DE2529418A1 - LIGHTING DEVICE FOR THE GRID PLATE OF AN OPTICAL DEVICE - Google Patents
LIGHTING DEVICE FOR THE GRID PLATE OF AN OPTICAL DEVICEInfo
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Description
Patent- ai8j-#eanmelaung Anmelder: ETAT FRAHyAIS, vertreten durch den StaatsPatent ai8j- # eanmelaung Applicant: ETAT FRAHyAIS, represented by the State
minister für nationale Verteidigung, ParisMinister for National Defense, Paris
Beleuchtungseinrichtung für die Strichplatte eines optischen GerätesIllumination device for the reticle of an optical device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung für die Strichplatte eines optischen Gerätes. Die Strichplatte kann hierbei ein Strichgitter oder allgemein eine Zeichnung tragen, die dem vom Hauptlichtstrom des optischen Gerätes erzeugten Bild überlagert werden soll.The invention relates to a lighting device for the reticle of an optical device. the The reticle can have a line grating or generally a drawing that corresponds to that of the main luminous flux the image generated by the optical device is to be superimposed.
Bekanntlich sind zahlreiche optische Geräte wie Zielgeräte, Meßgeräte, Lesegeräte usw. mit derartigen Strichplatten ausgerüstet. Der Benutzer kann mit Hilfe dieser Strichplatte eine Achse auffinden, eine Messung durchführen oder allgemeiner einen beliebigen Hinweis entnehmen. Bei geringer Helligkeit werden die Angaben dieser Strichplatte schlecht erkennbar. Es ist in diesem Fall erforderlich, die Strichplatte zu beleuchten, um sie unter den bestmöglichen Bedingungen sichtbar zu machen. Je nachdem, ob die Strichplatte transparent ist und direkt im Hauptlichtstrom des optischen Gerätes angeordnetIt is known that there are numerous optical devices such as aiming devices, measuring devices, readers, etc. with such reticules equipped. With the help of this graticule, the user can find an axis and carry out a measurement or, more generally, from any reference. If the brightness is low, the information will be this Reticle difficult to see. In this case it is necessary to illuminate the graticule in order to underneath it to make the best possible conditions visible. Depending on whether the graticule is transparent and direct arranged in the main luminous flux of the optical device
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ist, oder ob sie undurchsichtig ist, also eine durchbrochene Zeichnung aufweist, und außerhalb des HauptIichtstromes angeordnet ist, erfolgt eine Beleuchtung der Strichplatte vom äußeren Umfang her oder von hinten,,or whether it is opaque, i.e. has an openwork drawing, and outside the main luminous flux is arranged, the reticle is illuminated from the outer circumference or from behind,
Bisherige Beleuchtungseinrichtungen der Strichplatten benutzen Glühfadenlampen. Diese haben den Nachteil großen Platzbedarfes, beschränkter Lebensdauer, beträchtlichen elektrischen Energieverbrauches und zeigen dem Benutzer ein Bild, das entweder nicht hell genug oder mit beträchtlichem Störlicht verbunden ist.Previous lighting devices for the reticle use filament lamps. These have the major disadvantage Space requirements, limited service life, considerable electrical energy consumption and show the user an image that is either not bright enough or is associated with significant glare.
Die Erfindung setzt sich eine verbesserte Beleuchtungseinrichtung zum Ziel, die auf keine Glühfadenlampe angewiesen ist, die Strichplatte stets mit ausreichender Helligkeit abbilden kann und kein Störlicht erzeugt.The invention aims at an improved lighting device that does not rely on a filament lamp is, the reticle can always display with sufficient brightness and does not generate any interfering light.
Hierzu geht die Erfindung aus von einer Beleuchtungseinrichtung für eine transparente, auf einer Seite eine Zeichnung tragende Strichplatte eines optischen Gerätes, in die von mindestens einer Lichtquelle Licht einfällt. Die Beleuchtungseinrichtung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, die ein Lichtbündel abgibt, das auf einen Kegel festen Winkels begrenzt ist, und durch Mittel, um dieses Licht aus der Strichplatte nur an deren Zeichnung austreten und mit dem HauptIichtstrom des optischen Gerätes mitlaufen zu lassen.To this end, the invention is based on a lighting device for a transparent drawing, on one side Carrying reticle of an optical device into which light is incident from at least one light source. The lighting device the invention is characterized by a light source that emits a light beam that is limited to a cone of a fixed angle, and by means of this light from the reticle only at their Exit drawing and with the main luminous flux of the optical Let the device run.
In einer speziellen Ausführungsform geht die Erfindung aus von einer Strichplatte in Porm einer Scheibe, in deren eine Stirnfläche der Hauptlichtstrom eintritt, in deren andere Stirnfläche die Zeichnung eingraviert ist und über deren Seitenfläche das Licht bündel von der Lichtquelle eintritt. Erfindungsgemäß ist der Kegelwinkel, auf den das Licht bündel begrenzt ist, so gewählt, daß der Auftreffwinkel eines in der Striohplatte laufenden Lichtstrahles aufIn a special embodiment, the invention is based on a reticle in the form of a disc, in which one end face the main luminous flux enters, in the other end face the drawing is engraved and above whose side face the light bundle enters from the light source. According to the invention, the cone angle to which the Light bundle is limited, selected so that the angle of incidence of a light beam running in the Striohplatte
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die nichtgravierten Zonen der beiden Stirnflächen stets größer ist als der Grenzeinfallwinkel des verwendeten Lichtes bei dem Strichplattenwerkstoff.the non-engraved zones of the two end faces is always greater than the critical angle of incidence of the light used in the case of the reticle material.
Gemäß weiteren Kennzeichen der Erfindung ist die Seitenfläche der Strichplatte bis auf die Zone, durch die das Licht von der Lichtquelle einfällt, poliert und metallisiert. Die Seitenfläche der Strichplatte kann durch ihre Gestalt das Licht in einen gravierten Bereich der Strichplatte konzentrieren.According to a further characteristic of the invention, the side surface of the reticle is except for the zone through which the Light from the light source is incident, polished and metallized. The side surface of the reticle can be through their Shape the light into an engraved area on the graticule.
In einer Abwandlungsform kann die Seitenfläche der Strichplatte bis auf die Zone, durch die das Licht von der Lichtquelle einfällt, mit einem deren Licht absorbierenden Überzug versehen sein.In a modified form, the side face of the reticle except for the zone through which the light from the light source falls, with a coating that absorbs its light be provided.
Um den äußeren Umfang der Strichplatte können mehrere Lichtquellen verteilt sein,und es können Mittel zur individuellen Speisung jeder Lichtquelle vorgesehen sein.Several light sources can be placed around the outer circumference of the reticle be distributed, and there can be funds for individual Supplying each light source can be provided.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform geht die Erfindung aus von einer außerhalb des Hauptlichtstromes des optischen Gerätes angeordneten Strichplatte. Erfindungsgemäß ist die Strichplatte auf der einen Stirnfläche mit einer lichtundurchlässigen Schicht bekleidet, die durch eine Zeichnung durchbrochen ist. !Ferner ist eine Lichtquelle nahe der anderen Stirnfläche angeordnet, die Licht durch die durchbrochene Zone der Schicht hindurch schickt, wobei eine halbreflektierende Scheibe quer zum Hauptlichtstrom in einem derartigen Winkel angeordnet ist, daß sie den Hauptlichtstrom durchläßt und das von der Lichtquelle durch die Strichplatte hindurchtretende Licht reflektiert.In a further special embodiment, the invention is based on an outside of the main luminous flux of the optical device arranged graticule. According to the invention, the reticle is on one end face with a opaque layer, which is broken up by a drawing. ! There is also a light source arranged near the other end face which sends light through the perforated zone of the layer, wherein a semi-reflective disc across the main luminous flux is arranged at such an angle that it transmits the main luminous flux and that of the light source light passing through the reticle is reflected.
Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind mehrere Lichtquellen vorgesehen, die durch ihre Anordnung die Zeichnung der Strichplatte grob nachzeichnen.According to a further feature of the invention, a plurality of light sources are provided which, by their arrangement, the Roughly trace the drawing of the graticule.
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Verschiedene Zonen der Strichplatte können mit Lichtquellen beleuchtet werden, die mit verschiedener Wellenlänge
arbeiten. Hierdurch können verschiedene Zonen der Strichplatte in verschiedenen Farben dargestellt werden.Different zones of the reticle can be illuminated with light sources with different wavelengths
work. This allows different zones of the reticle to be displayed in different colors.
Bei jeder Ausbildungsform der Erfindung können die Lichtquellen aus Elektrolumineszenz-Fotodioden bestehen.In each embodiment of the invention, the light sources can consist of electroluminescent photodiodes.
Gemäß weiterer Erfindung kann mit einer Einrichtung zur
Speisung jeder Elektrolumineszenz-Fotodiode eine Nachführeinrichtung
verbunden sein, die die Helligkeit jeder Fotodiode der Helligkeit des Hauptlichtstromes nachführt.According to a further invention, with a device for
Each electroluminescent photodiode is fed with a tracking device that tracks the brightness of each photodiode of the brightness of the main luminous flux.
Die Nachführeinrichtung kann einen im HauptIichtstrom des
optischen Gerätes angeordneten optischen Körper aufweisen und mindestens eine Meßfotodiode, die ein zu der im optischen
Körper gemessenen Helligkeit proportionales Signal
liefert.The tracking device can have an optical body arranged in the main luminous flux of the optical device and at least one measuring photodiode which produces a signal proportional to the brightness measured in the optical body
supplies.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen. Die Beschreibung erfolgt anhand der Zeichnungen« In diesen zeigt:Further characteristics and advantages of the invention emerge from the following description of various embodiments. The description is based on the drawings « In this shows:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung in seitlichem Schnitt 51 shows a first embodiment of the lighting device in side cut 5
Fig. 2 die Beleuchtungseinrichtung im Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 ;FIG. 2 shows the lighting device in section along the line 2-2 in FIG. 1; FIG.
Fig. 3 eine Abwandlungsform der ersten Ausführungsform
der Beleuchtungseinrichtung in Fig. 1 in seitlichem Schnitt >3 shows a modification of the first embodiment
of the lighting device in FIG. 1 in a lateral section>
Fig. 4 eine Nachführeinrichtung, die die Helligkeit der Beleuchtungseinrichtung der Bildhelligkeit des
optischen Gerätes nachführt} und
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optical device tracks} and
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Pig. 5 eine zweite Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung in seitlichem Schnitt.Pig. 5 shows a second embodiment of the lighting device in side cut.
Bei der ersten Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung (Fig. 1 und 2) "befindet sich die zu erhellende Strichplatte im Hauptlichtstrom (Ifeil l) des optischen Gerätes. Die Beleuchtungseinrichtung umfaßt eine Strichplatte 1. Sie hat die Form einer Scheibe, "besteht aus einem transparenten. Werkstoff, z.B. Glas, und "besitzt zwei ebene oder sphärische, senkrecht zur Richtung 1 angeordnete Stirnflächen 2 und 3· Ferner besitzt die Strichplatte eine zylindrische Außenseite oder Seitenfläche 4, die bis auf gewisse Zonen poliert und metallisiert ist. Auf der Stirnfläche 2, die der Stirnfläche 3, durch welche der Hauptliehtstrom eintritt, gegenüberliegt, ist eine Zeichnung 5 graviert, deren Bild dem Hauptbild, das vom Hauptlichtstrom des optischen Gerätes erzeugt wird, überlagert werden soll.In the first embodiment of the lighting device (Fig. 1 and 2) "is the reticle to be illuminated in the main luminous flux (Ifeil l) of the optical device. The Lighting device comprises a reticle 1. You has the shape of a disk, "consists of a transparent material, e.g. glass, and" has two planes or spherical, perpendicular to the direction 1 arranged end faces 2 and 3 · Furthermore, the reticle has a cylindrical Outside or side surface 4, which is polished and metallized except for certain zones. On the front face 2, that of the end face 3, through which the main light flow enters, opposite, a drawing 5 is engraved, the image of which is the main image, that of the main luminous flux of the optical device is generated, is to be superimposed.
Die Strichplatte 1 ist in einem Tragring 6 befestigt und zwar zwischen dessen Schulter 7 und einem Haltering 8. Durch den Tragring 6 gehen mehrere, quer zur Hauptachse verlaufende radiale Bohrungen 9, die gleichmäßig am Umfang verteilt sind und an den nichtmetallisierten Zonen der Seitenfläche 4 der Strichplatte 1 münden.The reticle 1 is fastened in a support ring 6 between its shoulder 7 and a retaining ring 8. A plurality of radial bores 9 extending transversely to the main axis and which are uniform on the circumference go through the support ring 6 are distributed and open at the non-metallized zones of the side surface 4 of the reticle 1.
In. den radialen Bohrungen 9 des Tragringes 6 sind Elektrolumineszenz-Potodioden 10 mit einer Leistung von einigen mW untergebracht, die an einen nicht dargestellten Speisekreis angeschlossen sind. Diese Dioden 10 sind in der lage, durch die nichtmetallisierten Zonen der Seitenfläche 4 in die Strichplatte 1 Licht einzustrahlen, und zwar in einem Lichtbundel, das auf einen Kegel kleinen und festen Winkels begrenzt ist. Bei dieser Anordnung erfährt jeder in die Strichplatte 1 eindringende Lichtstrahl eine Reihe aufeinander folgender Reflexionen und der Lichtstrahl kannIn. the radial bores 9 of the support ring 6 are electroluminescent potodiodes 10 housed with a power of a few mW, which is connected to a feed circuit, not shown are connected. These diodes 10 are able to through the non-metallized zones of the side face 4 in the reticle 1 to emit light, in a bundle of light, which on a cone small and fixed angle is limited. With this arrangement, each light beam penetrating into the reticle 1 experiences a row on top of one another following reflections and the light beam can
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aus der Strichplatte lediglich an der Zeichnung oder den Gravuren 5 der Stirnfläche 2 austreten. Der Kegelwinkel, auf den das von einer Diode 10 ausgehende Lichtbündel begrenzt ist, ist also so gewählt, daß der Auftreffwinkel^ eines beliebigen, in der Strichplatte laufenden Lichtstrahles des Bündels auf einen nicht gravierten Teil der Stirnflächen 2 oder 3 stets größer ist, als der Grenzeinfallwinkel des betrachteten Lichtes in den Strichplattenwerkstoff. emerge from the reticle only at the drawing or the engravings 5 of the face 2. The cone angle, to which the light beam emanating from a diode 10 is limited is, is therefore chosen so that the angle of incidence ^ of any light beam running in the reticle of the bundle on a non-engraved part of the end faces 2 or 3 is always greater than the critical angle of incidence of the observed light into the reticle material.
Durch diese Anordnung kann von den Dioden 10 ausgehendes Licht nur aus der Strichplatte 1 austreten, wenn es von den Gravuren 5 gestreut oder gebeugt wird. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu herkömmlichen Beleuchtungseinrichtungen mit Glühfadenlampen, bei denen sich dem Haupt-3-ichtstrom des optischen Instrumentes ein Störlicht überlagert, welches das beobachtete Bild verfälscht.By this arrangement, from the diodes 10 can go out Light only emerge from the reticle 1 when it is scattered or diffracted by the engravings 5. This is a essential difference to conventional lighting equipment with filament lamps, in which the main 3-ichtstrom the optical instrument is superimposed by an interfering light which falsifies the observed image.
In Fig. 3 ist eine Abwand lungs form der Beleuchtungseinrichtung nach Fig. 1 und 2 gezeigt. Bei dieser Abwandlungsform ist die Außenseite 11 der Strichplatte 1 nicht mehr zylindrisch, sondern sie stellt einen Teil einer Fläche zweiten Grades oder Quadrik dar, deren Brennpunkt F sich im Mittelpunkt der gravierten Stirnfläche 2 der Strichplatte 1 befindet. Auf diese Art wird in der Nähe des Brennpunktes F eine Konzentration des von den Dioden 10 ausgehenden Lichtes erzielt, was die Wirksamkeit der Beleuchtungseinrichtung verbessert, wenn die Gravuren 5 auf eine bestimmte Zone in der Nähe des Brennpunktes 11 beschränkt sind. Wenn sich diese Zone nicht im Zentrum der Stirnfläche 2 befindet, kann eine Seitenfläche vorgesehen sein, die von einer Quadrik abweicht, aber einen Brennfleck in der interessierenden Zone aufweist.In Fig. 3 is a Abwand treatment form of the lighting device according to Figs. 1 and 2 shown. In this modification, the outside 11 of the reticle 1 is no longer cylindrical, but it represents a part of a surface of the second degree or quadric, the focal point F of which is in the center the engraved face 2 of the reticle 1 is located. In this way, near the focal point F a concentration of the light emanating from the diodes 10 is achieved, which increases the effectiveness of the lighting device improved when the engravings 5 are limited to a certain zone in the vicinity of the focal point 11. if if this zone is not located in the center of the end face 2, a side face can be provided which is formed by a quadric deviates, but has a focal point in the zone of interest.
Die Beleuchtungseinrichtung nach Fig. 1 bis 3 kann noch zahlreiche Änderungen und Verbesserungen aufweisen. SoThe lighting device according to FIGS. 1 to 3 can still have numerous changes and improvements. So
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lassen sich große Helligkeitsänderungen in der Strichplatte 1 erzielen, indem die elektrische Speisung der Fotodioden z.B. mit Hilfe von Potentiometern geändert wird oder durch teilweises Zu- oder Abschalten von Dioden. In einigen Anwendungsfällen braucht die Beleuchtungseinrichtung nur eine einzige Fotodiode zu besitzen, wobei die Metallisierung der Außenfläche 4 oder 11 infolge der wiederholten Reflexionen an den Wänden der Strichplatte 1 eine nahezu gleichmässige Ausleuchtung der Gravierungen 5 ermöglicht.large changes in brightness can be seen in the graticule 1 by changing the electrical supply of the photodiodes e.g. with the help of potentiometers or by partial switching on or off of diodes. In some applications the lighting device only needs one To have a single photodiode, with the metallization of the outer surface 4 or 11 as a result of the repeated reflections enables an almost uniform illumination of the engravings 5 on the walls of the reticle 1.
Bei einer Verminderung der Helligkeit der Gravierungen 5 ist es auch möglich, die Metallbedeckung der Außenflächen 4 oder 5 durch eine Schicht zu ersetzen, welche das Licht der Fotodioden absorbiert, was das Polieren der Außenflächen 4 oder 11 überflüssig macht.If the brightness of the engravings is reduced 5 it is also possible to replace the metal covering of the outer surfaces 4 or 5 with a layer that absorbs the light the photodiode absorbs, which makes the polishing of the outer surfaces 4 or 11 superfluous.
Eine weitere Verbesserung der Beleuchtungseinrichtung ist schematisch in Fig. 4 gezeigt. Es handelt sich um eine Nachführeinrichtung, die die Helligkeit der Beleuchtungseinrichtung der Bildhelligkeit des optischen Gerätes nachführt. Die Bildhelligkeit wird durch übliche Mittel gemessen oder bevorzugt durch eine Meßfotodiode 12, die gegen die Seitenfläche eines optischen Körpers 13, wie z.B. einer Linse, anliegt, deren Außenfläche wie die Außenfläche der Strichplatte 1 bearbeitet ist, und die das im optischen Körper 13 gestreute Licht empfängt. Die Fotodiode 12 liefert ein zur Intensität des gemessenen Lichtes proportionales elektrisches Ausgangssignal, das auf einen Verstärker 14 aufgebracht wird, welcher eine Speiseeinrichtung 15 steuert, die zur Speisung einer oder mehrerer Sendefotodioden 10 dient, die an einer Strichplatte 1 angeordnet sind.A further improvement of the lighting device is shown schematically in FIG. 4. It is about a Tracking device that tracks the brightness of the lighting device to the image brightness of the optical device. The image brightness is measured by conventional means or, preferably, by a measuring photodiode 12 which opposes the side surface of an optical body 13, such as a lens, abuts, the outer surface of which is the same as the outer surface the reticle 1 is processed, and which receives the light scattered in the optical body 13. The photodiode 12 provides an electrical output signal proportional to the intensity of the measured light, which is applied to a Amplifier 14 is applied, which controls a feed device 15 to feed one or more Transmit photo diodes 10, which are arranged on a reticle 1, are used.
Eine zweite Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung betrifft die Beleuchtung einer lichtundurchlässigenA second embodiment of the lighting device relates to the lighting of an opaque one
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Strichplatte mit transparenter Zeichnung oder Gravur. Diese Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung umfaßt eine Strichplatte 16 aus Glas, die auf einer Stirnfläche mit einer lichtundurchlässigen Schicht 17 bedeckt ist, in welcher Gravuren 18 angebracht sind. An der anderen Stirnfläche der Strichplatte 16 ist eine Platte 19 angesetzt, in welcher eine Anzahl von Elektrolumineszenz-Fotodioden 20 so angeordnet ist, daß die Dioden die gravierte Zeichnung 18 grob nachzeichnen. Die gesamte Anordnung befindet sich außerhalb des Hauptlichtstromes L des optischen Gerätes in der Nähe einer halbreflektierenden Scheibe 21, die quer zum Hauptlichtstrom in einem bestimmten Winkel angeordnet ist. Das von den Fotodioden 20 ausgehende Licht durchquert die Strichplatte 16 und tritt an den Gravuren 18 aus, wird von der Scheibe 21 reflektiert und überlagert sich dem Hauptlichtstrom L, der die Scheibe 21 durchläuft.Reticle with transparent drawing or engraving. This embodiment of the lighting device includes one Reticle 16 made of glass, which is covered on one end face with an opaque layer 17 in which Engravings 18 are attached. A plate 19 is attached to the other end face of the reticle 16, in which a number of electroluminescent photodiodes 20 is arranged so that the diodes roughly trace the engraved drawing 18. The entire arrangement is located outside the main luminous flux L of the optical device in the vicinity of a semi-reflective disk 21 which is arranged transversely to the main luminous flux at a certain angle is. The light emanating from the photodiodes 20 passes through the reticle 16 and occurs at the engravings 18 off, is reflected by the pane 21 and is superimposed on the main luminous flux L which passes through the pane 21.
Wie bei den früher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung kann die elektrische Speisung· der Dioden 20 der Helligkeit des Hauptlichtstromes nachgeführt werden, indem eine Anordnung gemäß Fig. 4 hinzugeführt wird.As with the earlier described embodiments of the invention the electrical supply · of the diodes 20 can be adjusted to the brightness of the main luminous flux by an arrangement according to FIG. 4 is added.
Die elektrische Speisung der Dioden kann auch einzeln steuerbar sein, um die gravierte Zeichnung 18 ganz oder teilweise zu beleuchten. Schließlich können Dioden mit unterschiedlichen Leuchtspektren verwendet werden, um unterschiedliche Zonen der Zeichnung 18 mit unterschiedlichen Farben beleuchten zu können.The electrical supply of the diodes can also be individually controllable in order to completely or partially surround the engraved drawing 18 to illuminate. Finally, diodes with different luminous spectra can be used to produce different Drawing 18 zones with different To be able to illuminate colors.
Die verwendeten Elektrolumineszenz-Fotodioden haben neben dem Vorteil eines geringen elektrischen Energieverbrauches und hoher Zuverlässigkeit den weiteren Vorteil, ein praktisch monochromatisches Licht auszusenden, was die Probleme der Ausbildung und Herstellung der halbreflektierenden Scheibe und der anderen optischen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung beträchtlich vereinfacht.The electroluminescent photodiodes used have besides the advantage of low electrical energy consumption and high reliability the further advantage, a practical one to emit monochromatic light, eliminating the problems of design and manufacture of semi-reflective Disc and the other optical components of the lighting device considerably simplified.
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