DD287327A5 - Pupillenlichtmodulator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pupillenlichtmodulator mit dem der Lichtfusz in einem Beleuchtungssystem raeumlich und zeitlich moduliert werden kann. Er umfaszt zwei im Strahlengang unmittelbar hintereinander angeordnete Blenden, wovon die eine fest und die andere beweglich gelagert ist. Durch die erfindungsgemaesze Anordnung von lichtdurchlaessigen und lichtundurchlaessigen Sektoren auf den Blenden ist es moeglich den Lichtstrom in zwei Teilpupillen im Gegentakt zu modulieren. Dabei wird eine sehr hohe Taktfrequenz, Gleichmaeszigkeit und Reproduzierbarkeit erreicht.{Pupillenlichtmodulator; Beleuchtungssystem; Blende; Sektor, lichtdurchlaessig; Sektor, lichtundurchlaessig; Teilpupillen; Gegentakt; Taktfrequenz; Gleichmaeszigkeit; Reproduzierbarkeit}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Pupillenlichtmodulator mit dem der Lichtfluß in einem Beleuchtungssystem örtlich und zeitlich moduliert werden kann.

Sie ist anwendbar in Geräten nach dem Zweistrahlverfahren mit Meß- und Referenzstrahl, sowie in Abbildungssystemen als Pupillenlichtmodulator für Meß- und Fokussierzwecke.

Charakteristik dos bekannten StanrKs der Technik

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Lösunger, uekannt mit denen es möglich ist den Lichtstrom in einem Beleuchtungssystem zu modulieren. Kennzeichnend für die Vielfalt der Lösungen sind die hierfür verwendeten unterschiedlichen Bezeichnungen (Chopper, Verschluß, Unterbrecher, Lichtmühle, Zerhacker, Schalter, Wechsellichtanordnung, Modulator, Regler u.a.).

Bekannt ist eine Wechsellichtanordnung bei der im Strahlengang eine drehende mehrflügelige Sektorscheibe jeweils ein Strahlenbündel abc· leckt, während das andere freigegeben wird. (DD 34636) Eine andere Lör jng stellt eine Chopperscheibe dar, mit Bohrungen die auf einem mittleren und eirem inneren Radius jeweils phasenverschr ben verteilt sind wodurch der Durchtritt von Referenz- und Meßstrahl im Wechsel realisiert wird. (DE 2350004) b'ine Lösung in der der Lichtunterbrecher als Band ausgebildet ist wurde in der DE 1013443 beschrieben. Mit zwei nebeneinanderliegenden Reihen rechteckiger und um ihre Länge gegeneinander versetzter Lichtdurchlaßöffnungen gibt das Band abwechselnd den einen oder den anderen der nebeneinanderliegenden Lichtbündel frei.

Die Gemeinsamkeit der beschriebenen Lösungen besteht in der Modulation des Strahlenbündels mit jeweils einer Öffnung. Je größer die Anzahl solcher lichtdurchlässigen Öffnungen auf dem Blendenkörper ist, desto höher ist zwar die mögliche Modulationsfrequenz bei gleicher Drehzahl aber desto geringer ist die hindurchtretende Lichtmenge. Bei einer hohen Forderung nach Schaltgeschwindigkeit, Reproduzierbarkeit und Gleichmäßigkeit des Vorganges, sowie Stabilität der Phasenlage entstehenden konstruktive Konflikte bezüglich der Größe des Blendenkörpers der Fdrtigungsgenauigkait und der mechanischen Stabilität.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es mit einfachen Mitteln einen Lichtstrom mit hoher Taktfrequenz räumlich und zeitlich zu modulieren.

Darlegung des Wesens der Erf indung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pupillenlichtmodulator zu schaffen, mit dem bei hoher Taktfrequenz eine gleichmäßige und reproduzierbare Modulation erreicht wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Pupillenlichtmodulator mit zwei zueinander parallel angeordneten Blenden, wobei eine fest und die andere beweglich gelagert ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine der beiden Blenden eine bestimmte Anzahl gleichgroßer lichtundurchlässiger und lichtdurchlässiger Sektoren aufweist, die zentralsymmetrisch auf der Blende angeordnet sind und die andere Blende eine Teilerlinie aufweist, die bei Anordnung des Pupillenlichtmodulators in einem optischen Strahlengang die Pupille in zwei Teilpupillen aufteilt, und zu der lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Sektoren der beiden Blenden in einer Teilpupille vollständig überlappen, so daß diese Teilpupille halbdurchlässig ist, während in der anderen Teilpupille die lichtdurchlässigen Sektoren der anderen Blende abgedeckt werden, so daß diese Teilpupille lichtundurchlässig ist. Von Vorteil ist die Ausführung der Blenden als Scheiben mit einer Teilerlinie die gleich der Halbierenden ist oder eine Kreislinie darstellt. Günstig ist auch eine Variarte mit Hohlzylindern als Blenden oder Endlosbändern.Das Wesen der Erfindung ist η der Vielzahl der lichtdurchlässigen Sektoren der Blenden, die wesentlich kleiner als der zu modulierende Pupillenteil ist, und deren Anordnung begründet. Dadurch decken in dem einen Pupillenteil die entsprechenden lichtundurchlässigen Sektoren der beweglich gelagerten Blende die lichtdurchlässigen Sektoren der fest gelagerten Blende ab, während in dem anderen Pupilionteil die betreffenden lichtdurchlässigen Sektoren beider Blenden in Überdeckung gebracht werden. Die Taktfrequenz kann dadurch außer durch die Drehzahl auch durch die Zahl der Sektoren verändert werden. Jede Teilpupille wird bei einer Umdrehung bzw. einem Umlauf der beweglichen Blende halbsoviel mal ausgeleuchtet wie lichtdurchlässige Sekto: en auf einer Blende vorhanden sind. Dabei kann jeweils der halbe Lichtstrom, der auf die Teilpupille auftrifft, diese passieren.

Der besondere Vorteil dieser Lösung besteht neben der Erreichbarkeit extrem hoher Modulationsfrequenzen in der genauen Reproduzierbarkeit, da sich ein Öffnungsfehler nur mit 1 :Anzahl der Sektoren auswirkt.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher läutert werden.

Fig. 1 a: eine zentralsymmetrische Blendenscheibe, Fig. 1 b: eine spiegelsymmetrische Blendenscheibe, Fig. 1 c: eine ringförmig geteilte Blendenscheibe, Fig. 2: zeitlicher Öffnungsverlauf, Flg. 3 a: zentralsymmetrischer Blendenzylinder, Flg. 3 b: radial geteilter Blendenzylinder und Fig. 4: Bandblondon.

In einem ersten Ausführungsbeispiel umfaßt der erfindungsgemäße Pupillenlichtmodulator eine zentralsymmetrische Blendenscheibe 1 (Fig. 1 a) und spiegelsymmetrische Blendenscheibe 2 (Fig. 1 b). Dabei weist die zentralsymmetrische Blendenscheibe 1 zwölf lichtdurchlässige und zwölf lichtundurchlässige gleichgroße Sektoren auf, die zentralsymmetrisch angeordnet sind. Bei der spiegelsymmetrischen Blendenscheibe 2 sind Sektoren gleicher Anzahl und Breite spiegelsymmetrisch zur Halbierenden 4 angeordnet. Zur Pupillenlichtmodulation werden die beiden Blendenscheiben (1,2) bekannterweise unmittelbar hintereinander in die Eintrittspupille eines Beleuchtungssystems eingebracht, so daß ihre Mittelpunkte auf der optischen Achse der Seleuchtungssystems liegen. Dabei ist die spiegelsymmetrische Blendenscheibe 2 ortsfest angeordnet, während sich die zentralsymmetrischd Ulendenscheibe 1 um ihren Mittelpunkt dreht. Die Halbierende (Teilerlinie) der spiegelsymmetrischen Blendensr' eibe 2 teilt die Pupille in zwei Halbpupillen. Im Wechsel wird nun eine Halbpupille abgedunkelt, während die anderb Halbpupille den halben auf sie auftreffenden Lichtstrom passieren läßt. Fig. 2 zeigt den zeitlichen Öffnungsverlauf für die beiden Bereiche seitlich der Haibierenden 4. Zum Zeitpunkt T = 0 ist der erste Halbpupillenbereich vollständig geöffnet. Die mit der Vollinie dargestellte Kurve zeigt das mit maximaler Amplitude an, während die mit e iner gestrichelten Linie dargestellte Kurve den gleichzeitigen Verschluß der anderen Halbpupille mit Null anzeigt. Mit fortschreitender Zeit ändern sich die Verhältnisse gegensinnig linear über den gleichen Öffnungszustand bis zum entgegengesetzten Zustand.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel umfaßt der Pupillenlichtmodulator die im ersten Ausführungsbetapiel beschriebene zentralsymmetrische Blendenscheibe 1 (Fig. 1 a) und eine ringförmig geteilte Blendenscheibe 3 (Fig. 1 c). Unabhängig davon, welche der beiden Blendenscheiben um ihren Mittelpunkt gedreht wird erfolgt eine Pupillenlichtmodulation über zwei Pupillenteile, die durch die Kreislinie 5 voneinander getrennt sind.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung dos Pupillenlichtmodulators werden die beiden Blenden durch einen zentralsymmetrischen Blendenzylinder 6 (Fig.3a) und einen radial geteilten Blendenzylinder 7 (Fig.3b) verkörpert. Bei axialer Montage erfolgt die gegensinnige Modulation der Bereiche vor und unter der Mantellinie 8. Für bestimmte Anwendungsfälle ist auch die Verwendung von Bandblenden vorteilhaft. Entsprechend den bereits beschriebenen Ausführungsformen sind auf einer ersten Bandblende 9 lichtdurchlässige und lichtundurchlässige gleichgroße Sektoren im Wechsol gleichmäßig angeordnet während die zweite Blende entweder eine quergeteilte Bandblende 10 oder längsgeteilte Bandblende 11 ist.

Claims (6)

1. Pupillenlichtmodulator mit zwei zueinander parallel angeordneten Blenden, wobei die eine fest und die andere beweglich gelagert ist, gekennzeichnet dadurch, daß eine der beiden Blenden eine bestimmte Anzahl gleichgroßer lichtundurchlässiger und lichtdurchlässiger Sektoren aufweist, die zontralsymmetrisch auf der Blende angeordnet sind und die andere Blende eine Teilerlinie aufweist, die bei Anordnung des Pupillenlichtmodulators in einem optischen Strahlengang die Pupille in zwei Teilpupillen aufteilt, und zu der lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Sektoren so angeordnet sind, daß sich die lichtdurchlässigen Sektoren der beiden Blenden in einer Teilpupille vollständig überlappen, so daß diese Teilpupille halbdurchlässig ist, während in der anderen Teilpupille die lichtdurchlässigen Sektoren der einen Blende von den lichtundurchlässigen Sektoren der anderen Blende abgedeckt werden, so daß diese Teilpupille lichtundurchlässig ist.

2. Pupillenlichtmodulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Blenden Scheiben sind, wobei eine der beiden um die gemeinsame Achse drehbar gelagert ist.

3. Pupillenlichtmodulatcr nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilerlinie der Halbierenden der fest gelagerten Blende entspricht.

4. Pupillenlichtmodulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Blenden Hohlzylinder sind, wobei einer um die gemeinsame Achse drehbar gelagert ist.

5. Pupillenlichtmodulator nach Anspruch 2 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilerlinie eine Kreislinie ist.

6. Pupillenlichtmodulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Blenden Endlosbänder sind.