DE1925683C2 - Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten einer rechteckigen Vorlage auf einer ebenen Vorlagenbühne in einem Projektionskopiergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit mehreren länglichen Leuchten mit jeweils zugeordneten, das von den Leuchten abgestrahlte Licht auf die Vorlage 'lenkenden Reflektoren zum Beleuchten einer rechteckigen Vorlage auf einer ebenen Vorlagenbühne in einem Projektionskopiergerät.

Bei einem Projektionskopiergerät tritt der Nachteil auf, daß, wenn die Vorlage gleichförmig über ihre Fläche ausgeleuchtet ist, sich infolge der Projektion durch ein Objektiv eine ungleichförmige Belichtung des Bildes ergibt. Infolge der Projektion durch das Objektiv wird nämlich die Lichtstärke in dem Bild derart verändert, daß die Lichtstärke von der Bildmitte gegen die Ränder nach einem Kosinus-Gesetz mit der vierten Potenz des Kosinus abnimmt.

In der DE-AS 12 36 321 ist bereits dieser bekannte Effekt bei einem Projektionskopiergerät erwähnt. Die dort beschriebene Beleuchtungsvorrichtung dient jedoch nicht dem Zweck, die durch diesen Kosinus Effekt entstehenen Nachteile zu beheben. Vielmehr wird bei dieser bekannten Vorrichtung die Vorlage völlig gleichmäßig ausgeleuchtet.

Aus der deutschen Patentschrift 8 62 402 war ebenfalls bereits eine Beleuchtungsvorrichtung für die Vorlagenbühne einer Reproduktionskamera bekannt, bei der mehrere längliche Leuchten mit jeweils .5 zugeordneten, das von den Leuchten abgestrahlte Licht auf die Vorlage lenkenden Reflektoren zum Beleuchten einer rechteckigen Vorlage auf einer ebenen Vorlagenbühne bekanntgeworden ist. Mit dieser Vorrichtung wird gleichfalls eine gleichmäßige Beleucntung der Vorlage erzielt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die eine gleichmäßige Beleuchtung der Bildebene ermöglicht, um so die mit dem Kosinus-Gesetz verbundenen Nachteil zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemLß dadurch gelöst, daß jeweils parallel zu den einander gegenüberliegenden Längsseitenkanten der Vorlage je eine Leuchte außerhalb des Bereichs der Vorlage derart angeordnet ist. daß das von jeder Leuchte abgestrahlte Licht unter einem kleineren Winkel als 90° zur Vorlagenebene auf die Vorlage auftrifft, und daß die Reflektoren das von der zugeordneten Leuchte auf sie auftreffende Licht derart auf die Vorlage reflektieren, daß jeweils die Intensität des reflektierenden Lichts von der angrenzenden Kante der Vorlage zu der gegenüberliegenden Kante abnimmt.

Gemäß der Erfindung v.:rd eine gleichmäßige Beleuchtung der Bildeben? ermjjriicht. Gleichzeitig wird eine hohe Lichtausbeute der verwendeten Lichtquellen erzielt.

Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung

gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand eines in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. I eine .Schnittansicht einer Leuchtenanordnung. die bei der Beleuchtungsvorrichtung verwendet wird. von der Seite.

F 1 g. 2 eine Schnittansicht der Lampenanordnung von einem Ende aus. und

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Leuchtenanordnung und einer die Vorlage tragenden Vorlagenbühne

Die Leuchtenanordnung ist in den Fig. I bis 3 näher dargestellt und is' so für die Bestrahlung eines diffus reflektierenden Vorlage D ausgelegt, daß das von einer Linse erzeugte Bild der Vorlage eine Strahlungsgleich mäßigkeit bis maximal 1% aufweist. Diese gleichmäßige Bildstrah.lung wird durch die rechtwinklige Anordnung von vier länglichen Lichtquellen L\, Li, Lj und U erreicht und durch die Verwendung zugeordneter Reflektoren R\< Ri, R} und R\ noch verbessert. Die Anordnung ist so gewählt, daß die Abhängigkeiten der Beleuchtungsstärke von der Linse, z. B. der Beleuchtungsstärkenabfall durch die Abschattung der optischen Apertur des Linsensystems und nach der vierten Potenz des

Kosinus-Gesetzes, kompensiert werden.

jede der vier linearen Lichtquellen, die als Leuchtstofflampen oder andere Gasentladungsröhren ausgebildet sein können, ist mit zwei mit Abstand zueinander angeordneten Reflektoren versehen, von denen einer elliptisch und/oder zylindrisch ist. Die radiometrischen Beziehungen der elliptischen und zylindrischen Reflektoren werden dazu benutzt, von einer die Vorlage tragenden Vorlagenbühne reflektiertes Licht auf eine Bildebene zu projizieren, auf der das Strahlungsbild eine nahezu vollkommene Bestrahlungsstärke aufweist.

Wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt, sind die Leuchten Lt. Z.2, Li und La entlang der Seiten eines Rechtecks angeordnet, das etwas größer als das durch die Vorlage D gegebene Rechteck ist. Die inneren Kanten der Reflektoren Rt, Ri, Ri und A₄. die parallel zu ihren zugehörigen Leuchten verlaufen, bilden ebenfalls die Seiten eines Rechtecks, wobei ihre inneren Kanten mit geringerem Abstand außerhalb der durch das Original gegebenen Seitenkanten liegen Mit dieser Anordnung werden die von jeder Leuchte abgestrahlten Lichtstrahlen so auf die Vorlage gerichtet, daß sie auf dieser mit unterschiedlichen, von 90 Grad verschiedenen Winkeln auftreffen. Diese Anordnung schließt daher ein direktes senkrechtes Auftreffen der Lichtstrahlen auf der Vorlage aus, wodurch eine übermäßige intensive Beleuchtungsstärke an den Kanten der Vorlage vermieden wird, die auftreten würde, wenn diese sich bis über die Lichtquellen erstrecken würden.

Mit Lichtquellen, die außerhalb der entspiechenden Kanten der Vorlage D angeordnet sind, ohne zusätzliche Vorrichtungen zum Richten der Lichtstrahlen der Lichtquellen würde das auf dem Original auftreffende Licht der Lichtquellen eine homogene Beleuchtungsstärke auf z. B. einer in der Bildebene angebrachten fotoleitenden Schicht bewirken. Die Intensität wäre jedoch ziemlich schwach, da ein großer Teil des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichts nicht das Original trifft. Die rechtwinklige Anordnung der außerhalb der äußeren Kanten der Vorlage angeordneten Leuchten bewirkt eine homogene Bestrahlung, die mit nur an zwei Kanten des Originals angeordneten Leuchten nicht erzielbar ist.

Um die homogene Beleuchtungsstärke zu erhöhen, und die auf die Vorlage D zu richtende Lichtmenge zu vergrößern, ist die Beleuchtungseinnchtung mit besonders geformten doppelreflcktierenden Flächen für jede der länglichen Leuchten vorsehen Diese Reflektorfiächen sind so ausgebildet. iiaß sie licht auf besondere Bereiche der zu beleuchtenden Vorlage richten, und so angeordnet, daß sich die auftreffenden Strahlen der einen Leuchte und ihres zugehörigen Doppelreflektors mit den auftreffenden Strahlen der gegenüberliegenden Leuchte und ihres zugehörigen Doppelreflektors überlappen. Diese reflektierenden Strahlen werden mit den von den Leuchten direkt auf die Vorlage abgestrahlten Strahlen vereinigt und bewirken eine gleichmäßigere homogene Beleuchtungsstärke auf der fotoleitenden Schicht in der Bildebene

leder der Reflektoren, von denen der Einfachheit halber hier nur der Reflektor R\ näher beschrieben wird, weist zwei reflektierende Flächen auf. Der Reflektor R\ Verfügt über eine erste Reflektorfläche R₃ mit einem flachen Abstandsteil 26 zwischen zwei Segmenten seiner Fläche, die eine gerade kreiszylindrische Form hat, wobei die Rotationsachse des Zylinders mit der Längsachse der Leuchte L\ zusammenfällt Die Reflektorflächen R₁, eine für jeden Reflektor der Beleuchtungseinrichtung, bilden die innere Begrenzung der vier zusammengefügten Reflektoren. Nach der Montage bilden die Flächen eine öffnung, durch die die von ein-m beleuchteten Original stammenden Lichtstrahlen auf eine Projektionslinse gerichtet werden können, um auf einer Bildebene abgebildet zu werden.

An der äußeren Kante der Reflektorflächen R_a ist eine zweite Reflektorfläche R_b angebracht, die die Form eines Ellipsenbogens mit ersten Brennpunkten, gezeigt am Punkt F auf der Geraden A] A₂, aufweist, die den Lichtstrahlweg zur benachbarten Seitenkante der Vorlage D darstellt. Die anderen Brennpunkte der elliptischen Fläche Rb fallen mit dem Punkt auf Lt. der die Lampenmittelachse darstellt, zusammen. Der Lichtstrahl At Ai wird durch Reflexion eines von der Leuchte Lt auf den Punkt At gerichteten Lichtstrahls gebildet. Ein weiterer Lichtstrahl der Lampe L, wird von der Reflektorfläche Rb am Punkt B-, auf die gegenüberliegende Kante der Vorlage D zu einem Punkt Bi reflektier;. Die Lichtstrahlen At Ai und S_t B-> schneiden sich im Brennpunkt F wobei in Wi· ichkeii die örtliche Anordnung des Brennpunktes den ur der Lichistrahlenschnittpunkte bestimmt. Andere Lichtstrahlen der Leuchte Lt, die zwischen den Punkten At und B< auf die Fläche Rb fallen, werden auf der Vorlage an Punkte reflek ert, die zwischen den Punkten A2 und B-> liegen.

In gleicher Weise wird jede Reflektorfläche Rb der Reflektoren R₂. Ri und Ra entsprechende Lichtstrahlen /4| Ai und Bt B₂ erzeugen, die zwischen sich Lichtstrahlen eingrenzen, die auf das Original reflektiert werden. Da die Längsachse der linearen Lichtquelle L\ gleichzeitig die Rotationsachse der zylindrischen Reflektorfläche Ra ist, werden die von der Lichtquelle abgestrahlten und auf dieser Reflektorfläche Rj auftreffenden Lichtstrahlen entlang unterschiedlicher Geraden auf der Vorlage gelenkt. Am Punkt G auf der Fläche R₃ auftreffendes Licht wird z. B. auf den Punkt Ai der Vorlage gelenkt. Ein weiterer Lichtstrahl der Leuchte Lt. der an einem Punkt £Ί auftr.fft. v,.rd zum Punkt Bi an der anderen Seitenkante des Originals gelenkt. Alle weiteren Lichtstrahlen, die zwischen den Punkten G und £Ί auf der Reflektorfläche R₃ auftretfen. werden auf die Vorlage zwischen den Punkten Ai und Bi reflektiert.

Das der inneren Kante der Beleuchtungseinrichtung nächste Segment der Fläche Fj reflektiert die auf ihm auftreffenden Lichtstrahlen auf die elliptische Fläche Rb anstatt sie direkt zur Vorlage zu lenken. So wird 1. B. ein Lichtstrahl, der im Punkt Gi auftrifft, /um Punkt B\ reflektiert und anschließend /um Punkt B₂ auf der Vorlage weiterreftektiert. In gleicher Weise wird das im Punk' Ht auftreffende Licht zuerst zum Punkt A reflektiert und danach zum Punkt A₂ weiterreflektiert.
A'iS dem Vorstehenden wurde klar, daß die Reflektorflächen R₃ und R_h die von der Leuchte L\ abgestrahlten Lichtstrahlen auf die Vorlage D zwischen beide äußere .Seitenkanten in sich überlappender Weise reflektiert. Das heißt, daß das von der Fläche R₃ reflektierte Licht auf das Original gerichtet wirü.

angefangen von einer mit der benachbarten Seitenkante der Vorlage zusammenfallenden Linie, nämlich der, die sich entlang der Kante, am Punkt A2 beginnend, erstreckt, dann das ganze Original überstreicht bis hin zur anderen Kante, wo es von einer am Punkt Bi beginnenden Linie begrenzt ist. Das von dem elliptischen Reflektor Rb reflektierte Licht wird auf die Vorlage zwischen diesen gleichen Linien gelenkt, die in den Punkten A2 bzw. Bi beginnen. Die Lichtstrahlen, die

von dem der benachbarlen Kante der Vorlage nächsten Segment der Fläche R_a reflektiert werden, werden auf die elliptische Fläche Rt, zurückgeworfen und verstärken das Licht, das bereits von der Leuchte U direkt auf diese Fläche geworfen wurde, und das von dem üußeren Segment der Fläche R₃ reflektierte Licht.

In gleicher Weise dient, wie in Fig.2 gezeigt, der Reflektor Ri zur Reflexion des Lichts der Leuchte Lt auf die Vorlage D. Die so reflektierten Lichtstrahlen iiberlappen sich mit den von den Reflektorflächen des Reflektors Ri stammenden Lichtstrahlen. In gleicher Weise wird auch das Licht von den Reflektoren /?2 und Ra durch Reflexion des von den Leuchten Li und L* stammenden Lichts in sich überlappenden Strahlenlinien auf die Vorlage gerichtet.

Die vier rechtwinklig angeordneten Leuchten, die außerhalb der Kanten der zu beleuchtenden Vorlage angeordnet sind, und besonders die speziell ausgebildeten Reflektorfläche;! fSr jcderidcr Rcfickiorcit und ihre relative Lage bewirken die Beleuchtung einer Vorlage in einer solchen Weise, daß die Objektbestrahlung nach cos⁴ oder anders kreisförmig symmetrisch zum Mittelpunkt der Fläche der Vorlage auftritt. Aus der Anordnung der Reflektorflächen wird klar, daß die Beleuchtungsrichtung einen sehr großen Teil der von den Lichtquellen abgegebenen Lichtstrahlung wirksam benutzt, so daß nur der durch Reflexionsverluste hinter den Leuchten selbst bedingte Strahlungsverlust auftritt. Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, daß die Anordnung der Leuchte eine cos⁴ —Beleuchtungsstärke bewirkt. Durch Einbau der gezeigten elliptischen Reflektoren Rb für jede der Leuchten wird das resultierende Beleuchiungsstärkenprofil für eine zu beleuchtende Vorlage in ein symmetrisches Profil geändert. Die Verwendung der geraden kreiszylindrischen Flächen R₁ erhöht die Wirksamkeit der Beleuchtungseinrichtung.

Jede der Lampen Lh Li₁ Lj und U ist mit einer elektrischen Speiseschaltung verbunden, die beispielsweise als Blitzlichtkfeis ausge!ii!d?i sein kann, der die Lampen nur während kurzer Zeitintervalle von z. B. inn {vHfcrrtcgLriinfieü einsshäUet· Bei dieser besonderen Anwendung ist dieses kurze Zeilintervall für die Blitzbelichtung einer sich bewegenden fotoempfindlichen Fläche mit der Vorlage Dgeeignet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Beleuchtungsvorrichtung mit mehreren länglichen Leuchten mit jeweils zugeordneten, das von den Leuchten abgestrahlte Licht auf eine Vorlage lenkenden Reflektoren zum Beleuchten einer rechteckigen Vorlage auf einer ebenen Vorlagenbühne in einem Projektionskopiergerät, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils parallel zu den einander gegenüberliegenden Längsseitenkanten der Vorlage (D) je eine Leuchte (U-Lj) außerhalb des Bereichs der Vorlage derart angeordnet ist. daß das von jeder Leuchte abgestrahlte Licht unter einem kleineren Winkel als 90' zur Vorlagenebene auf die Vorlage (D) auf trifft, und daß die Reflektoren (R -Ri) das von der zugeordneten Leuchte auf sie auftreffende Licht derart auf die Vorlage (D) reflektieren, daß jeweils die Intensität des reflektie renden Lichts von der angrenzenden Kante der Vorlage zu der gegenüberliegenden Kante abnimmt.

2. Bek-iichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (R₁-Ra) jeweils eine elliptisch-zylindrische Reflektorfläche (Rb) aufweisen, die so angeordnet ist, daß die Linie aller ersten Brennpunkte mit der Längsachse der zugeordneten Lichtquelle (Li-U) zusammenfällt und daß die Verbindungslinie aller zweiten Brennpunkte auf einer Linie (F) liegt, die durch die Schnittpunkte derjenigen von der Reflektorfläche reflektierenden Randstrahlen (A₁. A2. Bt. B2) gegeben ist, die zum einen auf die der Reflektorfl -he nächstliegenden Seitenkante und zum anderen auf dip der Reflektorfläche entfernt gegenüberliegende Seitenkante der Vorlage (D) auftreffen.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reflektor (R\ — Rt) einen sich an den elliptisch-zylindrischen Reflektorflächenteil (Rb) anschließenden kreisförmig zylindrischen Reflektorflächenteil (R₃) aufweist, dessen Kreismittelpunkte auf der Längsachse der zugeordneten Lichtquelle (Lt — U) liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmig zylindrische Reflektorflächenteil (Ri) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß Licht der Lichtquelle (Lt-U) von einem ersten Umfangsteil (Ct-Et) in einer direkt auf die Vorlage (D) gerichteten Richtung und von einem zweiten Umfangsteil (G\ — H\) in einer nach Reflex on an dem elliptisch zylindrischen Reflektorflächenteil (Rb) auf die Vorlage gerichteten Richtung reflektiert wird.