RU51734U1 - ILLUMINATOR - Google Patents
ILLUMINATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU51734U1 RU51734U1 RU2005131971/22U RU2005131971U RU51734U1 RU 51734 U1 RU51734 U1 RU 51734U1 RU 2005131971/22 U RU2005131971/22 U RU 2005131971/22U RU 2005131971 U RU2005131971 U RU 2005131971U RU 51734 U1 RU51734 U1 RU 51734U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- illuminator
- dichroic mirror
- emitter
- light
- additional
- Prior art date
Links
Landscapes
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к осветителям и может быть использована в микроскопах при формировании подсветки исследуемых объектов световым потоком с управляемой цветовой температурой. Осветитель содержит оптическую схему, включающую два излучателя, дихроичное зеркало и фокусирующий элемент, установленные таким образом, что каждый излучатель оптически сопряжен с выходной апертурой осветителя через дихроичное зеркало и фокусирующий элемент, а также блок питания излучателей, причем оптическая схема осветителя дополнительно включает по крайней мере одно дополнительное дихроичное зеркало, установленное между дихроичным зеркалом и фокусирующим элементом, и по крайней мере один дополнительный излучатель, оптически сопряженный с выходной апертурой осветителя через дополнительное дихроичное зеркало и фокусирующий элемент, блок питания излучателей включает схему управления мощностью каждого излучателя, а излучатели выполнены в виде источников белого света. По крайней мере один излучатель осветителя может быть выполнен в виде светодиода белого свечения, а блок питания излучателей может включать схему синхронного управления каждым излучателем. Оптическая схема осветителя может содержать моноблок из трех последовательно установленных прямоугольных призм, причем два дихроичных зеркала могут быть расположены на катетных гранях средней призмы, которые обращены в сторону гипотенузных граней крайних призм моноблока.The utility model relates to illuminators and can be used in microscopes when forming illumination of the studied objects with a light stream with a controlled color temperature. The illuminator contains an optical circuit including two emitters, a dichroic mirror and a focusing element, mounted in such a way that each emitter is optically coupled to the output aperture of the illuminator through a dichroic mirror and a focusing element, as well as an emitter power supply, the optical circuit of the illuminator further includes at least one additional dichroic mirror mounted between the dichroic mirror and the focusing element, and at least one additional emitter, optically Coupled with the output aperture of the illuminator through an additional dichroic mirror and a focusing element, the emitter power supply unit includes a power control circuit for each emitter, and the emitters are made in the form of white light sources. At least one emitter of the illuminator can be made in the form of a white LED, and the power supply unit of the emitters may include a synchronous control circuit for each emitter. The optical scheme of the illuminator may contain a monoblock of three consecutively mounted rectangular prisms, and two dichroic mirrors can be located on the cathete faces of the middle prism, which are facing the hypotenuse faces of the extreme monoblock prisms.
Description
Полезная модель относится к осветителям и может быть использована в микроскопах при формировании подсветки исследуемых объектов световым потоком с управляемой цветовой температурой.The utility model relates to illuminators and can be used in microscopes when forming illumination of the studied objects with a light stream with a controlled color temperature.
Известен осветитель (патент РФ №2037863, G 03 B 27/00, опубл. 19.06.1995), содержащий корпус, в котором размещены по крайней мере три оптических канала, каждый из которых содержит источник белого света и аддитивный фильтр, спектральный диапазон пропускания которого соответствует или синему, или зеленому, или красному цвету, и отражатель, причем в каждом оптическом канале перед аддитивным фильтром введена оптическая система, содержащая по крайней мере одну линзу, а отражатель выполнен по крайней мере из трех отражательных элементов, каждый из которых установлен в соответствующем оптическом канале под углом к его оптической оси, оптические оси всех оптических каналов после отражательных элементов параллельны между собой, а источники белого света оптически сопряжены с одной плоскостью.Known illuminator (RF patent No. 2037863, G 03 B 27/00, publ. 06/19/1995) containing a housing in which at least three optical channels are placed, each of which contains a white light source and an additive filter, the transmission spectral range of which corresponds to either blue, or green, or red, and a reflector, and in each optical channel in front of the additive filter, an optical system is introduced containing at least one lens, and the reflector is made of at least three reflective elements, each of which is mounted anovlen the corresponding optical channel at an angle to its optical axis, optical axes of all optical channels after reflecting elements are parallel to each other, and white light sources optically conjugate with a plane.
Недостатками данного осветителя является отсутствие пространственного совмещения трех световых потоков в плоскости выходной апертуры осветителя, что обусловлено особенностью конструкции отражателя, и тем самым невозможность -его применения в точных измерительных приборах, например, в микроскопах, а также высокая стоимость устройства, определяемая The disadvantages of this illuminator are the lack of spatial alignment of the three light fluxes in the plane of the output aperture of the illuminator, due to the design of the reflector, and thus the impossibility of its use in precision measuring instruments, for example, in microscopes, as well as the high cost of the device, determined
необходимостью использования трех оптических систем формирования изображения источников света в выходной плоскости осветителя, по одной в каждом из трех оптических каналов.the need to use three optical systems for imaging light sources in the output plane of the illuminator, one in each of the three optical channels.
Известен осветитель (патент США №5014121, опубл. 07.05.1991), включающий последовательно расположенные источник белого света, фокусирующий элемент и спектральный селектор, выполненный в виде диска с размещенными на нем спектральными фильтрами, селективно пропускающими или синий, или зеленый, или красный свет, причем диск механически связан с мотором привода вращения.Known illuminator (US patent No. 5014121, publ. 07.05.1991), comprising a sequentially located white light source, a focusing element and a spectral selector made in the form of a disk with spectral filters placed on it, selectively transmitting either blue or green or red light moreover, the disk is mechanically connected to the rotation drive motor.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности одновременного совмещения световых потоков разного цвета в плоскости выходной апертуры осветителя, что затрудняет использование осветителя в микроскопах с визуальным каналом регистрации изображения для целей формирования подсветки исследуемых объектов световым потоком с управляемой цветовой температурой. Кроме этого, наличие механического привода и мотора для управления спектральным составом выходного излучения обуславливает дискомфорт практического применения осветителя из-за вибрации и шумов работы мотора, а также дополнительное энергопотребление.The disadvantage of this device is the inability to simultaneously combine light fluxes of different colors in the plane of the output aperture of the illuminator, which complicates the use of the illuminator in microscopes with a visual image recording channel for the purpose of forming illumination of the objects under study with a light stream with a controlled color temperature. In addition, the presence of a mechanical drive and motor to control the spectral composition of the output radiation causes discomfort in the practical use of the illuminator due to vibration and noise of the motor, as well as additional energy consumption.
Известен осветитель (патент США №6690466, опубл. 10.02.2004), включающий несколько излучателей, испускающих свет в определенных узких диапазонах спектра, электронные схемы управления этими излучателями, обеспечивающие возможность изменения интенсивности светового потока каждого излучателя, а также оптические компоненты, обеспечивающие пространственное Known illuminator (US patent No. 6690466, publ. 02/10/2004), including several emitters emitting light in certain narrow ranges of the spectrum, electronic control circuits for these emitters, providing the ability to change the intensity of the light flux of each emitter, as well as optical components that provide spatial
сопряжение и гомогенизацию пространственных распределений световых потоков указанных излучателей.conjugation and homogenization of spatial distributions of light fluxes of these emitters.
Недостатком данного осветителя является сложность конструкции и высокая стоимость, обусловленные необходимостью использования значительного количества узкополосных излучателей, а также специальных оптических систем для совмещения и гомогенизации пространственных распределений световых потоков излучателей.The disadvantage of this illuminator is the design complexity and high cost, due to the need to use a significant number of narrow-band emitters, as well as special optical systems for combining and homogenizing the spatial distributions of the light fluxes of the emitters.
Наиболее близким к предлагаемому устройству и выбранным в качестве прототипа является осветитель (патент США №5612794, опубл. 18.034.1997), содержащий оптическую схему, включающую два излучателя, дихроичное зеркало и фокусирующий элемент, установленные таким образом, что каждый излучатель оптически сопряжен с выходной апертурой осветителя через дихроичное зеркало и фокусирующий элемент, а также блок питания излучателей. В данном устройстве световые источники выполнены в виде светоизлучающих диодов красного, зеленого и синего свечения, причем световые потоки от всех светодиодов пространственно совмещены.Closest to the proposed device and selected as a prototype is a illuminator (US patent No. 5612794, publ. 18.034.1997) containing an optical circuit including two emitters, a dichroic mirror and a focusing element, mounted in such a way that each emitter is optically coupled to the output the illuminator aperture through a dichroic mirror and a focusing element, as well as a power supply unit for emitters. In this device, the light sources are made in the form of light emitting diodes of red, green and blue glow, and the light fluxes from all the LEDs are spatially combined.
Основным недостатком прототипа является использование в нем трех светоизлучающих диодов, испускающих свет в узких диапазонах спектра, что обуславливает низкое качество цветного изображения в случае применения данного устройства в качестве осветителя для микроскопа. Кроме того, отсутствие в формируемом прототипом световом потоке спектральных компонент лежащих вне спектров испускания светоизлучающих диодов не обеспечивает должной эффективности управления его цветовой температурой.The main disadvantage of the prototype is the use of three light-emitting diodes in it, emitting light in narrow spectral ranges, which leads to low color image quality when this device is used as a illuminator for a microscope. In addition, the absence of spectral components lying outside the emission spectra of the light-emitting diodes in the prototype light flux generated by the prototype does not provide adequate control of its color temperature.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении качества цветного изображения в случае применения данного устройства в качестве осветителя для микроскопа.The task to which the proposed utility model is directed is to improve the quality of the color image if this device is used as a illuminator for a microscope.
Поставленная задача решается благодаря достижению технического результата, который заключается в повышении эффективности управления цветовой температурой светового потока, формируемого осветителем.The problem is solved due to the achievement of a technical result, which consists in increasing the efficiency of controlling the color temperature of the light flux generated by the illuminator.
При реализации предлагаемой полезной модели указанный технический результат достигается тем, что в осветителе, содержащем оптическую схему, включающую два излучателя, дихроичное зеркало и фокусирующий элемент, установленные таким образом, что каждый излучатель оптически сопряжен с выходной апертурой осветителя через дихроичное зеркало и фокусирующий элемент, а также блок питания излучателей, оптическая схема осветителя дополнительно включает по крайней мере одно дополнительное дихроичное зеркало, установленное между дихроичным зеркалом и фокусирующим элементом, и по крайней мере один дополнительный излучатель, оптически сопряженный с выходной апертурой осветителя через дополнительное дихроичное зеркало и фокусирующий элемент, блок питания излучателей включает схему управления мощностью каждого излучателя, а излучатели выполнены в виде источников белого света.When implementing the proposed utility model, the indicated technical result is achieved by the fact that in the illuminator containing an optical circuit including two emitters, a dichroic mirror and a focusing element, installed in such a way that each emitter is optically coupled to the output aperture of the illuminator through a dichroic mirror and a focusing element, and also a power supply for emitters, the optical circuit of the illuminator additionally includes at least one additional dichroic mirror mounted between the dichroic feces and the focusing element and at least one additional emitter, optically coupled to the output aperture of the illuminator through an additional dichroic mirror and a focusing element, the power supply control circuit includes the radiators of each radiator capacity and the emitters are in the form of white light sources.
Кроме того, по крайней мере один излучатель осветителя может быть выполнен в виде светодиода белого свечения.In addition, at least one emitter of the illuminator can be made in the form of a white LED.
Кроме того, по крайней мере один излучатель осветителя может быть выполнен в виде лампы накаливания.In addition, at least one emitter of the illuminator can be made in the form of an incandescent lamp.
Кроме того, блок питания излучателей может включать схему синхронного управления каждым излучателем.In addition, the emitter power supply may include a synchronous control circuit for each emitter.
Кроме того, дихроичное зеркало может обеспечивать преимущественное пропускание синего света и отражение зеленого и красного света, а по крайней мере одно дополнительное дихроичное зеркало может обеспечивать преимущественное пропускание синего и зеленого света и отражение красного света.In addition, the dichroic mirror can provide predominant transmission of blue light and reflection of green and red light, and at least one additional dichroic mirror can provide predominant transmission of blue and green light and reflection of red light.
Кроме того, дихроичное зеркало может обеспечивать преимущественное пропускание зеленого и красного света и отражение синего света, а по крайней мере одно дополнительное дихроичное зеркало может обеспечивать преимущественное пропускание синего и зеленого света и отражение красного света.In addition, the dichroic mirror can provide predominant transmission of green and red light and reflection of blue light, and at least one additional dichroic mirror can provide predominant transmission of blue and green light and reflection of red light.
Кроме того, дихроичное зеркало может обеспечивать преимущественное пропускание красного света и отражение синего и зеленого света, а по крайней мере одно дополнительное дихроичное зеркало может обеспечивать преимущественное пропускание зеленого и красного света и отражение синего света.In addition, the dichroic mirror can provide predominant transmission of red light and reflection of blue and green light, and at least one additional dichroic mirror can provide predominant transmission of green and red light and reflection of blue light.
Кроме того, дихроичное зеркало может обеспечивать преимущественное пропускание синего и зеленого света и отражение красного света, а по крайней мере одно дополнительное дихроичное зеркало может обеспечивать преимущественное пропускание зеленого и красного света и отражение синего света.In addition, a dichroic mirror can provide predominant transmission of blue and green light and reflection of red light, and at least one additional dichroic mirror can provide predominant transmission of green and red light and reflection of blue light.
Кроме того, между излучателем и дихроичным зеркалом может быть расположен спектральный селектор.In addition, a spectral selector can be located between the emitter and the dichroic mirror.
Кроме того, между дополнительным излучателем и дополнительным дихроичным зеркалом может быть расположен спектральный селектор.In addition, a spectral selector may be located between the additional emitter and the additional dichroic mirror.
Кроме того, спектральный селектор может обеспечивать преимущественное пропускание или синего или зеленого или красного света.In addition, the spectral selector can provide predominant transmission of either blue or green or red light.
Кроме того, оптическая схема может содержать моноблок из трех последовательно установленных прямоугольных призм, причем два дихроичных зеркала могут быть расположены на катетных гранях средней призмы, которые обращены в сторону гипотенузных граней крайних призм моноблока.In addition, the optical system may comprise a monoblock of three consecutively mounted rectangular prisms, and two dichroic mirrors may be located on the cathete faces of the middle prism, which are facing the hypotenuse faces of the extreme monoblock prisms.
Кроме того, оптическая схема может содержать моноблок из трех последовательно установленных прямоугольных призм, причем два дихроичных зеркала могут быть расположены на гипотенузных гранях крайних призм моноблока, которые обращены в сторону катетных граней средней призмы.In addition, the optical system may comprise a monoblock of three consecutively mounted rectangular prisms, and two dichroic mirrors can be located on the hypotenuse faces of the extreme monoblock prisms, which face toward the side of the middle prism.
Кроме того, призмы моноблока могут быть установлены вплотную друг к другу.In addition, monoblock prisms can be installed close to each other.
Кроме того, фокусирующий элемент может быть размещен вплотную к поверхности крайней призмы моноблока, обращенной к выходной апертуре осветителя.In addition, the focusing element can be placed close to the surface of the extreme prism of the monoblock facing the output aperture of the illuminator.
Кроме того, блок питания излучателей может включать индикатор цветовой температуры светового потока осветителя, электрически соединенный со схемой управления мощностью каждого излучателя.In addition, the power supply unit of the emitters may include an indicator of the color temperature of the light flux of the illuminator, electrically connected to the power control circuit of each emitter.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, представленными на фиг.1-6. На фиг.1 приведен спектр испускания источника белого света в виде лампы накаливания.The essence of the utility model is illustrated by the drawings shown in figures 1-6. Figure 1 shows the emission spectrum of a white light source in the form of an incandescent lamp.
На фиг.2 приведен спектр испускания источника белого света в виде светодиода белого свечения.Figure 2 shows the emission spectrum of a white light source in the form of a white LED.
На фиг.3 показана оптическая схема заявляемого осветителя.Figure 3 shows the optical scheme of the inventive illuminator.
На фиг.4а-г изображены возможные спектры пропускания дихроичного зеркала (кривая А) и по крайней мере одного дополнительного дихроичного зеркала (кривая Б).On figa-g shows the possible transmission spectra of the dichroic mirror (curve A) and at least one additional dichroic mirror (curve B).
На фиг.3 показан вариант исполнения призменного моноблока с дихроичным зеркалом и дополнительным дихроичным зеркалом.Figure 3 shows an embodiment of a prismatic monoblock with a dichroic mirror and an additional dichroic mirror.
На фиг.6 представлен спектр излучения заявляемого осветителя.Figure 6 presents the radiation spectrum of the inventive illuminator.
Качество цветного изображения, формируемого, например, в микроскопах, существенным образом зависит от качества светового потока, освещающего объект наблюдения. При этом под качеством понимают пространственную однородность и амплитуду освещенности объекта, а также цветовую температуру светового потока, определяющую визуальный комфорт наблюдателя и достоверность цветопередачи. До последнего времени самыми распространенными источниками излучения в наблюдательных приборах в целом и в микроскопах в частности были и продолжают оставаться источники белого света в виде обычных ламп накаливания. Альтернативой им выступают либо галогеновые лампы, либо появившиеся в последние годы и ставшие коммерчески доступными светодиоды белого свечения повышенной мощности. Все эти источники при их использовании The quality of a color image formed, for example, in microscopes, substantially depends on the quality of the light flux illuminating the object of observation. At the same time, quality is understood to mean the spatial uniformity and amplitude of the illumination of the object, as well as the color temperature of the light flux that determines the visual comfort of the observer and the reliability of color reproduction. Until recently, the most common sources of radiation in observing instruments in general and in microscopes in particular were and continue to be white light sources in the form of ordinary incandescent lamps. An alternative to them is either halogen lamps or those that have appeared in recent years and have become commercially available high-power white LEDs. All of these sources when used.
в качестве излучателей в осветителях решают одну и ту же задачу - обеспечивают испускание света, который затем формируется в световой поток с требуемыми характеристиками и направляется на освещаемый объект с помощью специальных оптических систем. Однако, имеются существенные различия в качестве световых потоков от различных типов излучателей, которые оказывают значительное влияние на перспективу их широкого практического применения. Так, известно, что наиболее комфортное для человеческого глаза освещение обеспечивает свет с цветовой температурой порядка 3000 К, который легко может быть получен от ламп накаливания. Недостатком же этих источников является их низкая световая отдача. В случае применения ламповых осветителей в микроскопах неизбежно возникает проблема недостаточного освещения объектов особенно при использовании объективов с большим увеличением. Любые попытки преодолеть эту проблему путем увеличения мощности лампового источника требуют дополнительных энергетических затрат и применения мер по защите излучателей от перегрева. Наиболее простым способом решить проблемы недостаточной освещенности и низкой эффективности излучателей является использование мощных светодиодов белого свечения, однако цветовая температура формируемого с их помощью светового потока достигает 6000 К вследствие существенной неоднородности их спектральной характеристики в видимом диапазоне. Свет, испускаемый «белым» светодиодом кажется наблюдателю неестественно белым, имеющим голубоватый оттенок. Изображения объектов при их освещении с помощью светодиодов белого свечения характеризуются низкой цветовой достоверностью, что является недопустимым обстоятельством при as emitters in illuminators, they solve the same problem - they provide the emission of light, which is then formed into the light stream with the required characteristics and sent to the illuminated object using special optical systems. However, there are significant differences in the quality of light fluxes from different types of emitters, which have a significant impact on the prospect of their wide practical application. So, it is known that the most comfortable lighting for the human eye provides light with a color temperature of about 3000 K, which can easily be obtained from incandescent lamps. The disadvantage of these sources is their low light output. In the case of using tube illuminators in microscopes, the problem of insufficient illumination of objects inevitably arises, especially when using lenses with high magnification. Any attempts to overcome this problem by increasing the power of the lamp source require additional energy costs and the application of measures to protect the emitters from overheating. The easiest way to solve the problems of insufficient illumination and low efficiency of emitters is to use high-power white LEDs, however, the color temperature of the light flux formed with their help reaches 6000 K due to the significant heterogeneity of their spectral characteristics in the visible range. The light emitted by the “white” LED seems unnaturally white to the observer, having a bluish tint. Images of objects when illuminated using white LEDs are characterized by low color accuracy, which is an unacceptable circumstance when
проведении, например, микроскопических исследований биологических объектов. Для сравнения на фиг.1, 2 приведены относительные спектральные распределения излучения лампы накаливания и светодиода белого свечения. Исследования в области создания светодиодов белого свечения с пониженной цветовой температурой ведутся во многих лабораториях мира, однако полученные к настоящему времени результаты еще довольно далеки от желаемого.conducting, for example, microscopic studies of biological objects. For comparison, figure 1, 2 shows the relative spectral distribution of the radiation of an incandescent lamp and a white LED. Research in the field of creating white LEDs with low color temperature is being conducted in many laboratories around the world, but the results so far obtained are still quite far from the desired.
Известно, что белый свет может быть представлен в виде суперпозиции трех цветов: синего (400-490 нм), зеленого (490-580 нм) и красного (580-700 нм), при этом соотношение их амплитуд в такой суперпозиции определяет цветовую температуру белого света. Существенно, что для адекватной цветопередачи при разложении белого цвета на указанные выше цветовые составляющие требуется обеспечить достаточно широкий (до 100 нм) спектральный диапазон для каждой из них, в противном случае не удается достичь одновременно достоверной передачи всех цветовых оттенков изображения и баланса белого цвета. Именно поэтому осветитель, выбранный в качестве прототипа, обладает рядом вышеуказанных недостатков и не может быть эффективно использован в своем качестве для решения задач корректного отображения цветов объектов при их наблюдении, например, с помощью микроскопа.It is known that white light can be represented as a superposition of three colors: blue (400-490 nm), green (490-580 nm) and red (580-700 nm), while the ratio of their amplitudes in such a superposition determines the color temperature of white Sveta. It is significant that for adequate color reproduction when decomposing white into the above color components, it is necessary to provide a fairly wide (up to 100 nm) spectral range for each of them, otherwise it is not possible to simultaneously achieve reliable transmission of all color tones of the image and white balance. That is why the illuminator, selected as a prototype, has a number of the above disadvantages and cannot be effectively used in its quality to solve problems of correctly displaying the colors of objects when they are observed, for example, using a microscope.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в использовании в качестве излучателей по крайней мере трех источников белого света и совокупности дихроичных зеркал, которые преобразуют спектральные характеристики излучателей таким образом, что на вход фокусирующего элемента, предназначенного для формирования пространственного распределения света в The essence of the claimed utility model consists in using as emitters at least three white light sources and a combination of dichroic mirrors that transform the spectral characteristics of the emitters in such a way that the input of the focusing element is designed to form the spatial distribution of light in
плоскости выходной апертуры осветителя, поступает белый свет, синтезированный из по крайней мере трех широкополосных спектральных компонент синего, зеленого и красного цветов с возможностью раздельного управления их амплитудами за счет раздельного управления мощностью соответствующих излучателей.plane of the output aperture of the illuminator, white light is synthesized from at least three broadband spectral components of blue, green and red colors with the possibility of separate control of their amplitudes due to separate control of the power of the respective emitters.
В силу описанных выше преимуществ светодиодных источников света над ламповыми для повышения эффективности управления цветовой температурой формируемого осветителем светового потока в предлагаемом изобретении оправдан выбор излучателей в виде светодиодов белого свечения, однако, в ряде случаев в качестве по крайней мере одного излучателя несмотря на меньшую световую отдачу может быть использован и ламповый источник, в частности, галогеновый, спектр испускания которого в видимом диапазоне является более равномерным по сравнению со спектром испускания светодиода белого свечения.Due to the above advantages of LED light sources over lamp sources to improve the color temperature control of the luminous flux generated by the illuminator in the present invention, the choice of emitters in the form of white LEDs is justified, however, in some cases, as at least one emitter, despite lower light output, it can a lamp source, in particular, a halogen one, whose emission spectrum in the visible range is more uniform compared to ektrom emission of white light LED.
Управление цветовой температурой светового потока, формируемого на выходе осветителя, желательно проводить таким образом, чтобы его интегральная мощность при этом не изменялась. Поэтому в настоящем изобретении блок питания излучателей предлагается снабдить электронной схемой синхронного управления каждым излучателем. Эта схема должна обеспечивать стабилизацию выходной мощности светового потока при изменениях амплитуд его спектральных составляющих и, как следствие этого, повышение эффективности управления цветовой температурой светового потока, формируемого осветителем.It is desirable to control the color temperature of the light flux formed at the output of the illuminator so that its integral power does not change. Therefore, in the present invention, the emitter power supply unit is provided with an electronic synchronous control circuit for each emitter. This scheme should provide stabilization of the output power of the light flux with changes in the amplitudes of its spectral components and, as a result of this, increase the efficiency of controlling the color temperature of the light flux generated by the illuminator.
Ввиду того, что дихроичные зеркала, выполненные, например, по технологии нанесения многослойных диэлектрических интерференционных Due to the fact that dichroic mirrors, made, for example, according to the technology of applying multilayer dielectric interference
покрытии на прозрачные подложки, имеют конечное пропускание в диапазонах спектра, рассчитанных на минимальное пропускание, в оптическую схему осветителя целесообразно вводить дополнительно спектральные селекторы, выполненные, например, в виде поглощающих светофильтров на основе цветных стекол, например, стекла СС5 для селекции синего света, стекла ЖС16 для селекции зеленого света, стекла КС 10 для селекции красного света и устанавливать их между излучателями (дополнительными излучателями) и дихроичным зеркалом (соответствующими дополнительными дихроичными зеркалами). Эти дополнительные спектральные селекторы предназначены для улучшения качества спектральной селекции световых потоков от излучателей (дополнительных излучателей) и, как следствие этого, для повышения эффективности управления цветовой температурой светового потока, формируемого осветителем.coatings on transparent substrates, have finite transmittance in the spectral ranges calculated for minimum transmittance, it is advisable to introduce additional spectral selectors into the optical circuit of the illuminator, made for example in the form of absorbing filters based on colored glasses, for example, CC5 glass for blue light selection, glass ZhS16 for selection of green light, KS 10 glass for selection of red light and install them between emitters (additional emitters) and a dichroic mirror (corresponding to additional dichroic mirrors). These additional spectral selectors are designed to improve the quality of spectral selection of light fluxes from emitters (additional emitters) and, as a result of this, to increase the efficiency of controlling the color temperature of the light flux generated by the illuminator.
На фиг.3 изображена оптическая схема осветителя, включающая излучатели 1, 2 и дополнительный излучатель 3, выполненные в виде источников белого света (на чертеже эти источники изображены в виде светодиодов белого свечения), дихроичное зеркало 4 и дополнительное дихрочное зеркало 5, фокусирующий элемент 6, выполненный в виде линзы, спектральные селекторы 7, 8, 9 и выходная апертура осветителя 10.Figure 3 shows the optical scheme of the illuminator, including emitters 1, 2 and an additional emitter 3, made in the form of white light sources (in the drawing these sources are depicted as white LEDs), a dichroic mirror 4 and an additional dichroic mirror 5, the focusing element 6 made in the form of a lens, spectral selectors 7, 8, 9 and the output aperture of the illuminator 10.
На фиг.4 представлены возможные комбинации спектров пропускания дихроичного зеркала 4 (кривая А) и по крайней мере одного дополнительного дихроичного зеркала 5 (кривая Б), которые могут быть использованы в заявляемом изобретении в различных вариантах его исполнения.Figure 4 presents possible combinations of the transmission spectra of the dichroic mirror 4 (curve A) and at least one additional dichroic mirror 5 (curve B), which can be used in the claimed invention in various variants of its execution.
Для компактного размещения дихроичных зеркал в оптической схеме осветителя целесообразно использовать моноблок. На фиг.5 изображен вариант исполнения моноблока по п.13 формулы полезной модели, состоящего из прямоугольных призм 11, 12 и 13. Взаимное расположение призм в моноблоке выбрано таким образом, чтобы его входная и выходная грани были параллельными. В этом моноблоке на катетные грани средней призмы 12 нанесены дихроичное зеркало 4 и дополнительное дихроичное зеркало 5. Крайние призмы 11 и 13 моноблока расположены относительно средней призмы 12 таким образом, что катетные грани призмы 12 обращены в сторону гипотенузных граней призм 11 и 13.For compact placement of dichroic mirrors in the optical circuit of the illuminator, it is advisable to use a monoblock. Figure 5 shows the embodiment of the monoblock according to item 13 of the formula of the utility model consisting of rectangular prisms 11, 12 and 13. The mutual arrangement of the prisms in the monoblock is selected so that its input and output faces are parallel. In this monoblock, a dichroic mirror 4 and an additional dichroic mirror 5 are applied to the cathete edges of the middle prism 12. The extreme prisms 11 and 13 of the monoblock are located relative to the middle prism 12 so that the cathete edges of the prism 12 are turned towards the hypotenous faces of prisms 11 and 13.
На фиг.6 сплошной кривой показан спектр излучения заявляемого осветителя для случая использования в нем в качестве излучателей трех одинаковых светодиодов белого свечения при соотношении амплитуд световых потоков в синем, зеленом и красном спектральных интервалах 1:4:16. Для сравнения на данной фигуре приведен также спектр излучения лампы накаливания из фиг.1 (пунктирная линия).6, the solid curve shows the emission spectrum of the inventive illuminator for the case of using three identical white LEDs as emitters in it, with a ratio of light flux amplitudes in the blue, green and red spectral ranges of 1: 4: 16. For comparison, this figure also shows the emission spectrum of the incandescent lamp from figure 1 (dashed line).
Заявляемый осветитель работает следующим образом:The inventive illuminator operates as follows:
Блок питания излучателей формирует электрические потенциалы на входах излучателей 1, 2, 3 и обеспечивает протекание через них электрического тока, величина которого может быть изменена для каждого излучателя 1, 2, 3. При этом излучатели 1, 2, 3 испускают белый свет.The power supply unit of the emitters generates electric potentials at the inputs of the emitters 1, 2, 3 and ensures that an electric current flows through them, the value of which can be changed for each emitter 1, 2, 3. At the same time, the emitters 1, 2, 3 emit white light.
Белый свет от излучателя 1 проходит через спектральный селектор 7, дихроичное зеркало 4 и дополнительное дихроичное зеркало 5, в результате чего White light from the emitter 1 passes through a spectral selector 7, a dichroic mirror 4 and an additional dichroic mirror 5, resulting in
его спектральный состав изменяется. В зависимости от типа спектрального селектора 7 и спектров пропускания дихроичного зеркала 4 и дополнительного дихроичного зеркала 5 он приобретает или синий, или зеленый, или красный цвет. Полученный таким образом от излучателя 1 спектрально модифицированный световой поток направляется на фокусирующий элемент 6, который формирует его пространственное распределение в плоскости выходной апертуры 10 осветителя.its spectral composition changes. Depending on the type of spectral selector 7 and the transmission spectra of the dichroic mirror 4 and the additional dichroic mirror 5, it acquires either blue, or green, or red color. The spectrally modified luminous flux thus obtained from the emitter 1 is directed to the focusing element 6, which forms its spatial distribution in the plane of the output aperture 10 of the illuminator.
Белый свет от излучателя 2 проходит через спектральный селектор 8, отражается от дихроичного зеркала 4 и проходит через дополнительное дихроичное зеркало 5, в результате чего его спектральный состав изменяется. В зависимости от типа спектрального селектора 8, спектра отражения дихроичного зеркала 4 и спектра пропускания дополнительного дихроичного зеркала 5 он приобретает или зеленый, или красный, или синий цвет. Полученный таким образом от излучателя 2 спектрально модифицированный световой поток направляется на фокусирующий элемент 6, который формирует его пространственное распределение в плоскости выходной апертуры 10 осветителя.White light from the emitter 2 passes through the spectral selector 8, is reflected from the dichroic mirror 4 and passes through an additional dichroic mirror 5, as a result of which its spectral composition changes. Depending on the type of spectral selector 8, the reflection spectrum of the dichroic mirror 4 and the transmission spectrum of the additional dichroic mirror 5, it acquires either green, or red, or blue color. The spectrally modified luminous flux thus obtained from the emitter 2 is directed to the focusing element 6, which forms its spatial distribution in the plane of the output aperture 10 of the illuminator.
Белый свет от дополнительного излучателя 3 проходит через спектральный селектор 9 и отражается от дополнительного дихроичного зеркала 5, в результате чего его спектральный состав изменяется. В зависимости от типа спектрального селектора 9 и спектра отражения дополнительного дихроичного зеркала 5 он приобретает или красный, или синий цвет. Полученный таким образом от дополнительного излучателя 3 спектрально модифицированный световой поток также направляется на фокусирующий элемент 6, который формирует его пространственное распределение в плоскости выходной апертуры 10 осветителя.White light from the additional emitter 3 passes through the spectral selector 9 and is reflected from the additional dichroic mirror 5, as a result of which its spectral composition changes. Depending on the type of spectral selector 9 and the reflection spectrum of the additional dichroic mirror 5, it acquires either red or blue color. The spectrally modified luminous flux thus obtained from the additional emitter 3 is also directed to the focusing element 6, which forms its spatial distribution in the plane of the output aperture 10 of the illuminator.
На выходе осветителя спектрально модифицированные световые потоки от излучателей 1, 2 и дополнительного излучателя 3 смешиваются и образуют световой поток белого цвета, цветовая температура которого зависит от соотношения амплитуд трех широкополосных спектральных компонент синего, зеленого и красного цветов. Возможность раздельного управления мощностью соответствующих излучателей определяет возможность управления цветовой температурой потока белого света на выходе осветителя.At the output of the illuminator, the spectrally modified light fluxes from emitters 1, 2 and additional emitter 3 mix and form a white light flux, the color temperature of which depends on the ratio of the amplitudes of the three broadband spectral components of blue, green, and red. The ability to separately control the power of the respective emitters determines the ability to control the color temperature of the white light stream at the output of the illuminator.
Для удобства значение цветовой температуры светового потока отображается на встроенном в осветитель индикаторе цветовой температуры светового потока, электрически связанном в блоке питания излучателей со схемой управления мощностью каждого излучателя.For convenience, the value of the color temperature of the light flux is displayed on the built-in illuminator indicator of the color temperature of the light flux, electrically connected in the power supply unit of the emitters with the power control circuit of each emitter.
Таким образом, использование в заявляемом изобретении совокупности заявляемых признаков обеспечивает достижение указанного в заявке технического результата, а именно, повышении эффективности управления цветовой температурой формируемого осветителем светового потока.Thus, the use in the claimed invention of the totality of the claimed features ensures the achievement of the technical result indicated in the application, namely, increasing the efficiency of controlling the color temperature of the light flux generated by the illuminator.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131971/22U RU51734U1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | ILLUMINATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131971/22U RU51734U1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | ILLUMINATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU51734U1 true RU51734U1 (en) | 2006-02-27 |
Family
ID=36115340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005131971/22U RU51734U1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | ILLUMINATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU51734U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011162634A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ДиС ПЛЮС" | Light-emitting diode lamp |
| DE102023116945B3 (en) | 2023-06-27 | 2024-07-11 | Jenoptik Optical Systems Gmbh | Multispectral light source and method |
-
2005
- 2005-10-14 RU RU2005131971/22U patent/RU51734U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011162634A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ДиС ПЛЮС" | Light-emitting diode lamp |
| RU2530426C2 (en) * | 2010-06-25 | 2014-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ДиС ПЛЮС" | Led lamp |
| DE102023116945B3 (en) | 2023-06-27 | 2024-07-11 | Jenoptik Optical Systems Gmbh | Multispectral light source and method |
| WO2025002994A1 (en) | 2023-06-27 | 2025-01-02 | Jenoptik Optical Systems Gmbh | Multispectral light source and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6858904B2 (en) | High radiance light emitting diode optical engine | |
| ES2434952T3 (en) | Lighting source for microscope comprising light emitting diodes for stained biological samples | |
| JP6762073B2 (en) | Lighting equipment and projection equipment | |
| JP4750389B2 (en) | Light-emitting diode illuminating device for optical observation device such as stereo microscope or stereo surgical microscope | |
| CN1656337B (en) | Illuminating device | |
| US20120176769A1 (en) | Illumination device and medical-optical observation instrument | |
| EP2577379A2 (en) | Display, in particular head-up-display of a vehicle | |
| JP5598968B2 (en) | Light source configuration for illumination device of medical optical observation apparatus | |
| JP2013029836A (en) | Microscope illumination method and microscope | |
| US20050152028A1 (en) | Illumination device for a microscope | |
| CN108343901A (en) | Lighting device | |
| CN108361606B (en) | lighting device | |
| US20040152987A1 (en) | Inspection system and inspection method | |
| JP2005148296A (en) | Light source apparatus of microscope | |
| RU51734U1 (en) | ILLUMINATOR | |
| RU2543402C2 (en) | Light signal | |
| CN101765875B (en) | Improved white backlight for a display | |
| JP2005078082A (en) | Stereo surgical microscope having integrated incident-illumination device | |
| CN203054334U (en) | Lighting device used for microscope and microscope comprising thereof | |
| EP1602323A1 (en) | Slit lamp incorporating a white light emitting diode or a light emitting diode with adjustable colour | |
| US8619359B2 (en) | Electronic microscope filter | |
| JP2002221664A (en) | Optical device and microscope | |
| US20120268583A1 (en) | Active Microscope Filter and Lighting System | |
| CN112230414A (en) | Operating microscope lighting system | |
| RU2005131901A (en) | MICROSCOPE LIGHT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20091015 |