DD159460A1

DD159460A1 - RECEIVER ARRANGEMENT FOR THE INTEGRAL MEASUREMENT OF THE LIGHTING LIGHT

Info

Publication number: DD159460A1
Application number: DD23053281A
Authority: DD
Inventors: Guenter Rockstroh
Original assignee: Guenter Rockstroh
Priority date: 1981-06-03
Filing date: 1981-06-03
Publication date: 1983-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine fotoelektrisch arbeitende Empfaengeranordnung zur integralen Messung der mittleren Beleuchtungsstaerke. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostenguenstige und stoerunempfindliche Empfaengeranordnung homogener Empfindlichkeit zur integralen Messung der mittleren Beleuchtungsstaerke grossflaechiger Ebenen zu entwickeln. Gemaess der Erfindung findet ein sich verjuengender, vorzugsweise kegelstumpfartiger Lichtleiter Anwendung, der auf seiner Lichteintrittsseite mit einem einen Zweitstrahler bildenden Streumedium homogener Transparenz und an seiner Lichtaustrittsseite mit einem kleinflaechigen Fotoempfaenger (6) versehen ist und dessen reflektierende Mantelflaeche der Brechzahl n eine Grenzflaeche fuer einen inneren Lichtleiter mit verminderten Brechzahl n' bildet.The invention relates to a photoelectrically operating receiver arrangement for the integral measurement of the average illumination intensity. The aim and object of the invention is to develop a cost-effective and interference-free receiver arrangement of homogeneous sensitivity for the integral measurement of the mean illuminance levels of large-area planes. According to the invention, a tapered, preferably frusto-conical light guide is used, which is provided on its light entrance side with a second medium scattering medium homogeneous transparency and at its light exit side with a kleinflaechigen Fotoempfaenger (6) and the reflective Mantelflaeche the refractive index n an interface for an inner Forming light guide with reduced refractive index n '.

Description

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VEB PENTACON DRESDENVEB PENTACON DRESDEN

Kama-unu Kinowerke Dresden, am 19·Ο5·1981Kama-unu cinema works Dresden, 19 · Ο5 · 1981

Titel der Erfindung Title of Erf in dun g

Empfängeranordnung zur integralen Messung der BeleuchtungsstärkeReceiver arrangement for the integral measurement of illuminance

Anwendungsgebiet der ErfindungA field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Empfängeranordnung zur integralen Messung der mittleren Beleuchtungsstärke beleuchteter Flächen.The invention relates to a receiver arrangement for the integral measurement of the average illuminance of illuminated areas.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen C characteristic of the known technical solutions

Zur Messung des Mittelwertes von Beleuchtungsstärkeverteilungen ist es bekannt, entsprechend dem geforderten Integrationsgebiet großflächige Fotoempfänger einzusetzen, die bei geforderter trägerheitsarmer Signal— erfassung geringe Anstiegs- und Abfallzeiten aufweisen müssen. Bekannte Einrichtungen dieser Art sind sehr kostenaufwendig. Der Ersatz dieser Meßeinrichtungen durch Kugelintegratoren, die mit kleinflächigen Fotoempfängern bestückt sind, bringen Probleme hinsichtlich der Kompliziertheit, der Störanfälligkeit und deren erheblichen Größe mit sich.In order to measure the mean value of illuminance distributions, it is known to use large-area photoreceivers in accordance with the required integration area, which have to have low rise and fall times when the signal acquisition required is low. Known devices of this type are very expensive. The replacement of these measuring devices by Kugelintegratoren, which are equipped with small-area photoreceptors bring problems in terms of complexity, susceptibility and their considerable size with it.

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Aim of the invention;

Mit der Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden.With the invention, these disadvantages are to be avoided.

Essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine störunanfällige Empfängeranordnung zur integralen fotoelektrischen Messung der Beleuchtungsstärke großflächiger Gebiete zu schaffen, die bei geringem Kostenaufwand eine homogene Empfindlichkeit aufweist.The object of the invention is to provide a störunanfällige receiver assembly for integral photoelectric measurement of the illuminance of large areas, which has a homogeneous sensitivity at low cost.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein sich verjüngender, vorzugsweise kegelstumpfartiger Lichtleiter Anwendung findet, der auf seiner Lichteintrittsseite mit einem einen Zweitstrahler bildenden Streumedium homogener Tranzparenz und an seiner Lichtaustrittsseite mit einem kleinflächigen Fotoempfänger versehen ist und dessen reflektierende Mantelflächen Grenzflächen zwischen Medien unterschiedlicher Brechzahl bilden. Entsprechend v/eiteren Erfindungsmerkmalen wird der Lichtleiter vorzugsweise von einem Hohlkörper mit einem Mantel aus anorganischem Glas bzw. transparenten Polymerisaten organischer Verbindungen wie z.B. Plexiglas oder Polystyrol gebildet und mit einem trägheitsarmen kleinflächigen Fotoempfanger ausgestattet.According to the invention, this object is achieved in that a tapered, preferably frusto-conical light guide is used, which is provided on its light entrance side with a second carrier scattering medium homogeneous Tranzparenz and at its light exit side with a small-area photoreceiver and whose reflective surfaces form interfaces between media of different refractive index , According to further features of the invention, the light guide is preferably formed by a hollow body with a shell of inorganic glass or transparent polymers of organic compounds, such as e.g. Plexiglas or polystyrene formed and equipped with a low-inertia small-area photoreceptor.

Durch die Möglichkeit der Herstellung der Empfängeranordnung als geschlossene Baueinheit wird eine Empfind— lichkeitsänderung infolge von Verschmutzungen der Grenzflächen der Lichtleitteile ausgeschlossen. Die Störanfälligkeit ist durch die Verwendung einer kleinflächigen Halbleiterfotodiode als Fotoempfänger sehr gering. Da der Lichtleiter mit den notwendigen Halterungen für den Zweit strahler sowie den Fotoerapf anger im Spritzgußverfahren hergestellt v/erden können, sind die IfeäLisierungs-The possibility of producing the receiver arrangement as a closed structural unit precludes a sensitivity change as a result of contamination of the interfaces of the light guide parts. The susceptibility is very low by the use of a small-area semiconductor photodiode as a photoreceiver. Since the light guide with the necessary mounts for the secondary emitters and the photo receptacle can be manufactured by injection molding, the Ievelation

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kosten der Empfängeranordnung minimal. Ausführungsbeispielcost the receiver assembly minimal. Ausführungsbeispie l

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der lichtelektrischem Messung der in der Filmebene einer fotografischen Kamera wirksamen Beleuchtungsstärke näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment in connection with the photoelectric measurement of the illuminance acting in the film plane of a photographic camera.

Um die Gesamtwirkung der durch die Belichtungsautomatik von fotografischen Kameras gebildeten Belichtungsparameter, Beleuchtungsstärke S in der Filmebene während der Belichtungszeit t zu erfassen, muß die effektive Belichtung H, H - j Edt, gemessen werden. Dazu kann die erfindungsgemäße Empfängeranordnung Anwendung finden.In order to detect the overall effect of the exposure parameters formed by the automatic exposure of photographic cameras, illuminance S in the film plane during the exposure time t, the effective exposure H, H -j Edt must be measured. For this purpose, the receiver arrangement according to the invention can be used.

Mit 1 ist ein Kameraobjektiv, mit 2 ein Schlitzverschluß und mit 3 eine Filmebene einer fotografischen Kamera bezeichnet. Ein Opal—Überfangglas 4 als Lichtstreumedium homogener Tranzparenz bildet einen Zweitstrahler, mit welchem die Lichteintrittsfläche eines kegelstumpfartigen und als Hohlkörper ausgebildeten Lichtleiters 5 abgeschlossen ist. Der Mantel des letzteren besteht vorzugsweise aus organischem Glas. Eine Si-Fotodiode 6 ist in eine Platte 7 eingelassen, mit welcher der Lichtleiter auf seiner Lichtaustrittseite abgeschlossen ist.1 denotes a camera lens, 2 a slot shutter, and 3 a film plane of a photographic camera. An opal-overlaid glass 4 as a light scattering medium homogeneous Tranzparenz forms a second radiator, with which the light entrance surface of a frustoconical and formed as a hollow body light guide 5 is completed. The jacket of the latter is preferably made of organic glass. A Si photodiode 6 is embedded in a plate 7, with which the light guide is completed on its light exit side.

Durch den Verschlußspalt wird das Opal-Überfangglas dem durch das Objektiv 1 tretenden Licht ausgesetzt und infolge seiner lichtstreuenden Wirkung zum Lambert'sehen Zweitstrahler. Die Beleuchtungsstärke,welche letzterer auf direktem Weg sowie über Reflexionen mit Winkelabhängigem Reflexionsgrad an den Grenzflächen zwischen" den optisch dünneren Medien (Luft) und den optisch dichteren Medium (Mantel des Lichtleiters 5) in der Empfängerebene erzeugt, wird von der trägheitsarmenThrough the shutter gap, the opal-overlaid glass is exposed to the light passing through the lens 1 and due to its light-scattering effect Lambert'sehen secondary radiator. The illuminance, which generates the latter in a direct way and via reflections with angle-dependent reflectance at the interfaces between the optically thinner media (air) and the optically denser medium (cladding of the light guide 5) in the receiver plane, is from the low-inertia

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kleinflächigen Si-Fotodiode 6 bewertet. In Abhängigkeit von der Lage des durch den Verschlußspalt beleuchteten jeweiligen Flächenelementes des ZweitStrahlers ändern sich die Winkelverhältnisse der Einstrahlung auf die с Fotodiode 6. Ohne den Lichtleiter 5 würde in unerwünschter Weise des cos ^ - Randabfall der Empfindlichkeit eintreten. Dieser Abfall wird jedoch durch die Ausnutzung der Winkelabhängigkeit des Reflexionsgrades der auf die Mantelflächen des Lichtleiters 5 auftreffenden Lichtstrahlen, des Abstandes und der effektiven Flächen des Zweitstrahlers 4 und des Empfängers kompensiert; es wird somit eine nahezu konstante Empfindlichkeit über das zu bewertende Gebiet erzielt.small area Si photodiode 6 evaluated. Depending on the position of the illuminated by the shutter gap respective surface element of the second radiator, the angular proportions of the radiation to the с photodiode 6. Without the light guide 5 would undesirably occur the cos ^ - edge drop of sensitivity. However, this waste is compensated by the utilization of the angular dependence of the reflectance of the incident on the lateral surfaces of the light guide 5 light beams, the distance and the effective areas of the secondary radiator 4 and the receiver; Thus, an almost constant sensitivity over the area to be evaluated is achieved.

Andere Ausführungsformen der Erfindung.sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So könnte anstelle des Lichtleiters 5 aus organischem Glas beispielsweise ein solcher aus anorganischem Glas oder transparenten Polymerisaten organischer Verbindungen bestehen. Ebenso ist eine andere als im Ausführungsbeispiel dargestellte Brechzahlfolge möglich, bei der Grenzflächenverhältnisse vorliegen, die eine Homogenisierung der Empfindlichkeit gestatten. Der kegelige Hohlkörperstumpf könnte auch durch einen pyramidalen Hohlkörperstumpf,das Opal-überfangglas 4. durch ein anderes geeignetes Streumedium ersetzt sein. Als Fotoempfänger ist jeweils ein solcher einzusetzen, dessen Reaktionsschnelligkeit der jeweiligen Meßaufgabe entspricht. Die Empfängeranordnung kann auf allen Gebieten der Intensitätsmessung im sichtbaren und unsichtbaren Spektralbereich Anwendung finden. Die Dimensionierung der Bmpfängeranordnung wird dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßt.Other embodiments of the invention are possible without departing from the scope of the invention. For example, instead of the optical waveguide 5 made of organic glass, such could consist of inorganic glass or transparent polymers of organic compounds. Likewise, a refractive index sequence other than that shown in the exemplary embodiment is possible, in which there are boundary surface conditions which permit a homogenization of the sensitivity. The conical hollow body stump could also be replaced by a pyramidal hollow body stump, the opal overlaid glass 4 by another suitable scattering medium. As a photoreceiver each is one to use, whose reaction speed corresponds to the respective measurement task. The receiver arrangement can be used in all fields of intensity measurement in the visible and invisible spectral range. The dimensions of the Bmpfängeranordnung is adapted to the particular application.

Claims

230532 3 Invention

1 receiver arrangement for intregalen measurement of illuminance with over a large area homogeneous sensitivity, characterized in that a tapered, preferably truncated cone-like light guide (5) is used, on its light entry side with a second radiator forming scattering medium homogeneous transparency (4) and at its light exit side is provided with a small-area photoreceiver (6) and whose reflective lateral surfaces form interfaces between media of different refractive index ·

2. A receiver arrangement according to item 1, characterized in that the light guide is formed by a hollow body with a jacket of transparent polymers of organic compounds or of inorganic glass.

3 receiver arrangement according to item 1, characterized in that preferably a low-inertia photoreceiver is used ·

4. Receiver arrangement according to item 1, characterized in that the optical waveguide, secondary radiator and photoreceiver form a hermetically sealed structural unit.

For this 1 sheet drawing ·