечерний свет, грозовой свет или свет непогоды, так что с помощью единственного источника света и соответствующего комплекта оптических устройств, согласно изобретению, можно удовлетворить большинству требований, предъявляемых в студиях, театрах, киносъемке и архитектуре.Additionally, using similar filtering devices for given spectra of light sources, it is also possible to simulate light moods in their spectral distribution, for example, morning light, evening light, thunder light or bad weather, so that using a single light source and the corresponding set of optical devices according to the invention , you can satisfy most of the requirements presented in studios, theaters, filming and architecture.

Поскольку дихроичные или интерференционные фильтры длительно выдерживают высокие интенсивности излучения с большой спектральной точностью, они могут быть в зависимости от применения не только спектрально лучше, но и за счет своего длительного срока службы даже дешевле, чем обычные цветные фильтрующие пластины. Далее, суровые окружающие условия, например, при подсветке архитектурных сооружений или при натурных съемках, являются дополнительной причиной использования подобных оптических устройств.Since dichroic or interference filters withstand long periods of time high radiation intensities with high spectral accuracy, they can be, depending on the application, not only spectrally better, but due to their long service life even cheaper than conventional color filter plates. Further, harsh environmental conditions, for example, when illuminating architectural structures or during field surveys, are an additional reason for using such optical devices.

Особенно предпочтительно при применении пластиковых линз и/или рассеивающих экранов, если они покрыты слоем, обеспечивающим защиту от царапин.Particularly preferred when using plastic lenses and / or scattering screens, if they are coated with a layer that provides protection from scratches.

Далее, нежелательные отражения, в частности на поверхностях ступеней, могут привести не только к потере света из основного светового потока, но даже к образованию в плоскости освещения более ярких окружностей или точек, которые за счет противоотражающего слоя на этих поверхностях ступеней могут быть сильно уменьшены или даже подавлены.Further, unwanted reflections, in particular on the surfaces of steps, can lead not only to the loss of light from the main light flux, but even to the formation of brighter circles or points in the illumination plane, which can be greatly reduced due to the antireflection layer on these surfaces of steps even crushed.

С помощью оптического устройства, согласно изобретению, для светотехнических целей, в частности, для прожектора со ступенчатой линзой, содержащего ступенчатую линзу и светорассеивающий элемент, можно весьма предпочтительно создать прожектор со ступенчатой линзой, обеспечивающий измеряемый угол раствора выходящего света и при каждой установке угла раствора равномерно освещенное световое поле при высокой эффективности.Using the optical device according to the invention, for lighting purposes, in particular for a stepped lens searchlight containing a stepped lens and a light diffusing element, it is very preferable to create a stepped lens searchlight that provides a measurable solution angle of the outgoing light and evenly adjust the solution angle illuminated light field at high efficiency.

Эта задача решается простым образом посредством прожектора со ступенчатой линзой по п.51.This problem is solved in a simple way by means of a spotlight with a stepped lens according to paragraph 51.

Авторы обнаружили, что традиционно высоких светопотерь прожекторов со ступенчатой линзой можно неожиданно простым образом избежать с помощью рассеивающего экрана. Особенно предпочтительно при этом, если ступенчатая линза содержит рассеивающий экран, который особенно предпочтительным образом выполнен круглым и расположен только в центре ступенчатой линзы.The authors found that the traditionally high light loss of spotlights with a stepped lens can be unexpectedly easily avoided with a scattering screen. In this case, it is particularly preferable if the stepped lens contains a diffusing screen, which is especially preferably made round and located only in the center of the stepped lens.

В этом варианте в любом положении прожектора со ступенчатой линзой можно весьма эффективно избежать темных областей в центре освещенного поля, и, тем не менее, при этом не возникает больших светопотерь в положении точечного света отражателя.In this embodiment, in any position of the spotlight with a stepped lens, it is possible to very effectively avoid dark areas in the center of the illuminated field, and, nevertheless, there is no large light loss in the position of the point light of the reflector.

Неожиданным образом оказалось, что геометрически-оптический ход лучей выходящего из отражателя света в месте расположения ступенчатой линзы освещает меньшую область именно тогда, когда требующая доля рассеянного света повышена.Unexpectedly, it turned out that the geometrical-optical path of the rays emerging from the light reflector at the location of the stepped lens illuminates a smaller area precisely when the required fraction of the scattered light is increased.

Этот эффект авторы использовали, чтобы благодаря изобретению создать автоматическую или адаптивную систему светосмешения, которая синхронно с регулировкой прожектора со ступенчатой линзой смешивает с геометрически-оптически изображенным светом только ту долю рассеянного света, которая требуется для этого положения.The authors used this effect to create an automatic or adaptive light mixing system, which, simultaneously with the adjustment of a spotlight with a step lens, mixes only the fraction of scattered light that is required for this position with the geometrically-optical image.

Это соотношение светосмешения, которое почти оптимально может быть согласовано с требуемым распределением света, называется ниже сокращенно соотношением смешения.This luminosity ratio, which can be optimally matched to the desired light distribution, is referred to below as abbreviated mixing ratio.

Благодаря этой автоматической системе светосмешения, по существу, для любого положения отражателя может быть получено правильное соотношением смешения и, тем самым, создано всегда очень равномерно освещенное световое поле без возникновения при этом ненужных потерь на рассеивание.Thanks to this automatic light mixing system, essentially, for any position of the reflector, the correct mixing ratio can be obtained and, thereby, a very uniformly illuminated light field is always created without unnecessary loss of scattering.

При этом за счет выбора диаметра рассеивающего экрана по отношению к оставшейся поверхности ступенчатой линзы можно получить соотношение смешения для полностью освещенной ступенчатой линзы, а за счет рассеивающих свойств ступенчатой линзы можно свободно устанавливать в широких пределах угол раствора рассеянного света.Moreover, due to the choice of the diameter of the scattering screen with respect to the remaining surface of the stepped lens, the mixing ratio for a fully illuminated stepped lens can be obtained, and due to the scattering properties of the stepped lens, the angle of the scattered light solution can be freely set over a wide range.

Далее, на самом встроенном рассеивающем экране можно варьировать рассеивающее действие, так, например, в центре рассеивающего экрана расположены сильнее рассеивающие области, а на его краю - слабее рассеивающие области. Благодаря этому сильнее фокусированный световой пучок дополнительно расширяется, и тогда могут быть реализованы очень большие углы освещения.Further, on the built-in scattering screen itself, the scattering effect can be varied, for example, in the center of the scattering screen there are stronger scattering regions, and on its edge - weaker scattering regions. Due to this, the stronger focused light beam further expands, and then very large lighting angles can be realized.

В качестве альтернативы край рассеивающего экрана может быть выполнен не только резко заканчивающимся, но и с непрерывно убывающим рассеивающим действием и может простираться под или над ступенчатой линзой. За счет этого можно осуществить дальнейшие согласования с зависимыми от положения соотношениями смешения.Alternatively, the edge of the scattering screen can be made not only abruptly ending, but also with a continuously decreasing scattering effect and can extend under or above the stepped lens. Due to this, further coordination with the position-dependent mixing ratios can be made.

В то же время получают равномерность освещенности во всем световом поле, как это изображено в качестве примера на фиг.12 как для положения точечного света, так и для положения заливного света.At the same time, uniformity of illumination in the whole light field is obtained, as shown as an example in FIG. 12 both for the position of the point light and for the position of the flood light.

Согласно изобретению предусмотрен эллипсоидный отражатель с большой апертурой. Положение точечного света устанавливают за счет того, что спираль лампы полного излучателя, в частности галогенной лампы, или разрядная дуга газоразрядной лампы находится в близком к отражателю фокусе эллипсоида, а удаленный от отражателя фокус эллипсоида расположен приблизительно в действительном, близком к отражателю фокусе ступенчатой линзы.According to the invention, an ellipsoid reflector with a large aperture is provided. The position of the spot light is established due to the fact that the spiral of the lamp of a full emitter, in particular a halogen lamp, or the discharge arc of a gas discharge lamp is in the focus of the ellipsoid close to the reflector, and the focus of the ellipsoid remote from the reflector is located approximately in the actual focus of the stepped lens close to the reflector.

Отраженный отражателем свет перед попаданием в ступенчатую линзу почти полностью фокусируется в удаленном от отражателя фокусе эллипсоида. Находящаяся в близком к отражателю фокусе ступенчатой линзы спираль лампы или разрядная дуга после прохождения через ступенчатую линзу изображается в бесконечности, и, таким образом, ее свет преобразуется в почти параллельный пучок лучей.The light reflected by the reflector before it hits the stepped lens is almost completely focused at the focal point of the ellipsoid remote from the reflector. The lamp spiral or discharge arc located in the focus of the stepped lens close to the reflector is transmitted to infinity after passing through the stepped lens, and thus its light is converted into an almost parallel beam of rays.

При целесообразном выборе апертурного угла отражателя и ступенчатой линзы отраженный отражателем свет почти полностью охватывается ступенчатой линзой и излучается вперед в виде узкого точечного светового пучка.With the appropriate choice of the aperture angle of the reflector and the stepped lens, the light reflected by the reflector is almost completely covered by the stepped lens and is radiated forward in the form of a narrow point light beam.

В другом, механически, однако, более сложном варианте, угол раствора выходящего из ступенчатой линзы светового пучка может быть почти произвольно увеличен за счет изменения подходящим образом положения лампы по отношению к отражателю, с одной стороны, и расстояния от ступенчатой линзы до отражателя, с другой стороны.In another, mechanically, however, more complicated embodiment, the angle of the solution of the light beam emerging from the step lens can be almost arbitrarily increased by suitably changing the position of the lamp relative to the reflector, on the one hand, and the distance from the step lens to the reflector, on the other side.

Для того чтобы сохранить хорошие свойства традиционных прожекторов со ступенчатой линзой в отношении равномерности освещенности, эти изменения расстояния должны осуществляться за счет целесообразно выбранной ограничивающей связи.In order to preserve the good properties of traditional spotlight projectors with a stepped lens with respect to the uniformity of illumination, these distance changes must be carried out due to the appropriately selected restrictive connection.

В целом, отражатель, ступенчатая линза и/или рассеивающий экран могут иметь, по меньшей мере, с одной стороны, покрытие, например, в случае пластика могут быть покрыты противоцарапающим и/или противоотражающим слоем.In general, a reflector, a stepped lens and / or a diffusing screen can have at least one side coating, for example, in the case of plastic, they can be coated with an anti-scratch and / or anti-reflective layer.

Один предпочтительный вариант осуществления изобретения включает в себя прожектор со ступенчатой линзой, у которого светоотражающая поверхность отражателя, имеющая предпочтительно частично участки или грани, имеет светорассеивающую структуру, а ни одна поверхность ступенчатой линзы не имеет светорассеивающую структуру, или одна или две поверхности ступенчатой линзы имеют светорассеивающую структуру. За счет этого возникает установленная доля наложения рассеянного света и геометрически-оптически изображенного света, которая может уменьшить темные круги в световом поле.One preferred embodiment of the invention includes a stepped lens searchlight in which the reflective surface of the reflector, which preferably has partially portions or faces, has a light-diffusing structure, and no surface of the stepped lens has a light-diffusing structure, or one or two surfaces of the stepped lens have a light-diffusing structure. Due to this, there is a set proportion of the overlap of the scattered light and geometrically-optically imaged light, which can reduce dark circles in the light field.

Согласно изобретению использование прожектора предпочтительно в архитектуре, медицине, киносъемке, на сцене, в студии и фотографии, а также в карманном фонаре.According to the invention, the use of a searchlight is preferable in architecture, medicine, filming, on stage, in studio and photography, as well as in a pocket lamp.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью предпочтительных примеров его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The invention is explained in more detail below using preferred examples of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1 - первый вариант оптического устройства ступенчатой линзы с расположенным приблизительно по центру, по существу, круглым рассеивающим экраном, имеющим отдельные, слегка развернутые по отношению друг к другу грани;figure 1 - the first variant of the optical device of the stepped lens with approximately centrally located, essentially round diffusing screen having separate, slightly deployed in relation to each other face;

фиг.2 - второй вариант оптического устройства ступенчатой линзы с расположенным приблизительно по центру, по существу, круглым рассеивающим экраном, имеющим грани, смещенные методом Монте-Карло из их правильного положения;figure 2 - the second variant of the optical device of the stepped lens with approximately centrally located, essentially round diffusing screen having faces displaced by the Monte Carlo method from their correct position;

фиг.3 - третий вариант оптического устройства ступенчатой линзы с расположенным приблизительно по центру, по существу, круглым рассеивающим экраном, у которого отдельные грани рассеивающего экрана лежат на архимедовой спирали;figure 3 - the third variant of the optical device of the stepped lens with approximately centrally located, essentially round diffusing screen, in which individual faces of the diffusing screen lie on the Archimedean spiral;

фиг.4 - сечение плоско-выпуклой линзы с центральным рассеивающим экраном, тело которой выполнено, по существу, плоским, а ступенчатая линза - выпуклой;4 is a cross section of a plano-convex lens with a central diffusing screen, the body of which is made essentially flat, and the stepped lens is convex;

фиг.5 - сечение двояковогнутой ступенчатой линзы, обладающей свойствами геометрически-оптического расширения лучей или светорассеивающими свойствами, при этом и тело, и ступенчато-линзовая система геометрически-оптического действия выполнены, по существу, вогнутыми;5 is a cross section of a biconcave stepped lens having the properties of geometrical-optical expansion of rays or light-scattering properties, while both the body and the stepped-lens system of geometrical-optical action are made essentially concave;

фиг.6 - увеличенный фрагмент верхней части сечения фиг.4;6 is an enlarged fragment of the upper part of the cross section of figure 4;

фиг.7 - сечение устройства с выпукло-вогнутой ступенчатой линзой, тело которого выполнено вогнутым, а ступенчато-линзовая система геометрически-оптического действия - по существу, выпуклой;Fig.7 is a cross section of a device with a convex-concave step lens, the body of which is made concave, and a step-lens system of geometrical-optical action is essentially convex;

фиг.8 - сечение устройства с гибридной линзой, содержащее штампованное плоско-выпуклое пластикового ступенчато-линзовое устройство, размещенное на состоящем из стекла рассеивающем экране;Fig. 8 is a sectional view of a hybrid lens device comprising a stamped flat-convex plastic step-lens device placed on a glass diffusing screen;

фиг.9 - сечение гибридно-линзового ахромата, у которого состоящая из стекла плоско-выпуклая линза соединена с двояковогнутой ступенчатой линзой, состоящей из пластика или стекла с другой дисперсией;Fig.9 is a cross section of a hybrid-lens achromat, in which a flat-convex lens consisting of glass is connected to a biconcave stepped lens consisting of plastic or glass with a different dispersion;

фиг.10 - вариант прожектора со ступенчатой линзой с положительной преломляющей силой в положении точечного света, причем удаленный от отражателя фокус отражателя приблизительно наложен на действительный фокус ступенчатой линзы с левой стороны;figure 10 is a variant of a spotlight with a stepped lens with positive refractive power in the position of the point light, and the focus of the reflector remote from the reflector is approximately superimposed on the actual focus of the stepped lens on the left side;

фиг.11 - вариант прожектора со ступенчатой линзой из фиг.10 в первом положении заливного света, причем удаленный от отражателя фокус отражателя расположен вблизи поверхности ступенчатой линзы;11 is a variant of the searchlight with a stepped lens of figure 10 in the first position of the flood light, and the focus of the reflector remote from the reflector is located near the surface of the stepped lens;

фиг.12 - график зависимости от угла раствора в логарифмическом масштабе интенсивности света прожектора со ступенчатой линзой в положении точечного света и в одном из положений заливного света;12 is a graph of the dependence on the angle of the solution on a logarithmic scale of the light intensity of a spotlight with a stepped lens in the position of a point light and in one of the positions of the flood light;

фиг.13 - вариант прожектора со ступенчатой линзой с отрицательной преломляющей силой в положении точечного света, причем удаленный от отражателя фокус отражателя приблизительно наложен на правосторонний мнимый фокус ступенчатой линзы;13 is a variant of a spotlight with a stepped lens with negative refractive power in the position of a point light, the focus of the reflector remote from the reflector being approximately superimposed on the right-hand imaginary focus of the stepped lens;

фиг.14 - вариант прожектора со ступенчатой линзой из фиг.13 в первом положении заливного света, причем удаленный от отражателя фокус отражателя расположен приблизительно на поверхности ступенчатой линзы, близкой к отражателю;Fig. 14 is a variant of the searchlight with a stepped lens of Fig. 13 in the first position of the floodlight, the focus of the reflector remote from the reflector is located approximately on the surface of the stepped lens close to the reflector;

фиг.15 - график зависимости от угла раствора интенсивности света в логарифмическом масштабе для прожектора со ступенчатой линзой в положении точечного света и в одном из положений заливного света.Fig - graph of the dependence of the angle of light intensity on a logarithmic scale for a spotlight with a stepped lens in the position of a point light and in one of the positions of the flood light.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Изобретение более подробно описано ниже со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления.The invention is described in more detail below with reference to preferred options for its implementation.

В этом описании, в целом, предполагается, что на чертежах входящий в линзу свет распространяется слева направо.In this description, in general, it is assumed that in the drawings, light entering the lens propagates from left to right.

Далее, при описании различных вариантов осуществления изобретения использованы одинаковые позиции для одинаковых или, по существу, одинаково действующих компонентов оптического устройства 1.Further, when describing various embodiments of the invention, the same reference numbers are used for the same or essentially the same acting components of the optical device 1.

Содержание приоритетных заявок DE 10361122 и DE 10361117 с названием «Прожектор со ступенчатой линзой с взаимосвязанным изменением расстояния между светотехническими элементами» посредством ссылки в полном объеме включено в содержание настоящей заявки.The contents of priority applications DE 10361122 and DE 10361117 with the title "Spotlight with a stepped lens with an interconnected change in the distance between lighting elements" by reference are fully included in the content of this application.

Ниже дана ссылка на фиг.1, изображающую первый вариант оптического устройства ступенчатой линзы с расположенным приблизительно по центру, по существу, круглым рассеивающим экраном, имеющим отдельные, слегка развернутые по отношению друг к другу грани.Below is a link to figure 1, depicting a first variant of the optical device of a stepped lens with an approximately centrally located, essentially round diffusing screen having separate, slightly deployed faces relative to each other.

Оптическое устройство, обозначенное, в целом, поз.1, включает в себя ступенчатую линзу 2 и расположенный в ее центральной части рассеивающий экран 3.The optical device, indicated generally as 1, includes a stepped lens 2 and a diffusing screen 3 located in its central part.

Ступенчатая линза 2 имеет концентрично расположенные кольцевые ступени с оптически активными участками поверхности, обозначенные на фиг.1 лишь для примера поз.4, 5, 6.The stepped lens 2 has concentrically arranged annular steps with optically active surface areas, indicated in Fig. 1 by way of example only, items 4, 5, 6.

Изображенные на фиг.1-3 рассеивающие экраны 3 являются примером рассеивающих экранов, описанных в DE 10343630.8 того же заявителя от 19.09.2003 с названием «Рассеивающий экран», содержание этой заявки посредством ссылки в полном объеме также включено в содержание настоящей заявки.The scattering screens 3 shown in FIGS. 1-3 are an example of scattering screens described in DE 10343630.8 of the same applicant of 09.19.2003 with the name “Scattering screen”, the contents of this application by reference are also fully incorporated into the contents of this application.

В особенно предпочтительном варианте за одну операцию горячего формообразования, в основном в случае пластика, из, по существу, плоского тела 7 получают оптическое устройство 1.In a particularly preferred embodiment, in one hot forming operation, mainly in the case of plastic, an optical device 1 is obtained from a substantially flat body 7.

Ниже описаны, прежде всего, только общие признаки изображенных на фиг.1-3 оптических устройств, а затем подробно поясняются их соответствующие отличия.Below, first of all, only general features of the optical devices depicted in FIGS. 1-3 are described, and then their respective differences are explained in detail.

Круглый рассеивающий экран 3 расположен на стороне выхода света из тела 7 и простирается по всей поверхности в пределах первого кольцевого участка 8, который четко отграничен, и предпочтительно примыкает к экрану без разрыва.A circular diffusing screen 3 is located on the light exit side of the body 7 and extends over the entire surface within the first annular portion 8, which is clearly delimited, and preferably adjoins the screen without breaking.

Тело 7 линзы с действительным правосторонним, т.е. положительным фокусом, в зоне рассеивающего экрана 3, а также в зоне кольцеобразных поверхностей 4, 5, 6, 8 предпочтительно выполнено выпуклым или выгнутым наружу, как это схематично для примера показано на сечениях на фиг.4 и 6.Body 7 of the lens with a valid right-handed, i.e. positive focus, in the area of the scattering screen 3, as well as in the area of the annular surfaces 4, 5, 6, 8 is preferably made convex or curved outward, as is shown schematically for example by the sections in figures 4 and 6.

Тело 7 линзы с мнимым или отрицательным левосторонним фокусом в зоне рассеивающего экрана 3, а также в зоне кольцеобразных поверхностей 4, 5, 6, 8 предпочтительно выполнено вогнутым или выгнутым внутрь, как это схематично для примера показано на сечении на фиг.5.The body 7 of the lens with an imaginary or negative left-side focus in the area of the scattering screen 3, as well as in the area of the annular surfaces 4, 5, 6, 8, is preferably made concave or curved inward, as is shown schematically by way of example in the section of FIG. 5.

Однако, в частности, при использовании гибридной линзы, показанной в сечении на фиг.8 и 9, тело 7 может быть выполнено также из двух или более частей и включает в себя тогда участок 7 тела, содержащий ступенчатую линзу 2 и дополнительный участок 9 тела, который может быть выполнен, как показано на фиг.8, плоским или, как показано на фиг.9, например, плоско-выпуклым.However, in particular, when using the hybrid lens shown in cross-section in FIGS. 8 and 9, the body 7 can also be made of two or more parts and then includes a body portion 7 comprising a step lens 2 and an additional body portion 9, which can be made, as shown in Fig. 8, flat or, as shown in Fig. 9, for example, flat-convex.

Предпочтительно участок 9 тела у гибридных линз изготовлен из стекла первого материала, а участок 7 тела - из стекла другого материала с другой дисперсией, нежели дисперсия участка 9 тела, или из пригодного к горячему формованию пластика.Preferably, the body portion 9 of the hybrid lenses is made of glass of the first material, and the body portion 7 is made of glass of a different material with a different dispersion than the dispersion of the body portion 9, or of a thermoformable plastic.

Ниже дана ссылка на фиг.4, показывающую плоско-выпуклую ступенчатую линзу с центральным рассеивающим экраном 3, и на фиг.6, изображающую часть фиг.4 в увеличенном виде.Below is a reference to FIG. 4, showing a plano-convex step lens with a central diffusing screen 3, and FIG. 6, showing an enlarged view of a portion of FIG. 4.

У изображенной на фиг.4 и 5 цельной ступенчатой линзы 2 соответствующая оптически активная поверхность 11, 12, 13 может быть частью асферической или сферической линзы, а оптическое устройство 1 может иметь краевую область 10, которая может быть выполнена плоскопараллельно держателю в соответствующем механическом посадочном приспособлении.For the one-step lens 2 shown in FIGS. 4 and 5, the corresponding optically active surface 11, 12, 13 may be part of an aspherical or spherical lens, and the optical device 1 may have an edge region 10, which can be made plane-parallel to the holder in the corresponding mechanical landing device .

В качестве части асферической линзы кольцевые, оптически активные поверхности этих ступеней (например, 4, 5, 6, 11, 12, 13) формуют так, что приблизительно плоская волна с фазовыми фронтами, перпендикулярными оптической оси, объединяется в действительном фокусе.As part of an aspherical lens, the annular, optically active surfaces of these steps (e.g., 4, 5, 6, 11, 12, 13) are formed so that an approximately plane wave with phase fronts perpendicular to the optical axis is combined in the actual focus.

При этом предполагается, что оптическая ось проходит через центр оптического устройства, по существу, перпендикулярно ее главным плоскостям.It is assumed that the optical axis passes through the center of the optical device, essentially perpendicular to its main planes.

В случае изображенной на фиг.5 двояковогнутой ступенчатой линзы соответствующие кольцеобразные, оптически активные поверхности выполняют так, что с возможностью создания из входящей слева плоской волны формируются фазовые фронты сферической волны, мнимый фокус или кажущееся начало которой представляется лежащим на оптической оси слева от изображенной на фиг.5 ступенчатой линзы 2.In the case of a biconcave stepped lens shown in FIG. 5, the corresponding annular, optically active surfaces are configured such that phase fronts of a spherical wave are formed from a plane wave entering from the left, with an imaginary focus or the apparent beginning of which appears to lie on the optical axis to the left of that shown in FIG. .5 stepped lens 2.

Эти геометрически-оптические условия относятся только к одной длине волны в центральном диапазоне длин волн используемого светового спектра.These geometrical-optical conditions apply to only one wavelength in the central wavelength range of the used light spectrum.

Для упрощения изготовления вместо комплексных асферических кольцеобразных геометрических форм асферическая линза может быть выполнена с помощью сферических кольцевых участков.To simplify the manufacture, instead of complex aspherical annular geometrical shapes, an aspherical lens can be made using spherical annular sections.

При этом для соответствующих поверхностей колец, с тем чтобы достичь более простого изготовления необходимых штампов, используют как можно более приближенные сферические участки, т.е. участки поверхности дуги окружности.Moreover, for the corresponding surfaces of the rings, in order to achieve a simpler manufacture of the necessary dies, as close as possible spherical sections are used, i.e. sections of the surface of the circular arc.

Еще одно упрощение состоит в том, чтобы, например, для ступенчатых линз с очень большим числом ступеней и лишь небольшими соответствующими отличиями длин оптического пути между краевыми точками соседних ступеней использовать оптические поверхности в форме внешних границ конуса, которые тогда согласовывают только по их наклону к среднему наклону асферической линзы.Another simplification is that, for example, for stepped lenses with a very large number of steps and only small corresponding differences in the optical path lengths between the edge points of adjacent steps, use optical surfaces in the form of external cone boundaries, which then coordinate only by their inclination to the middle tilt the aspherical lens.

При этом отдельные кольцеобразные участки и центральный круглый участок ступенчатой линзы в зависимости от того, желательны ли светособирающие или светорассеивающие свойства, могут быть выполнены либо вогнутыми, либо выпуклыми.In this case, the individual annular sections and the central circular portion of the stepped lens, depending on whether light-collecting or light-scattering properties are desired, can be made either concave or convex.

Для пояснения разнообразного применения концепций, согласно изобретению, на фиг.5 изображена двояковогнутая ступенчатая линза, на фиг.7 - выпукло-вогнутая линза, а на фиг.8 и 9 - гибридные линзы, из которых линза на фиг.9 имеет хроматически корректированные свойства.To explain the diverse application of the concepts according to the invention, FIG. 5 shows a biconcave stepped lens, FIG. 7 shows a convex-concave lens, and FIGS. 8 and 9 show hybrid lenses, of which the lens of FIG. 9 has chromatic corrected properties .

Ниже дана ссылка на изображенную на фиг.9 гибридную линзу, у которой плоско-выпуклая стеклянная линза 14 с действительным фокусом соединена с правой стороны с вогнуто-выпуклой рассеивающей ступенчатой линзой 15.Below, reference is made to the hybrid lens shown in FIG. 9, in which a plano-convex glass lens 14 with a real focus is connected on the right side to a concave-convex scattering step lens 15.

Соответствующие преломляющие силы или фокусные расстояния, а также показатели преломления обеих линз 14, 15 выбраны, в целом, так, что возникает собирающее действие. Это означает, что возникает, в целом, собирающая линза со смещенным вправо фокусом.The corresponding refractive forces or focal lengths, as well as the refractive indices of both lenses 14, 15 are selected, in general, so that a collecting action occurs. This means that, as a whole, a collecting lens arises with a focus shifted to the right.

При этом материал ступенчатой линзы 15 выбран, однако, так, что действие его дисперсии во всем устройстве противоположно действию дисперсии плоско-выпуклой линзы 14, так что, в целом, возникают меньшие хроматические аберрации этой системы линз.In this case, the material of the stepped lens 15 is selected, however, so that the effect of its dispersion in the entire device is opposite to the dispersion of the plano-convex lens 14, so that, in general, less chromatic aberration of this lens system occurs.

В альтернативном варианте ступенчатая линза 15 может состоять также из штампованного пластика, ламинируемого на линзе 14. Эта пластиковая линза 15 может быть снабжена слоем 21 против царапин.Alternatively, the stepped lens 15 may also consist of extruded plastic laminated on the lens 14. This plastic lens 15 may be provided with a layer 21 against scratches.

При использовании штампованных стеклянных линз разность длин оптического пути составляет в зоне соответствующей ступени более 100 длин оптической волны.When using stamped glass lenses, the difference in the optical path lengths in the zone of the corresponding stage is more than 100 optical wavelengths.

При использовании штампованных стеклянных линз предпочтительно, чтобы разность длин оптического пути на соответствующей ступени была менее 100 длин оптической волны.When using stamped glass lenses, it is preferable that the difference in optical path length at the appropriate stage is less than 100 optical wavelengths.

При использовании штампованных пластиковых ступенчатых линз предпочтительно, чтобы разность длин оптического пути на соответствующей ступени была менее чем примерно 1000 длин оптической волны.When using stamped plastic step lenses, it is preferable that the difference in optical path length at the corresponding step is less than about 1000 optical wavelengths.

Далее, расположенные вокруг центрального круглого участка ступенчатой линзы кольцеобразные участки имеют, по существу, одинаковую радиальную протяженность 16, т.е. одинаковую ширину 16 ступеней (фиг.6). Следовательно, возникают ступени разной высоты, поскольку углы наклона соответствующих кольцеобразных, оптически активных участков поверхности обычно изменяются с увеличением расстояния от центра.Further, the annular portions located around the central circular portion of the stepped lens have substantially the same radial extent 16, i.e. the same width of 16 steps (Fig.6). Consequently, steps of different heights arise, since the tilt angles of the corresponding annular, optically active surface areas usually change with increasing distance from the center.

Для достижения технологически высокой точности у трудно формуемых материалов в качестве альтернативы высота 17 оптически активных участков поверхности может поддерживаться постоянной, так что за счет этого возникают кольца разной величины (фиг.6).To achieve technologically high accuracy in difficult to form materials, as an alternative, the height 17 of the optically active surface sections can be kept constant, so that rings of different sizes arise due to this (Fig. 6).

Далее, ступенчатая линза 2 и/или рассеивающий экран 3 могут быть выполнены в виде фильтра, в частности, УФ-, ИК- или цветного полосового фильтра и/или конверсионного фильтра.Further, the stepped lens 2 and / or the scattering screen 3 can be made in the form of a filter, in particular, a UV, IR or color band-pass filter and / or a conversion filter.

Особенно предпочтительно, если для этого на одну сторону, например, на фиг.9 на левую сторону плоско-выпуклой линзы 14, нанесен интерференционный фильтрующий слой 20.It is particularly preferable if for this purpose an interference filter layer 20 is applied to one side, for example, in FIG. 9, on the left side of the plano-convex lens 14.

Эта система с интерференционным фильтрующим слоем может также использоваться в качестве альтернативы для изменения цветовой температуры или для компенсации спектральных линий.This interference filter layer system can also be used as an alternative to change color temperature or to compensate for spectral lines.

Далее, особенно предпочтительно, если, по меньшей мере, обращенная к источнику света поверхность оптического устройства 1 состоит из стекла и закалена, предпочтительно термически закалена, поскольку за счет этого достигается заметно более высокая термическая стойкость.Further, it is particularly preferable if at least the surface of the optical device 1 facing the light source is tempered and tempered, preferably thermally tempered, as a result of which a markedly higher thermal stability is achieved.

Рассеивающий экран 3 может быть расположен как с левой стороны, т.е. со стороны входа света, так и с правой стороны оптического устройства 1, т.е. стороны выхода света.The diffusing screen 3 can be located both on the left side, i.e. from the light input side, and from the right side of the optical device 1, i.e. light exit sides.

Далее, как схематично показано на фиг.7, как на стороне входа, так и на стороне выхода света можно расположить рассеивающий экран 3, так что возникает наложение их рассеивающего действия.Further, as shown schematically in FIG. 7, both on the entrance side and on the exit side of the light, a scattering screen 3 can be arranged, so that a superposition of their scattering effect occurs.

Далее, вместо резкой радиальной границы рассеивающий экран 3 может иметь также по-разному сильно рассеивающие области, например, центральную, сильнее рассеивающую область и предпочтительно непрерывно заканчивающуюся, слабее рассеивающую по краям область.Further, instead of a sharp radial boundary, the scattering screen 3 may also have differently strongly scattering regions, for example, a central, stronger scattering region and preferably a continuously ending, weaker scattering region at the edges.

Для этого рассеивающий экран может иметь, например, определенную зернистость, которая в центральной области 22 имеет более мелкую структуру, а по мере радиального удаления к краевой области 23 - более крупную структуру (фиг.8).For this, the scattering screen can have, for example, a certain grain size, which in the central region 22 has a finer structure, and as it radially moves away to the edge region 23, it has a larger structure (Fig. 8).

В описанных ниже вариантах рассеивающие экраны 3 используются в качестве альтернативы просто зернистостям или матированным зонам; новая концепция состоит, в том числе, в том, чтобы уйти от равномерного расположения граней правильного рассеивающего экрана.In the embodiments described below, scattering screens 3 are used as an alternative to simply grit or frosted areas; The new concept consists, inter alia, of avoiding the uniform arrangement of the faces of a regular scattering screen.

Это происходит в первом варианте на фиг.1 за счет того, что создают рассеивающий экран 3, содержащий прозрачное тело 7, 9, причем оптически активная поверхность рассеивающего экрана 3 разделена на грани 24, 25, 26, которые лишь в качестве примера обозначены позициями, и причем каждой грани 24, 25, 26 соответствует возвышение или углубление со второй, выполненной выгнутой поверхностью, и грани 24, 25, 26 расположены с разворотом по отношению друг к другу или имеют разные геометрические формы.This occurs in the first embodiment in figure 1 due to the fact that create a scattering screen 3 containing a transparent body 7, 9, and the optically active surface of the scattering screen 3 is divided into faces 24, 25, 26, which are only indicated by the numbers, and wherein each face 24, 25, 26 corresponds to an elevation or recess with a second, curved surface, and faces 24, 25, 26 are arranged with a turn relative to each other or have different geometric shapes.

Под гранью понимается поверхность, образованная краевым контуром соответствующей геометрической формы. В зависимости от выполнения первой поверхности, т.е. поверхности тела 7 рассеивающего экрана 3, в виде плоской или выпуклой поверхности грань 24, 25, 26, образованная геометрическими формами, также может быть плоской или выпуклой.A face is a surface formed by an edge contour of an appropriate geometric shape. Depending on the execution of the first surface, i.e. the surface of the body 7 of the scattering screen 3, in the form of a flat or convex surface, the face 24, 25, 26 formed by geometric shapes can also be flat or convex.

Приданное грани 24, 25, 26 возвышение или углубление представляет собой элемент рассеивающего экрана 3. Возвышение или углубление содержит грань 24, 25, 26 в качестве основания и находится, по меньшей мере, в основном, над или под этим основанием. Возвышение или углубление может действовать в случае освещения в качестве линзы.The elevation or recess attached to the face 24, 25, 26 is an element of the scattering screen 3. The elevation or the recess contains the face 24, 25, 26 as a base and is located at least substantially above or below this base. An elevation or recess may act in the case of lighting as a lens.

Благодаря этому решению возникает суперпозиция множества световых полей разного контура и, тем самым, по желанию, круглое световое поле.Thanks to this solution, a superposition of a plurality of light fields of different contours arises and, thus, if desired, a round light field.

В зависимости от соответствующей конфигурации граней и характера приданных граням возвышений и углублений может быть создано световое поле с выбираемым градиентом интенсивности освещения или такое, которое задаваемым образом плавно или резко убывает.Depending on the corresponding configuration of the faces and the nature of the elevations and depressions attached to the faces, a light field can be created with a selectable gradient of illumination intensity or one that in a predetermined manner gradually or abruptly decreases.

Мягко убывающим световым полем является поле с малым градиентом интенсивности освещения в направлении края светового поля. Наоборот, большой градиент интенсивности освещения на краю светового поля приводит к резко убывающему световому полю. Другое достигнутое преимущество состоит в том, что с этой конфигурацией граней можно избежать краевых искажений при использовании газоразрядных ламп.A softly decreasing light field is a field with a small gradient of illumination intensity in the direction of the edge of the light field. On the contrary, a large gradient of illumination intensity at the edge of the light field leads to a sharply decreasing light field. Another advantage achieved is that with this face configuration, edge distortion can be avoided by using discharge lamps.

Для повышения различия между отдельными световыми полями, дающими вклад в суперпозицию, и достижения вышеназванных преимуществ могут быть приняты различные меры.Various measures can be taken to increase the difference between the individual light fields contributing to the superposition and to achieve the above advantages.

Так, может быть предусмотрено, что грани имеют многоугольный краевой контур. При этом число углов многоугольников является изменяемым.Thus, it can be provided that the faces have a polygonal edge contour. In this case, the number of angles of the polygons is variable.

Грани с многоугольным краевым контуром должны полностью покрывать поверхность, поскольку иначе локально не возникнет рассеивающего действия.Faces with a polygonal edge contour should completely cover the surface, since otherwise there will be no scattering effect locally.

Далее, могут быть созданы также рассеивающие экраны, у которых грани 24, 25, 26 имеют разные площади, как это показано в качестве примера на фиг.2.Further, scattering screens can also be created in which the faces 24, 25, 26 have different areas, as shown by way of example in FIG. 2.

В качестве многоугольников могут быть выбраны треугольники, четырех-, пяти-, шести- и/или семиугольники. Соединительные участки между соседними углами многоугольников могут быть прямыми или изогнутыми линиями.Triangles, four-, five-, six- and / or heptagons can be selected as polygons. The connecting sections between adjacent corners of the polygons can be straight or curved lines.

Вследствие неправильности граней они имеют разную ориентацию.Due to the irregularity of the faces, they have a different orientation.

Другой мерой, с помощью которой можно приблизиться к цели, заключающейся в круглых световых полях, а в отношении освещенности - в плавно или резко убывающих к краю световых полях, является выбор и, при необходимости, варьирование соответствующей кривизны возвышений или углублений. Кривизна может быть сферической, а возвышение или углубление может быть выполнено, соответственно, в форме шарового сегмента. В качестве альтернативы кривизна может быть выбрана асферической. Далее, для обеспечения вышеназванной цели существует возможность варьирования глубины выемок или высоты возвышений.Another measure with which you can get closer to the goal, consisting in round light fields, and in relation to illumination, in light fields that smoothly or sharply decrease towards the edge, is the choice and, if necessary, variation of the corresponding curvature of elevations or depressions. The curvature may be spherical, and the elevation or recess may be performed, respectively, in the form of a spherical segment. Alternatively, the curvature may be selected aspherical. Further, to ensure the above purpose, it is possible to vary the depth of the recesses or the height of the elevations.

Из приведенных рассуждений следует, что перечисленные меры могут быть предусмотрены альтернативно или кумулятивно. Для практической реализации описанного решения в первом варианте предусмотрен рассеивающий экран, содержащий прозрачное тело с первой поверхностью, причем первая поверхность разделена на грани, каждой из которой придано возвышение или углубление со второй, выполненной изогнутой поверхностью, а вершины S возвышений или углублений расположены по спирали.From the above considerations it follows that the listed measures can be provided alternatively or cumulatively. For the practical implementation of the described solution, the first embodiment provides a scattering screen containing a transparent body with a first surface, the first surface being divided into faces, each of which is given an elevation or indentation with a second, made curved surface, and the vertices S of the elevations or indentations are arranged in a spiral.

Вершину S возвышения или углубления следует определить как точку пересечения нормали к поверхности грани, проходящей через центр тяжести грани, с изогнутой поверхностью возвышения или углубления.The peak S of the elevation or recess should be defined as the point of intersection of the normal to the surface of the face passing through the center of gravity of the face with the curved surface of the elevation or recess.

Если у двух соседних граней возвышение, радиус и/или глубина возвышения или углубления разные, то, в целом, общий край является изогнутым и возникают углубления, из-за того, что края имеют в плане разные геометрические формы.If at two adjacent faces the elevation, radius and / or depth of the elevation or indentations are different, then, in general, the common edge is curved and indentations arise due to the fact that the edges have different geometric shapes in plan.

За счет расположения вершин S по спирали возникает множество неправильно расположенных граней, которые, по желанию, создают круглое световое поле, которое при использовании газоразрядных ламп не имеет в краевой зоне искажений, а градиент интенсивности освещения может быть задан.Due to the arrangement of the vertices S in a spiral, many incorrectly arranged faces arise, which, if desired, create a round light field, which when using gas discharge lamps does not have distortions in the edge zone, and the gradient of the light intensity can be set.

Высота возвышений или углублений может варьировать по рассеивающему экрану 3, так что возвышения и углубления оказываются соответственно разной высоты и глубины. Также это способствует цели образования круглого светового поля, которое более или менее плавно или резко убывает.The height of the elevations or depressions may vary over the diffusing screen 3, so that the elevations and depressions are respectively of different heights and depths. It also contributes to the goal of forming a circular light field, which more or less smoothly or sharply decreases.

В изображенном на фиг.3 рассеивающем экране 3 вершины S граней 24, 25, 26 находятся, по существу, на архимедовой спирали.In the scattering screen 3 shown in FIG. 3, the vertices S of the faces 24, 25, 26 are located essentially on an Archimedean spiral.

Отдельные точки получают за счет непрерывного откладывания постоянной длины L дуги по спирали изнутри наружу. Вершины могут быть расположены эквидистантно по отношению друг к другу. Помимо эквидистантного расположения вершин возможна также переменная длина L дуги. Так, может быть выбрана возрастающая изнутри наружу длина L дуги. В пределах рассеивающего экрана выполняют маленькие грани с возвышениями небольшой высоты или углублениями небольшой глубины и, тем самым, получают небольшое рассеивающее действие. К краю увеличиваются грани, высота возвышений и глубина углублений и возрастает также рассеивающее действие. Световое поле имеет тогда довольно небольшой угол полурассеяния с очень высокой интенсивностью освещения в центре. В противоположность этому при постоянном значении L интенсивность освещения имела бы форму плато и была бы плавно убывающей.Individual points are obtained by continuously laying off a constant length L of the arc in a spiral from inside to outside. The vertices can be located equidistant with respect to each other. In addition to the equidistant vertex arrangement, a variable arc length L is also possible. Thus, the length L of the arc increasing from inside to outside can be selected. Within the scattering screen, small faces with elevations of small height or recesses of small depth are made and, thereby, a small scattering effect is obtained. To the edge, the edges increase, the height of the elevations and the depth of the recesses and the scattering effect also increases. The light field then has a rather small half-scattering angle with a very high intensity of illumination in the center. In contrast, with a constant value of L, the illumination intensity would have a plateau shape and be smoothly decreasing.

Описанные выше меры, которые могут быть приняты альтернативно и, при необходимости, кумулятивно, позволяют согласовать рассеивающий экран 3 с соответствующей системой освещения, например, соответствующим отражателем.The measures described above, which can be taken alternatively and, if necessary, cumulatively, allow matching the scattering screen 3 with a corresponding lighting system, for example, a corresponding reflector.

Так, за счет выбора типа спирали значения длины L дуги, а также за счет варьирования или постоянства длины дуги можно осуществить согласование с отражателем. Эти меры позволяют влиять на световое поле в заданных зонах системы освещения, локально усиливать или ослаблять его и различным образом оптимизировать.So, due to the choice of the spiral type, the values of the arc length L, as well as due to the variation or constancy of the arc length, coordination with the reflector can be made. These measures allow you to influence the light field in the specified areas of the lighting system, locally strengthen or weaken it and optimize in various ways.

Из приведенных рассуждений следует, что эти варианты решения предоставляют в распоряжение специалисту множество параметров для того, чтобы можно было сформировать и согласовать световое поле с учетом системы освещения. В этом отношении выбранная концепция разных геометрических форм граней обеспечивает многообразное и вариативное согласование светового поля с соответствующими условиями.From the above reasoning, it follows that these solutions provide the specialist with a variety of parameters so that it is possible to form and coordinate a light field taking into account the lighting system. In this regard, the chosen concept of different geometric shapes of the faces provides a varied and varied matching of the light field with the corresponding conditions.

Например, на фиг.1 и 2 изображены другие предпочтительные варианты. На фиг.1 изображен первый вариант оптического устройства ступенчатой линзы с расположенным приблизительно в центре, по существу, круглым рассеивающим экраном, имеющим отдельные, слегка развернутые по отношению друг к другу грани, а на фиг.2 - второй вариант оптического устройства ступенчатой линзы с расположенным приблизительно в центре, по существу, круглым рассеивающим экраном, имеющим грани, смещенные методом Монте-Карло из их правильного положения.For example, figure 1 and 2 depict other preferred options. Figure 1 shows the first variant of the optical device of a stepped lens with a substantially circular circular diffusing screen located approximately in the center, having separate faces slightly turned around with respect to each other, and Fig. 2 shows a second variant of the optical device of a stepped lens with approximately in the center, with a substantially circular scattering screen having faces displaced by the Monte Carlo method from their correct position.

К тому же для реализации желаемого светового поля или желаемой, заранее определенной рассеивающей способности имеется множество возможностей, отличающихся по дизайну. Варианты решения позволяют также создавать рассеивающие экраны, оптимизированные в отношении эстетического внешнего вида. Для граней можно использовать, например, ромбовидный узор или узор лапок.In addition, for the implementation of the desired light field or the desired, predetermined scattering power, there are many possibilities that differ in design. The solution options also allow the creation of diffuser screens optimized for aesthetic appearance. For faces, you can use, for example, a diamond pattern or a foot pattern.

Далее, в рамках изобретения можно использовать также некоаксиальные или несоосные схемы расположения рассеивающего экрана.Further, within the scope of the invention, non-coaxial or misaligned arrangements of the scattering screen can also be used.

Ниже обсуждаются примеры предпочтительных вариантов светотехнических устройств, у которых система светосмешения, согласно изобретению, может использоваться особенно предпочтительно.Below are discussed examples of preferred variants of lighting devices in which the light mixing system according to the invention can be used particularly preferably.

Подробное описание предпочтительных вариантов светотехнических устройствA detailed description of the preferred options for lighting devices

Прожекторы, содержащие ступенчатую линзу с положительной преломляющей силойSpotlights containing a step lens with positive refractive power

Ниже дана ссылка на фиг.10, где изображен вариант прожектора со ступенчатой линзой в положении точечного света.Below is a link to figure 10, which shows a variant of a searchlight with a stepped lens in the position of a point light.

Прожектор, по существу, содержит эллипсоидный отражатель 31, лампу 32, которая может быть лампой накаливания, в частности, галогенной лампой, светодиодом, светодиодной матрицей или газоразрядной лампой, и ступенчатую линзу 33, которая является собирающей линзой, предпочтительно плоско-вогнутой ступенчатой линзой.The searchlight essentially comprises an ellipsoid reflector 31, a lamp 32, which may be an incandescent lamp, in particular a halogen lamp, an LED, an LED array or a discharge lamp, and a stepped lens 33, which is a collecting lens, preferably a flat-concave stepped lens.

На фиг.10 удаленный фокус F2 эллипсоидного отражателя 31 приблизительно наложен на левосторонний действительный или положительный фокус F3 ступенчатой линзы 33.10, the remote focus F2 of the ellipsoid reflector 31 is approximately superimposed on the left-side real or positive focus F3 of the stepped lens 33.

Выходящий из прожектора световой пучок 34 обозначен на фигурах лишь схематично своими внешними краевыми лучами.The light beam 34 emerging from the searchlight is indicated in the figures only schematically by its external edge beams.

Расстояние «а» между ступенчатой линзой 33 и передней кромкой отражателя 31 и расстояние «b» между лампой 32 и вершиной отражателя 31 также обозначены на фиг.10.The distance “a” between the stepped lens 33 and the leading edge of the reflector 31 and the distance “b” between the lamp 32 and the top of the reflector 31 are also indicated in FIG. 10.

Положение точечного света устанавливают за счет того, что нить накаливания или разрядную дугу лампы 32 располагают, по существу, в фокусе F1 эллипсоида отражателя 31.The position of the spot light is set due to the fact that the filament or the discharge arc of the lamp 32 is located essentially in the focus F1 of the ellipsoid of the reflector 31.

Отраженный отражателем 31 свет в этом положении почти полностью направлен в фокус F2, удаленный от эллипсоида 31. Тогда левосторонний положительный или действительный фокус F3 ступенчатой линзы 33 совпадает приблизительно с фокусом F2 эллипсоида отражателя 31.The light reflected by the reflector 31 in this position is almost completely directed to the focus F2, remote from the ellipsoid 31. Then the left-side positive or actual focus F3 of the stepped lens 33 coincides approximately with the focus F2 of the ellipsoid of the reflector 31.

На фиг.11 также можно увидеть в ближней зоне, как отверстие 35 в отражателе 31 проявляется в виде темной области 36 в ходе параллельных лучей светового поля 34.11 can also be seen in the near field as the hole 35 in the reflector 31 appears as a dark region 36 during parallel rays of the light field 34.

Внутри ступенчатой линзы 33 предусмотрен круглый, расположенный в центре рассеивающий экран 37, который создает определенное соотношение рассеянного света и определенный угол раствора рассеянного света. За счет этого возникает определенное соотношение смешения рассеянного света и света геометрически-оптически изображенного посредством ступенчатой линзы 33.Inside the stepped lens 33 there is provided a round, centrally located diffusing screen 37, which creates a certain ratio of the scattered light and a certain angle of the solution of the scattered light. Due to this, a certain mixing ratio of the scattered light and the light of the geometrically optically depicted by the stepped lens 33 occurs.

В качестве альтернативы этого варианта рассеивающего экрана 37 в другом варианте рассеивающее действие изменяется вдоль радиуса рассеивающего экрана 37 непрерывным образом, так что в центре рассеивающего экрана 37 расположены сильнее рассеивающие области, а на его резко заканчивающемся краю - слабее рассеивающие области.As an alternative to this variant of the scattering screen 37, in another embodiment, the scattering effect varies along the radius of the scattering screen 37 in a continuous manner, so that in the center of the scattering screen 37 there are stronger scattering regions, and on its sharply ending edge, weaker scattering regions.

Еще в одном альтернативном варианте край рассеивающего экрана 37 выполнен не только резко заканчивающимся, но и с непрерывным убыванием своего рассеивающего действия и может простираться под и над ступенчатой линзой.In yet another alternative embodiment, the edge of the scattering screen 37 is made not only abruptly ending, but also with a continuous decrease in its scattering effect and can extend under and above the stepped lens.

За счет этого в зависимости от системы осуществляют дополнительные модификации для получения зависимого от положения соотношения смешения, так что специалист всегда может создать оптимальное соотношение смешения для однородно освещенного светового поля или для световых полей с определенным образом созданными, локально более высокими интенсивностями.Due to this, depending on the system, additional modifications are carried out to obtain a position-dependent mixing ratio, so that a specialist can always create the optimal mixing ratio for a uniformly illuminated light field or for light fields with a certain way, locally higher intensities.

Далее, на фиг.10 видно, что в положении точечного света только малая часть всего света проходит через рассеивающий экран 37.Further, in FIG. 10, it can be seen that in the position of the point light, only a small portion of all the light passes through the scattering screen 37.

Благодаря рассеивающему экрану 37 возникает очень однородное освещение, как это обозначено линией 38 для положения точечного света на фиг.12, показывающей зависимость силы света в логарифмическом масштабе прожектора со ступенчатой линзой от угла раствора.Thanks to the scattering screen 37, a very uniform illumination occurs, as indicated by line 38 for the position of the spot light in Fig. 12, showing the dependence of the light intensity on the logarithmic scale of a spotlight with a stepped lens on the angle of the solution.

На фиг.11 изображен показанный на фиг.10 вариант прожектора со ступенчатой линзой в первом положении заливного света, в котором удаленный от отражателя 31 фокус F2 расположен приблизительно на ближней к отражателю поверхности ступенчатой линзы 33.11 depicts the embodiment of a spotlight with a stepped lens shown in FIG. 10 in a first position of floodlight, in which the focus F2 is located approximately on the surface of the stepped lens 33, which is closer to the reflector.

При этом значение сдвига «а» относительно положения точечного света определенным образом изменяют посредством механического перемещения.In this case, the value of the shift "a" relative to the position of the point light in a certain way is changed by mechanical movement.

Конструкция соответствует, в принципе, поясненной с помощью фиг.10 конструкции прожектора со ступенчатой линзой.The construction corresponds, in principle, to the construction of a spotlight with a stepped lens explained with reference to FIG. 10.

Однако из фиг.11 хорошо видно, что возросли как угол раскрытия выходящего пучка 34 световых лучей, так и угол раскрытия темной области 36.However, it can be clearly seen from FIG. 11 that both the opening angle of the outgoing light beam 34 and the opening angle of the dark region 36 have increased.

Поскольку в этом положении, однако, очень большая доля света падает только на очень маленькую область в центре рассеивающего экрана 37, именно эта область может быть выполнена так, что ее конус рассеяния вперед желаемым образом приблизительно компенсирует темную область 36 в дальнем поле или дальней зоне. Следует сослаться на фиг.12, где линия 39 представляет условия освещенности в положении заливного света.Since in this position, however, a very large fraction of the light falls only on a very small area in the center of the scattering screen 37, it is this area that can be made so that its forward scattering cone approximately compensates for the dark area 36 in the far field or far zone in the desired way. Refer to FIG. 12, where line 39 represents the lighting conditions in the position of the flood light.

Существенно более компактная конструкция прожектора со ступенчатой линзой с более высокой полезной светоотдачей достигается с помощью описанного ниже варианта.A significantly more compact design of a spotlight with a stepped lens with higher useful light output is achieved using the option described below.

Прожекторы, содержащие ступенчатую линзу с отрицательной преломляющей силойSpotlights containing a stepped lens with negative refractive power

Ниже дана ссылка на фиг.13, где изображен вариант прожектора со ступенчатой линзой в положении точечного света. Прожектор, по существу, содержит эллипсоидный отражатель 41, лампу 42, которая может быть галогенной или газоразрядной лампой, и ступенчатую линзу 43, которая является линзой с отрицательной преломляющей силой, предпочтительно двояковогнутой ступенчатой линзой.Below is a link to Fig, which shows a variant of the searchlight with a stepped lens in the position of a point light. The searchlight essentially comprises an ellipsoid reflector 41, a lamp 42, which may be a halogen or gas discharge lamp, and a step lens 43, which is a lens with negative refractive power, preferably a biconcave step lens.

На фиг.13 удаленный от эллипсоидного отражателя 41 фокус F2 приблизительно наложен на правосторонний мнимый или отрицательный фокус F3 ступенчатой линзы 43.13, the focus F2 remote from the ellipsoid reflector 41 is approximately superimposed on the right-hand imaginary or negative focus F3 of the stepped lens 43.

Выходящий из прожектора световой пучок 44 обозначен на фигурах липа схематично своими внешними краевыми лучами.The light beam 44 emerging from the searchlight is indicated schematically in the figures of the linden by its external edge rays.

Расстояния «а» между ступенчатой линзой 43 и передней кромкой отражателя 41 и «b» между лампой 42 и вершиной отражателя 41 также обозначены на фиг.13.The distances "a" between the stepped lens 43 and the leading edge of the reflector 41 and "b" between the lamp 42 and the top of the reflector 41 are also indicated in Fig. 13.

Положение точечного света устанавливают за счет того, что нить накаливания или разрядную дугу лампы 42 располагают, по существу, в фокусе F1 эллипсоида отражателя 41.The position of the point light is set due to the fact that the filament or the discharge arc of the lamp 42 is located essentially in the focus F1 of the ellipsoid of the reflector 41.

Отраженный отражателем 41 свет в этом положении почти полностью направлен в удаленный от отражателя 41 фокус F2. Правосторонний отрицательный или мнимый фокус F3 ступенчатой линзы 43 совпадает тогда приблизительно с фокусом F2 эллипсоида отражателя 41.The light reflected by the reflector 41 in this position is almost completely directed to the focus F2 remote from the reflector 41. The right-side negative or imaginary focus F3 of the stepped lens 43 then coincides approximately with the focus F2 of the ellipsoid of the reflector 41.

На фиг.14 показано, как отверстие 45 в отражателе 41 проявляется в виде темной области 46 по ходу параллельных лучей светового поля 44.On Fig shows how the hole 45 in the reflector 41 appears in the form of a dark region 46 along the parallel rays of the light field 44.

Внутри ступенчатой линзы 43 выполнен круглый, расположенный по центру рассеивающий экран 47, который создает определенное соотношение рассеянного света и определенный угол раствора рассеянного света. За счет этого создается определенное отношение смешения рассеянного света к свету, геометрически-оптически изображенному ступенчатой линзой 43.Inside the stepped lens 43 is made round, centrally located scattering screen 47, which creates a certain ratio of the scattered light and a certain angle of the solution of the scattered light. Due to this, a certain mixing ratio of the scattered light to the light, geometrically-optically depicted by a stepped lens 43 is created.

В качестве альтернативы этого варианта рассеивающего экрана 47 в другом варианте рассеивающее действие непрерывно изменяется вдоль радиуса рассеивающего экрана 47, так что в центре рассеивающего экрана 47 расположены более сильно рассеивающие области, а на его резко заканчивающемся краю - менее сильно рассеивающие области.As an alternative to this embodiment of the scattering screen 47, in another embodiment, the scattering effect continuously varies along the radius of the scattering screen 47, so that more strongly scattering regions are located in the center of the scattering screen 47, and less strongly scattering regions are located at its sharply ending edge.

Еще в одном альтернативном варианте край рассеивающего экрана 47 выполнен не только резко заканчивающимся, но и с непрерывным убыванием своего рассеивающего действия и может простираться под и над ступенчатой линзой.In yet another alternative embodiment, the edge of the scattering screen 47 is made not only abruptly ending, but also with a continuous decrease in its scattering effect and can extend beneath and above the stepped lens.

За счет этого в зависимости от системы осуществляют дополнительные модификации для получения зависимого от положения соотношения смешения, так что специалист всегда может создать оптимальное соотношение смешения для однородно освещенного светового поля или для световых полей с определенным образом созданными, локально более высокими интенсивностями.Due to this, depending on the system, additional modifications are carried out to obtain a position-dependent mixing ratio, so that a specialist can always create the optimal mixing ratio for a uniformly illuminated light field or for light fields with a certain way, locally higher intensities.

Далее, на фиг.13 видно, что в положении точечного света только малая часть всего света проходит через рассеивающий экран 47.Further, in FIG. 13, it can be seen that in the position of the point light, only a small portion of all the light passes through the scattering screen 47.

Благодаря рассеивающему экрану 47 возникает очень однородное освещение, как это показано линией 48 для положения точечного света на фиг.15, представляющей зависимость силы света в логарифмическом масштабе прожектора со ступенчатой линзой от угла раствора.Thanks to the scattering screen 47, very uniform illumination arises, as shown by line 48 for the position of the spot light in FIG. 15, which represents the dependence of the light intensity on the logarithmic scale of a spotlight with a stepped lens on the angle of the solution.

На фиг.14 изображен показанный на фиг.13 вариант прожектора со ступенчатой линзой в первом положении заливного света, в котором удаленный от отражателя 41 фокус F2 расположен приблизительно на ближней к отражателю поверхности ступенчатой линзы 43.Fig. 14 shows the embodiment of a spotlight with a stepped lens in the first position of the floodlight shown in Fig. 13, in which the focus F2 located at a distance from the reflector 41 is located approximately on the surface of the stepped lens 43, which is closest to the reflector.

При этом значение сдвига «а» относительно положения точечного света определенным образом изменяют посредством механического перемещения.In this case, the value of the shift "a" relative to the position of the point light in a certain way is changed by mechanical movement.

Конструкция соответствует, в принципе, поясненной с помощью фиг.13 конструкции прожектора со ступенчатой линзой.The construction corresponds, in principle, to the construction of a spotlight with a stepped lens explained with reference to FIG.

Однако из фиг.14 хорошо видно, что возросли как угол раскрытия выходящего пучка 44 световых лучей, так и угол раскрытия темной области 46.However, it can be clearly seen from FIG. 14 that both the opening angle of the outgoing light beam 44 and the opening angle of the dark region 46 have increased.

Поскольку в этом положении, однако, очень большая доля света падает только на очень маленькую область в центре рассеивающего экрана 47, именно эта область может быть выполнена так, что ее конус рассеяния вперед желаемым образом приблизительно компенсирует темную область 46 в дальнем поле или дальней зоне. Следует сослаться на фиг.15, где линия 49 показывает условия освещенности в положении заливного света.Since in this position, however, a very large fraction of the light falls on only a very small area in the center of the scattering screen 47, it is this area that can be made so that its forward scattering cone approximately compensates the dark area 46 in the far field or far zone in the desired way. Refer to FIG. 15, where line 49 shows the lighting conditions in the floodlight position.

В описанных выше вариантах первая и вторая зоны, выделенные соответственно ступенчатой линзе и рассеивающему экрану, занимают реальные поверхности оптического устройства в виде концентрично расположенных поверхностей разного диаметра (2RStl, 2RstrA). При этом рассеивающий экран расположен внутри окружности с радиусом RstrA и в другом варианте еще раз разделен.In the above-described embodiments, the first and second zones, respectively allocated to the stepped lens and the scattering screen, occupy the real surfaces of the optical device in the form of concentric surfaces of different diameters (2R Stl , 2R strA ). In this case, the scattering screen is located inside a circle with a radius RstrA and, in another embodiment, is again divided.

Рассеивающий экран с радиусом RstrA имеет концентричную меньшую окружность диаметром RstrI, которая в этом альтернативном варианте обладает иной рассеивающей способностью.A scattering screen with a radius R strA has a concentric smaller circle with a diameter R strI , which in this alternative embodiment has a different scattering power.

Отношение поверхности ступенчатой линзы к поверхности рассеивающего экрана определяет соотношение долей (учитывая эффект в каждом случае) выходящего света, используемого для светотехнических целей света, и в зависимости от варианта составляет более 2 к 1 (поверхность ступенчатой линзы к поверхности рассеивающего экрана), предпочтительно отношение поверхности ступенчатой линзы к поверхности рассеивающего экрана составляет более 10 к 1, а предпочтительнее всего отношение поверхности ступенчатой линзы и поверхности рассеивающего экрана составляет более 100 к 1.The ratio of the surface of the stepped lens to the surface of the scattering screen determines the ratio of the proportions (taking into account the effect in each case) of the output light used for lighting purposes and is more than 2 to 1 (surface of the stepped lens to the surface of the scattering screen), preferably the surface ratio the stepped lens to the surface of the scattering screen is more than 10 to 1, and most preferably the ratio of the surface of the stepped lens and the surface of the scattering screen is over 100 to 1.

В другом варианте угол раствора выходящего из рассеивающего экрана света в вертикальном направлении отличается от угла раствора в горизонтальном направлении, и, тем самым, за счет рассеивающего экрана в зависимости от варианта выполнения создается освещенное световое поле некруглой, эллипсоидной, многоугольной и, в частности, прямоугольной и/или квадратной формы.In another embodiment, the angle of the solution of light emerging from the scattering screen in the vertical direction differs from the angle of the solution in the horizontal direction, and thus, due to the scattering screen, an illuminated light field of non-circular, ellipsoid, polygonal and, in particular, rectangular is created and / or square shape.

Разделение рассеивающего экрана на области с разной рассеивающей способностью, в частности, разной по силе рассеивающей способностью, приводит также к тому, что видом падения света можно управлять. Круглое световое поле в положении точечного света при регулировке может переходить, например, сначала в квадратное световое поле с плавным убыванием к краям, если световой конус, хотя все еще охватывает весь диаметр 2RstrA рассеивающего экрана, однако больше не охватывает ступенчатую линзу, при дальнейшей регулировке и уменьшении светового конуса световое поле может перейти в световое поле с резким убыванием к краям, если световой конус охватывает только внутренний диаметр 2RStrI, доли которого направляют свет только в квадратное световое поле, однако намного точнее.The division of the scattering screen into regions with different scattering power, in particular, scattering power of different strengths, also leads to the fact that the type of light incidence can be controlled. When adjusting, the circular light field in the position of the spotlight can, for example, first pass into a square light field with a smooth decrease to the edges, if the light cone, although it still covers the entire diameter 2R strA of the scattering screen, no longer covers the step lens, with further adjustment and a decrease in the light cone, the light field can go into the light field with a sharp decrease to the edges, if the light cone covers only the inner diameter 2R StrI , the fractions of which direct light only into the square light ole, however much more precisely.

Эллиптический отражатель с телом эллипса можно математически точно определить посредством его главных осей На, Нb (фиг.14), причем для отражателя 31, 41 предполагается, что он выполнен цилиндрически-симметричным и вращательно-инвариантным, а это означает, что он полностью определен за счет указания двух отличных друг от друга главных осей На, Нb.An elliptical reflector with the body of an ellipse can be mathematically accurately determined by its main axes H a , H b (Fig. 14), and for the reflector 31, 41 it is assumed that it is made cylindrically symmetric and rotationally invariant, which means that it is completely determined by indicating two distinct from each other major axes H a , H b .

Эллиптичность отражателя 31, 41 указывает на отношение главных осей ε=Наb эллипса, определяющего форму отражателя (фиг.14), при этом цилиндрически-симметричный отражатель в отношении оптической оси прожектора применяется в качестве базового со ступенчатой линзой.The ellipticity of the reflector 31, 41 indicates the ratio of the principal axes ε = H a / H b of the ellipse defining the shape of the reflector (Fig. 14), while a cylindrically symmetric reflector with respect to the optical axis of the searchlight is used as a base with a stepped lens.

Далее предполагается, что изображенный на фиг.14 отражатель приблизительно соответствует половине разделенного по центру эллипса или не слишком сильно отличается от этого, но лишь для пояснения и лучшего понимания нижеследующего неравенства.It is further assumed that the reflector shown in FIG. 14 corresponds approximately to half of the centrally ellipse or does not differ too much from this, but only for the sake of explanation and a better understanding of the following inequality.

Для предпочтительного для техники освещения выполнения с высокой светоотдачей значение ε должно быть больше единицы.For a preferred lighting technique with high light output, the value of ε should be greater than unity.

Предпочтительно для описанных выше вариантов прожектора с эллиптическим отражателем 31, 41 с эллиптичностью ε отношение фокусного расстояния к радиусу nStl=RStl/FStl ступенчатой линзы больше 0,5×1/sqrt(ε2-1), предпочтительно больше 0,7×1/sqrt(ε2-1), наиболее предпочтительно больше 0,9×1/sqrt(ε2-1), причем 1/sqrt(ε2-1) обозначает обратную величину квадратного корня из (ε2-1).Preferably, for the above-described variants of a searchlight with an elliptical reflector 31, 41 with an ellipticity ε, the ratio of the focal length to radius n Stl = R Stl / F Stl of the stepped lens is greater than 0.5 × 1 / sqrt (ε 2 -1), preferably greater than 0.7 × 1 / sqrt (ε 2 -1), most preferably greater than 0.9 × 1 / sqrt (ε 2 -1), with 1 / sqrt (ε 2 -1) denoting the reciprocal of the square root of (ε 2 -1) .

За счет применения ступенчатой линзы с рассеивающим экраном можно использовать для светотехнических целей значительно большую часть излучаемого лампой 32, 42 светового потока, например более чем на 50% больше излучаемого лампой 32, 42 света, направляется в освещаемое поле. В положении точечного света, по существу, весь идущий от отражателя 31, 41 свет можно направить в узкое световое поле точечного освещения, причем доля падающего на рассеивающий экран 37, 47 света образует плавно убывающий край, который весьма желателен для многих светотехнических целей.Due to the use of a stepped lens with a scattering screen, a much larger part of the light flux emitted by the lamp 32, 42 can be used for lighting purposes, for example, more than 50% more than the light emitted by the lamp 32, 42 is directed to the illuminated field. In the position of the spotlight, essentially all of the light coming from the reflector 31, 41 can be directed into the narrow light field of the spotlight, and the proportion of the light incident on the scattering screen 37, 47 forms a smoothly decreasing edge, which is highly desirable for many lighting purposes.

В варианте прожектора со ступенчатой линзой с отрицательной преломляющей силой, в частности, в его положении точечного света, можно использовать также почти всю часть света, направленную непосредственно вперед от лампы 42, непосредственно в ступенчатую линзу и рассеивающий экран, поскольку эта часть в наибольшей степени дает вклад в убывающую краевую область освещающего света.In the embodiment of a spotlight with a stepped lens with negative refractive power, in particular in its position of spot light, it is also possible to use almost all of the light directed directly ahead of the lamp 42 directly into the stepped lens and the diffusing screen, since this part gives the greatest degree of contribution to the diminishing edge region of the illuminating light.

В положении точечного света прожектора со ступенчатой линзой более чем на 80%, а в положении заливного света более чем на 60% можно использовать выходящий из лампы 42 свет.In the position of the spotlight of a spotlight with a stepped lens for more than 80%, and in the position of the floodlight for more than 60%, you can use the light coming out of the lamp 42.

За счет выбора соотношения освещенных поверхностей ступенчатой линзы и рассеивающего экрана можно по желанию установить это отношение между долями света в области пятна и в краевой области, например, за счет выбора диаметров рассеивающего экрана и ступенчатой линзы. За счет этого можно создавать прожекторы со световым полем, более резко или более плавно убывающим к краю в положении точечного света.By choosing the ratio of the illuminated surfaces of the stepped lens and the scattering screen, you can optionally establish this relationship between the light fractions in the spot region and in the edge region, for example, by choosing the diameters of the scattering screen and the stepped lens. Due to this, it is possible to create spotlights with a light field that decreases more sharply or more smoothly towards the edge in the position of a point light.

Особенно предпочтительно описанный выше прожектор со ступенчатой линзой использовать в осветительном комплекте вместе с блоком источника питания и балластным сопротивлением, существенно уменьшенными по размеру по сравнению с уровнем техники электрической сетевой частью или пускорегулирующим аппаратом. Этот блок источника питания при равной полезной световой мощности может быть выполнен электрически и механически меньшим по сравнению с известным из уровня техники, поскольку прожектор со ступенчатой линзой обладает существенно более высокой светоотдачей. Таким образом, требуется меньшая масса, а при транспортировке и хранении - меньше места.It is especially preferable to use the above-described spotlight with a stepped lens to use in the lighting kit together with the power supply unit and ballast resistance, significantly reduced in size compared with the prior art electric network part or ballast. This power supply unit with equal useful light power can be made electrically and mechanically smaller compared to the prior art, since a spotlight with a stepped lens has a significantly higher light output. Thus, less mass is required, and less space is required during transportation and storage.

Благодаря этому, в частности, при использовании люминесцентных отражателей снижается общая термическая нагрузка на осветителей и предметы.Due to this, in particular, when using luminescent reflectors, the overall thermal load on illuminators and objects is reduced.

Далее прожектор со ступенчатой линзой может быть использован предпочтительно для повышения светоотдачи и однородности освещенного светового поля также в карманных фонарях.Further, a spotlight with a stepped lens can be used preferably to increase the light output and uniformity of the illuminated light field also in flashlights.

Перечень ссылочных позицийList of Reference Items

1 - оптическое устройство1 - optical device

2 - ступенчатая линза2 - step lens

3 - рассеивающий экран3 - diffusing screen

4 - кольцеобразные, концентричные, по существу, оптически активные участки поверхности4 - annular, concentric, essentially optically active surface areas

5 - то же5 is the same

6 - то же6 is the same

7 - тело (участок)7 - body (area)

8 - как 4-68 - like 4-6

9 - участок тела составного устройства9 - body part of the composite device

10 - плоскопараллельная краевая зона10 - plane-parallel edge zone

11 - оптически активная поверхность11 - optically active surface

12 - то же12 is the same

13 - то же13 is the same

14 - плоско-выпуклая линза из сплошного материала14 - flat convex lens of a solid material

15 - выпукло-вогнутая ступенчатая линза15 - convex-concave stepped lens

16 - радиальная протяженность оптически активных участков поверхности, ширина16 - radial extent of optically active surface areas, width

17 - высота оптически активных участков поверхности17 - the height of the optically active surface areas

18 - противоотражательный слой18 - anti-reflection layer

19 - противоцарапающий слой19 - anti-scratch layer

20 - интерференционный фильтрующий слой20 - interference filter layer

21 - противоцарапающий слой21 - anti-scratch layer

22 - центральная, сильнее рассеивающая область22 - central, more diffuse region

23 - краевая, слабее рассеивающая область23 - marginal, less scattering region

24 - грань24 - face

25 - то же25 is the same

26 - то же26 is the same

31 - отражатель31 - reflector

32 - лампа32 - lamp

33 - ступенчатая линза33 - step lens

34 - выходящий световой пучок34 - outgoing light beam

35 - отверстие в отражателе 3135 - hole in the reflector 31

36 - темная область36 - dark area

37 - рассеивающий экран37 - diffusing screen

38 - распределение интенсивности в положении точечного света38 - intensity distribution in the position of a point light

39 - распределение интенсивности в положении заливного света39 - intensity distribution in the position of the flood light

41 - отражатель41 - reflector

42 - лампа42 - lamp

43 - ступенчатая линза43 - step lens

44 - выходящий световой пучок44 - outgoing light beam

46 - отверстие в отражателе 4146 - hole in the reflector 41

46 - темная область46 - dark area

47 - рассеивающий экран47 - scattering screen

48 - распределение интенсивности в положении точечного света48 - intensity distribution in the position of a point light

49 - распределение интенсивности в положении заливного света49 - intensity distribution in the position of the flood light

Claims (66)

1. Оптическое устройство для светотехнических целей, в частности, для прожектора со ступенчатой линзой, включающее в себя ступенчатую линзу с рассеивающим экраном, в котором рассеивающий экран расположен в первой зоне, а ступенчатая линза - во второй зоне, при этом путем изменения формы падающего на оптическое устройство света и/или величины света, освещающего оптическое устройство, угол раствора выходящего из оптического устройства света может быть установлен между двумя предельными значениями - меньшим αSp и большим αF1, причем первая и вторая зоны занимают концентрично расположенные поверхности оптического устройства с разными диаметрами (2RSt1, 2RstrA).1. An optical device for lighting purposes, in particular for a spotlight with a stepped lens, including a stepped lens with a scattering screen, in which the scattering screen is located in the first zone, and the stepped lens in the second zone, while changing the shape of the incident the optical device of light and / or the amount of light illuminating the optical device, the angle of the solution emerging from the optical device of light can be set between two limit values - a smaller α Sp and a large α F1 , the first and the second zone is occupied by concentric surfaces of an optical device with different diameters (2R St1 , 2R strA ). 2. Устройство по п.1, в котором путем изменения величины, в частности диаметра, падающего на оптическое устройство света может быть изменен, в частности установлен, угол (α, αSp, αF1) раствора выходящего из оптического устройства света, по существу, без изменения угла падения света, освещающего оптическое устройство.2. The device according to claim 1, in which by changing the magnitude, in particular the diameter, incident on the optical device of light, the angle (α, α Sp , α F1 ) of the solution of the light coming out of the optical device can be changed, essentially without changing the angle of incidence of light illuminating the optical device. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором отношение величины поверхности ступенчатой линзы к поверхности рассеивающего экрана составляет более чем 2 : 1, предпочтительно отношение величины поверхности ступенчатой линзы к поверхности рассеивающего экрана составляет более чем 10 : 1, а наиболее предпочтительно отношение величины поверхности ступенчатой линзы к поверхности рассеивающего экрана составляет более чем 100 : 1.3. The device according to claim 1 or 2, in which the ratio of the magnitude of the surface of the stepped lens to the surface of the scattering screen is more than 2: 1, preferably the ratio of the surface of the stepped lens to the surface of the scattering screen is more than 10: 1, and most preferably the ratio of the surface of the stepped lens to the surface of the scattering screen is more than 100: 1. 4. Устройство по п.1, в котором угол раствора выходящего из рассеивающего экрана света в вертикальном направлении отличается от угла раствора в горизонтальном направлении.4. The device according to claim 1, in which the angle of the solution emerging from the scattering screen of light in the vertical direction differs from the angle of the solution in the horizontal direction. 5. Устройство по п.1, в котором рассеивающий экран имеет множество областей, в частности, кольцеобразные участки поверхности, рассеивающие свет в разных направлениях или с разной силой.5. The device according to claim 1, in which the scattering screen has many areas, in particular, annular surface areas that scatter light in different directions or with different strengths. 6. Устройство по п.1, в котором для прожектора со ступенчатой линзой и эллиптическим отражателем с эллиптичностью ε отношение фокусного расстояния к радиусу nSt1=RSt1/FSt1 ступенчатой линзы составляет более 0,5·1/sqrt(ε2-1), предпочтительно более 0,7·1/sqrt(ε2-1), наиболее предпочтительно более 0,9·1/sqrt(ε2-1).6. The device according to claim 1, in which for a spotlight with a stepped lens and an elliptical reflector with ellipticity ε, the ratio of the focal length to radius n St1 = R St1 / F St1 of the stepped lens is more than 0.5 · 1 / sqrt (ε 2 -1 ), preferably more than 0.7 · 1 / sqrt (ε 2 -1), most preferably more than 0.9 · 1 / sqrt (ε 2 -1). 7. Устройство по п.1, в котором рассеивающий экран расположен только в центральной и/или средней части ступенчатой линзы.7. The device according to claim 1, in which the scattering screen is located only in the Central and / or middle part of the stepped lens. 8. Устройство по п.1, в котором рассеивающий экран расположен на поверхности выхода света.8. The device according to claim 1, in which the scattering screen is located on the surface of the light output. 9. Устройство по п.1, в котором рассеивающий экран расположен на поверхности входа света.9. The device according to claim 1, in which the scattering screen is located on the surface of the light entrance. 10. Устройство по п.1, в котором рассеивающий экран расположен на поверхности выхода света и на поверхности входа света.10. The device according to claim 1, in which the scattering screen is located on the surface of the light exit and on the surface of the light entrance. 11. Устройство по п.1, в котором светорассеивающий элемент имеет с разной силой рассеивающие области, предпочтительно центральную, сильнее рассеивающую, и краевую, слабее рассеивающую.11. The device according to claim 1, in which the light-scattering element has different strengths of the scattering region, preferably a central, stronger scattering, and edge, weaker scattering. 12. Устройство по п.1, в котором рассеивающий экран выполнен матированным и/или изготовлен посредством горячего формообразования, в частности, штамповки, и/или литья под давлением.12. The device according to claim 1, in which the scattering screen is frosted and / or made by hot forming, in particular, stamping, and / or injection molding. 13. Устройство по п.1, в котором материал ступенчатой линзы и/или рассеивающего экрана содержит стекло.13. The device according to claim 1, in which the material of the stepped lens and / or scattering screen contains glass. 14. Устройство по п.1, в котором материал ступенчатой линзы и/или рассеивающего экрана содержит стеклокерамический материал, в частности, состоит из стеклокерамического материала.14. The device according to claim 1, in which the material of the stepped lens and / or scattering screen contains a glass-ceramic material, in particular, consists of a glass-ceramic material. 15. Устройство по п.1, в котором устройство выполнено цельным.15. The device according to claim 1, in which the device is made integral. 16. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза представляет собой асферическую линзу.16. The device according to claim 1, in which the stepped lens is an aspherical lens. 17. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза представляет собой сферическую линзу.17. The device according to claim 1, in which the stepped lens is a spherical lens. 18. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза содержит тело, по существу, с плоской поверхностью.18. The device according to claim 1, in which the stepped lens contains a body essentially with a flat surface. 19. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза содержит оптически активное, формирующее лучи тело, по существу, с вогнутой сферической или асферической поверхностью.19. The device according to claim 1, in which the stepped lens contains an optically active, beam-forming body, essentially with a concave spherical or aspherical surface. 20. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза содержит оптически активное, формирующее лучи тело, по существу, с выпуклой сферической или асферической поверхностью.20. The device according to claim 1, in which the stepped lens contains an optically active, beam-forming body, essentially with a convex spherical or aspherical surface. 21. Устройство по п.1, в котором, по существу, кольцеобразные, оптически активные поверхности ступеней выполнены в виде участков дуги окружности.21. The device according to claim 1, in which essentially annular, optically active surfaces of the steps are made in the form of sections of a circular arc. 22. Устройство по п.1, в котором, по существу, кольцеобразные, оптически активные поверхности ступеней выполнены в виде внешней границы конуса.22. The device according to claim 1, in which essentially annular, optically active surfaces of the steps are made in the form of the outer boundary of the cone. 23. Устройство по п.1, в котором, по существу, кольцеобразные, оптически активные поверхности соответствующих ступеней выполнены так, что приблизительно плоская волна с перпендикулярными оптической оси фазовыми фронтами объединяется в действительном фокусе или преобразуется в сферическую волну, центр которой представляется лежащим в мнимом фокусе.23. The device according to claim 1, in which the substantially annular, optically active surfaces of the respective steps are configured such that an approximately plane wave with phase fronts perpendicular to the optical axis is combined in the actual focus or converted into a spherical wave, the center of which appears to be lying in an imaginary focus. 24. Устройство по п.1. в котором материал ступенчатой линзы и/или рассеивающего экрана содержит пластик.24. The device according to claim 1. in which the material of the stepped lens and / or scattering screen contains plastic. 25. Устройство по п.1, в котором оптическое устройство со ступенчатой линзой и рассеивающим экраном скомпоновано из нескольких элементов.25. The device according to claim 1, in which the optical device with a stepped lens and a scattering screen is composed of several elements. 26. Устройство по п.1, в котором оно представляет собой гибридную структуру из стекла и пластика.26. The device according to claim 1, in which it is a hybrid structure of glass and plastic. 27. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза содержит материал с первой дисперсионной характеристикой, а дополнительная линза с противоположной преломляющей силой, предпочтительно ступенчатая линза из материала со второй дисперсионной характеристикой выполнена с возможностью уменьшения хроматических аберраций.27. The device according to claim 1, in which the stepped lens contains a material with a first dispersion characteristic, and an additional lens with an opposite refractive power, preferably a stepped lens made of a material with a second dispersion characteristic, is capable of reducing chromatic aberrations. 28. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза представляет собой тисненую линзу, в частности пластиковую линзу, предпочтительно с разностью длин оптического пути на соответствующей ступени менее чем примерно 1000 длин волны.28. The device according to claim 1, in which the stepped lens is an embossed lens, in particular a plastic lens, preferably with a difference in optical path length at the corresponding stage of less than about 1000 wavelengths. 29. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза выполнена или расположена на первой стороне, а рассеивающий экран - на стороне, противоположной первой стороне.29. The device according to claim 1, in which the stepped lens is made or located on the first side, and the scattering screen is on the side opposite the first side. 30. Устройство по п.1, в котором расположенные вокруг центрального круглого участка ступенчатой линзы кольцеобразные участки имеют, по существу, одинаковую радиальную протяженность.30. The device according to claim 1, in which the annular portions located around the central circular portion of the stepped lens have substantially the same radial extent. 31. Устройство по п.1, в котором ступенчатые возвышения, по меньшей мере, двух соседних кольцеобразных участков имеют, по существу, одинаковую высоту.31. The device according to claim 1, in which the stepped elevations of at least two adjacent annular sections have essentially the same height. 32. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, обращенная к источнику света поверхность оптического устройства состоит из стекла и закалена, предпочтительно термически закалена.32. The device according to claim 1, in which at least facing the light source, the surface of the optical device consists of glass and is tempered, preferably thermally tempered. 33. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза и/или рассеивающий экран выполнена/выполнены в виде фильтра, в частности, в виде УФ-, ИК- или цветного полосового фильтра и/или конверсионного фильтра.33. The device according to claim 1, in which the stepped lens and / or scattering screen is made / made in the form of a filter, in particular, in the form of a UV, IR or color band-pass filter and / or conversion filter. 34. Устройство по п.1, в котором ступенчатая линза и/или рассеивающий экран покрыты механическим противоцарапающим и/или противоотражающим слоем.34. The device according to claim 1, in which the stepped lens and / or scattering screen are covered with a mechanical anti-scratch and / or anti-reflective layer. 35. Рассеивающий экран для оптического устройства по любому из пп.1-34, имеющий первую поверхность, разделенную на грани, к каждой из которых относится возвышение или углубление со второй, выполненной изогнутой, поверхностью, причем грани имеют разные геометрические формы.35. A diffusing screen for an optical device according to any one of claims 1 to 34, having a first surface divided into faces, each of which includes an elevation or indentation with a second curved surface, the faces having different geometric shapes. 36. Рассеивающий экран по п.35, в котором грани имеют многоугольный краевой контур.36. The diffusing screen of claim 35, wherein the faces have a polygonal edge contour. 37. Рассеивающий экран по п.35, в котором грани имеют разную площадь.37. The diffusing screen of claim 35, wherein the faces have a different area. 38. Рассеивающий экран по п.35, в котором грани имеют форму треугольника, четырех-, пяти-, шести- и/или семиугольника.38. The scattering screen according to clause 35, in which the faces have the shape of a triangle, four-, five-, six- and / or heptagon. 39. Рассеивающий экран по п.35, в котором грани имеют разные ориентации.39. The diffusing screen of claim 35, wherein the faces have different orientations. 40. Рассеивающий экран по п.35, в котором возвышения или углубления выполнены в форме шарового сегмента.40. The scattering screen according to clause 35, in which the elevations or indentations are made in the form of a spherical segment. 41. Рассеивающий экран по п.35, в котором высота возвышений и/или глубина углублений выбраны разными.41. The scattering screen according to clause 35, in which the height of the elevations and / or depth of the recesses are selected different. 42. Рассеивающий экран для оптического устройства по любому из пп.1-34, имеющий первую поверхность, разделенную на грани, к каждой из которых относится возвышение или углубление со второй, выполненной изогнутой, поверхностью, в котором соответствующие вершины (S) возвышений или углублений расположены по спирали.42. A diffusing screen for an optical device according to any one of claims 1 to 34, having a first surface divided into faces, each of which includes an elevation or recess with a second curved surface in which the corresponding vertices (S) of the elevations or recesses arranged in a spiral. 43. Рассеивающий экран по п.42, в котором вершины (S) расположены на архимедовой спирали.43. The scattering screen according to claim 42, wherein the vertices (S) are located on an Archimedean spiral. 44. Рассеивающий экран по п.42 или 43, в котором длина (L) дуги между двумя соседними вершинами (S) вдоль спирали почти эквидистантна.44. The scattering screen according to claim 42 or 43, wherein the length (L) of the arc between two adjacent vertices (S) along the spiral is almost equidistant. 45. Рассеивающий экран по п.42 или 43, в котором длина (L) дуги между двумя соседними вершинами (S) вдоль спирали выполнена переменной.45. The scattering screen according to claim 42 or 43, in which the length (L) of the arc between two adjacent vertices (S) along the spiral is made variable. 46. Рассеивающий экран по п.42 или 43, в котором высота возвышений и/или глубина углублений выбраны разными.46. The scattering screen according to claim 42 or 43, wherein the height of the elevations and / or depth of the recesses are selected different. 47. Рассеивающий экран для оптического устройства по любому из пп.1-34, содержащий отдельные, повернутые по отношению друг к другу грани.47. A diffusing screen for an optical device according to any one of claims 1 to 34, comprising separate faces rotated with respect to each other. 48. Рассеивающий экран для оптического устройства по любому из пп.1-34, содержащий грани, смещенные методом Монте-Карло из их упорядоченного положения.48. The scattering screen for an optical device according to any one of claims 1 to 34, containing faces displaced by the Monte Carlo method from their ordered position. 49. Рассеивающий экран для оптического устройства по любому из пп.1-34, имеющий определенную зернистость, которая в центральной области мельче, а по мере удаления от центра - грубее.49. The scattering screen for an optical device according to any one of claims 1 to 34, having a certain grain size, which is finer in the central region, and coarser with distance from the center. 50. Прожектор со ступенчатой линзой и с регулируемым углом раствора выходящего светового пучка, содержащий предпочтительно эллипсоидный отражатель, лампу и, по меньшей мере, одну ступенчатую линзу, при этом ступенчатая линза содержит рассеивающий экран и, в частности, представляет собой ступенчатую линзу с рассеивающим экраном по любому из пп.35-49.50. A spotlight with a stepped lens and with an adjustable opening angle of the output light beam, preferably comprising an ellipsoid reflector, a lamp and at least one stepped lens, the stepped lens comprising a scattering screen and, in particular, a stepped lens with a scattering screen according to any one of paragraphs. 35-49. 51. Прожектор по п.50, в котором ступенчатая линза с рассеивающим экраном образует систему светосмешения, которая выполнена с возможностью изменения доли рассеянного света относительно доли геометрически-оптически изображенного света, тем самым соотношение светосмешения зависит от положения прожектора.51. The searchlight according to claim 50, wherein the stepped lens with a scattering screen forms a light mixing system that is configured to change the proportion of scattered light relative to the proportion of geometrically-optically imaged light, thereby the light mixing ratio depends on the position of the searchlight. 52. Прожектор по п.50 или 51, в котором ступенчатая линза имеет действительный фокус, выполненный с возможностью наложения на удаленный от отражателя фокус отражателя, в частности, в положении точечного света прожектора.52. The searchlight according to claim 50 or 51, wherein the stepped lens has a real focus configured to overlap the focus of the reflector remote from the reflector, in particular in the spotlight position of the searchlight. 53. Прожектор по п.50, в котором ступенчатая линза представляет собой преимущественно плоско-выпуклую собирающую линзу, выполненную в виде ступенчатой линзы.53. The searchlight according to claim 50, in which the stepped lens is a predominantly flat-convex collecting lens made in the form of a stepped lens. 54. Прожектор по п.50, в котором ступенчатая линза представляет собой линзу с отрицательным фокусным расстоянием, тем самым отрицательную линзу с мнимым фокусом.54. The searchlight according to claim 50, wherein the step lens is a lens with a negative focal length, thereby a negative lens with an imaginary focus. 55. Прожектор по п.54, в котором ступенчатая линза имеет мнимый фокус и выполнена с возможностью наложения этого фокуса на удаленный от отражателя фокус отражателя, в частности, в положении точечного света прожектора.55. The searchlight according to item 54, in which the stepped lens has an imaginary focus and is configured to superimpose this focus on the focus of the reflector remote from the reflector, in particular, in the spotlight position of the searchlight. 56. Прожектор по п.54 или 55, в котором ступенчатая линза представляет собой предпочтительно двояковогнутую отрицательную линзу.56. The searchlight according to claim 54 or 55, wherein the stepped lens is preferably a biconcave negative lens. 57. Прожектор по п.50, в котором угол раствора света, выходящего из прожектора в положении точечного света, меньше или равен 8°, а в положении заливного света - больше или равен 60°.57. The searchlight according to claim 50, in which the angle of the light exit from the searchlight in the position of the spotlight is less than or equal to 8 °, and in the position of the flood light is greater than or equal to 60 °. 58. Прожектор по п.50, в котором угол раствора света, выходящего из прожектора в положении точечного света, меньше или равен 8°, а в положении заливного света - больше или равен 70°.58. The searchlight according to claim 50, wherein the angle of the light exit from the searchlight in the position of the spotlight is less than or equal to 8 °, and in the position of the flood light is greater than or equal to 70 °. 59. Прожектор по п.50, в котором угол раствора света, выходящего из прожектора в положении точечного света, меньше или равен 8°, а в положении заливного света - больше или равен 80°.59. The searchlight according to claim 50, wherein the angle of the light exit from the searchlight in the position of the spotlight is less than or equal to 8 °, and in the position of the flood light is greater than or equal to 80 °. 60. Прожектор по п.50, в котором он содержит эллиптический отражатель с эллиптичностью ε, при этом отношение фокусного расстояния к радиусу nSt1=RSt1/FStl ступенчатой линзы составляет более 0,5·1/sqrt(ε2-1), предпочтительно более 0,7·1/sqrt(ε2-1), наиболее предпочтительно более 0,9·1/sqrt(ε2-1).60. The searchlight according to claim 50, wherein it comprises an elliptical reflector with ellipticity ε, wherein the ratio of the focal length to radius n St1 = R St1 / F Stl of the stepped lens is more than 0.5 · 1 / sqrt (ε 2 -1) preferably more than 0.7 · 1 / sqrt (ε 2 -1), most preferably more than 0.9 · 1 / sqrt (ε 2 -1). 61. Прожектор по п.50, в котором отражатель содержит металлический или прозрачный, предпочтительно диэлектрический материал, стекло и/или пластик.61. The searchlight according to claim 50, wherein the reflector comprises a metal or transparent, preferably dielectric material, glass and / or plastic. 62. Прожектор по п.50, в котором, по меньшей мере, одна из двух главных поверхностей отражателя снабжена системой оптически тонких слоев.62. The searchlight according to claim 50, wherein at least one of the two main surfaces of the reflector is provided with a system of optically thin layers. 63. Прожектор по п.50, в котором светоотражающая поверхность отражателя, предпочтительно имеющая участки или грани, выполнена светорассеивающей, и ни одна поверхность ступенчатой линзы не имеет светорассеивающую структуру или одна или две поверхности ступенчатой линзы дополнительно к рассеивающему экрану имеют светорассеивающую структуру.63. The floodlight of claim 50, wherein the reflective surface of the reflector, preferably having portions or faces, is diffused, and no surface of the step lens has a diffuse structure, or one or two surfaces of the step lens have a diffuse structure in addition to the diffusion screen. 64. Прожектор по п.50, в котором между ступенчатой линзой и отражателем расположен дополнительный отражатель.64. The searchlight according to claim 50, wherein an additional reflector is located between the step lens and the reflector. 65. Применение прожектора со ступенчатой линзой по любому из пп.50-64 в качестве осветительного устройства в медицине, архитектуре, киносъемке, на сцене, в студии и фотографии.65. The use of a spotlight with a stepped lens according to any one of paragraphs.50-64 as a lighting device in medicine, architecture, filming, on stage, in the studio and photography. 66. Карманный фонарь, содержащий прожектор со ступенчатой линзой по любому из пп.50-64.66. A flashlight containing a spotlight with a stepped lens according to any one of paragraphs 50-64.
RU2006126689/28A 2003-12-22 2004-12-22 Optical device with echelon lens RU2328759C2 (en)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10361122.3 2003-12-22
DE10361121.5 2003-12-22
DE10361122 2003-12-22
DE10361121 2003-12-22
DE10361121A DE10361121A1 (en) 2003-12-22 2003-12-22 Optical arrangement with stepped lens
DE10361122 2003-12-22
DE10361117.7 2003-12-22
DE10361117 2003-12-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006126689A RU2006126689A (en) 2008-01-27
RU2328759C2 true RU2328759C2 (en) 2008-07-10

Family

ID=39109694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006126689/28A RU2328759C2 (en) 2003-12-22 2004-12-22 Optical device with echelon lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2328759C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006126689A (en) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7483220B2 (en) Optical arrangement with stepped lens
CN1918427B (en) Optical device comprising a fresnel lens
US8118451B2 (en) Reflective variable spot size lighting devices and systems
US7244050B2 (en) Full cutoff area light fixture
US20050168995A1 (en) Fresnel lens spotlight with coupled variation of the spacing of lighting elements
RU2293250C2 (en) Searchlight with fresnel lens
EP2795185B1 (en) Light collecting system with a number of reflector pairs
CN100549504C (en) Improved lighting apparatus
JP2013502679A5 (en)
RU2300048C2 (en) Fresnel-lens searchlight
US7452105B2 (en) Optical system for a wash light
US20100149820A1 (en) Zoom luminaire with compact non-imaging lens-mirror optics
JP2010262187A (en) Lens member and optical unit
JP2011071093A (en) Lighting fixture
JP4199727B2 (en) Fresnel lens spotlight
RU2328759C2 (en) Optical device with echelon lens
US11480314B2 (en) Light collimation assembly and light emitting devices
US10801698B2 (en) High visual comfort road and urban LED lighting
CN219473486U (en) Intelligent lamp

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171223