DE2558788C3

DE2558788C3 - Beleuchtungsvorrichtung mit einer Anordnung relativ kleiner Lichtquellen

Info

Publication number: DE2558788C3
Application number: DE19752558788
Authority: DE
Inventors: Lawrence Walter Peekskill N.Y. Grunberger (V.St.A.)
Original assignee: Izon Corp
Current assignee: Izon Corp
Priority date: 1974-12-26
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1979-07-26
Also published as: FR2296201B1; NL7515092A; DE2558788B2; BE837136A; JPS51128545A; DE2558788A1; FR2296201A1; GB1538233A

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Anordnung relativ kleiner Lichtquellen zur Ausleuchtung bestimmter Bereiche auf einer Fläche.

Aus der DE-OS 22 19 636 ist eine Lichtrohranordnung mit Bündeln von Lichtrohren bekannt, welche Licht von einer gemeinsamen Quelle längs eines mehrfachen Weges zu Stellen leitet, die den Zeichenstellen im Zeichenmuster auf einer Mikrokarte entsprechen. Diese Lichtrohre oder Lichtleiter 22 bestehen aus geeignetem Kunststoff oder Lichtleitfaser-Material mit inneren Reflexionseigenschaften und weisen eine Vielzahl lichtleitender Arme auf, die jeweils an Stellen

von Zeichen in dem Zeichenmuster enden. Diese Beleuchtungsvorrichtung arbeitet durchaus zufriedenstellend, sie ist jedoch relativ kompliziert herzustellen und auch relativ dick.

Ferner ist aus der DE-OS 23 59 106 eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Anordnung kleiner Lichtquellen bekannt, welche ebenfalls aus mehreren Lichtröhrchenelementen besteht, welche in Mulden der unteren Fläche einer transparenten Plastikplatte liegen und von außen beschichtet sind, um eine innere Totalreflexion zu erzeugen. Auch diese Beleuchtungsvorrichtung arbeitet zufriedenstellend, sie ist jedoch recht aufwendig in der Herstellung, da zunächst die verschiedenen Lichtleiterröhrchen hergestellt und dann die verschiedenen Lichtröhrchen auf verschiedene Länge gebracht werden müssen, weil ihre Lichtaustrittsenden genau mit den Mikroteilbildern eines Mikrofilms oder einer Mikrokarte ausgerichtet sein müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach und unter geringem Kostenaufwand herzustellende flache Beleuchtungsanordnung mit einer Anzahl von Lichtquellen zu schaffen, die klein sind im Verhältnis zur Ausdehnung der Anordnung und die es ermöglichen, auf einer Fläche vorbestimmte Bereiche auszuleuchten.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art gelöst durch ein blattförmiges Substrat mit entsprechend den zu beleuchtenden Bereichen angeordneten Löchern, auf das ein erster Überzug aus einem transparenten Material eines ersten Brechungsindex aufgebracht ist, der auch die Wandung der Löcher bedeckt, und durch einen zweiten Überzug, der auf den ersten Überzug aufgebracht ist und aus einem transparenten Material mit größerem Brechungsindex als der erste Überzug besteht und der an Luft grenzt, so daß in die Kanten dieses blattförmigen Verbundkörpers eingestrahltes Licht durch mehrmalige Totalreflexion aus den Löchern abgestrahlt wird.

Die Erfindung weist eine erstaunliche Vielzahl von Vorteilen auf:

Zunächst ist der Vorteil zu nennen, daß die gesamte Beleuchtungsvorrichtung äußerst flach ist, nämlich genau so flach wie das blattförmige Substrat einschließlich des dünnen Überzuges. Hinzu kommt der Vorteil, daß diese Beleuchtungsvorrichtung und insbesondere die genaue Lage der Löcher relativ zueinander einfach herzustellen ist, da die Relativanordnung der Löcher zueinander durch Stifte eines Prägestempels oder einer Gießform bestimmt ist und sämtliche Löcher in einem einzigen Arbeitsvorgang herstellbar sind.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Überzüge an ihren Lichtaustrittsseiten glatte, zur Lochachse senkrechte Oberflächen auf, so daß das Licht annähernd senkrecht aus ihnen austritt. Diese Ausführungsform der Erfindung eignet sich insbesondere zur einzelnen und gleichmäßigen Ausleuchtung von auf einer Fläche an vorbestimmten Positionen verteilten Mikrobildern mit einer Ausdehnung von der Größenordnung 10-' mm².

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung weisen die Überzüge an ihren Lichtaustrittsseiten leicht aufgerauhte, streuende Oberflächen auf.

Dieser gewünschte Streueffekt kann auch, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, durch eine konvexe Ausbildung der Oberfläche der Überzüge an ihren Lichtaustrittsseiten erzielt werden.

Diese Ausbildungsformen der Erfindung mit streuenden Lichtaustrittsenden, also mit Lichtquellen die Lichtkegel mit relativ großem Kegelwinkel aussenden, eignen sich ganz allgemein zur gleichmäßigen Ausleuchtung einer gesamten Fläche, welche in der Nähe der Beleuchtungsanordnung angeordnet ist Zu diesem gewünschten gleichmäßigen Ausleuchtungseffekt einer gesamten Fläche ist der Kegelwinkel der austretenden Lichtbüschel abgestimmt auf die Anzahl der Lichtquellen und auf den Abstand der auszuleuchtenden Fläche.
Das Substrat kann lichtundurchlässig sein.

ίο Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist das Substrat zusätzlich zu den Löchern, welche Überzüge enthalten, weitere Löcher auf, durch welche mit kurzbrennweitigen Linsen verteilte Mikrobilder der beleuchteten Fläche aufgenommen werden können.

Diese Weiterbildung der Erfindung schafft somit eine äußerst flache Lichtquelle, welche in dem flachen Zwischenraum zwischen einer zu fotografierenden Fläche und dem Aufzeichnungsträger angeordnet werden kann, auch wenn dieser Zwischenraum nur etwa

id 1 cm Tiefe hat. Dabei wird von der Beleuchtungsvorrichtung die zu fotografierende Fläche direkt von vorne beleuchtet, so daß kein Glanzwinkel erzeugt wird, welcher auf dem Aufzeichnungsträger unerwünschte Lichtfläche oder Überbelichtungen erzeugen könnte.

2^r) Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann das Substrat lichtdurchlässig sein und an seiner Oberfläche einen lichtundurchlässigen Überzug aufweisen, welcher sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Substrats miteinander fluchtende Aus-

)o sparungen zur Abbildung eines Objekts durch die Beleuchtungsvorrichtung hindurch aufweist.

Die beiden durchsichtigen Überzüge können die Löcher zweckmäßigerweise ausfüllen.
Es ist jedoch auch möglich, die Beleuchtungsvorrich-

F) tung so auszugestalten, daß die beiden transparenten Überzüge die Löcher nicht vollständig ausfüllen, wodurch innerhalb jeden Loches in dessen zentraler Längsachse ein länglicher und im allgemeinen zylindrischer Hohlraum gebildet wird.

4(i Die Eingänge an der genannten Oberfläche der Löcher können leicht abgeschrägt sein.

Nach einer anderen, unabhängigen Lösung ist die flache Beleuchtungsvorrichtung gekennzeichnet durch ein blattförmiges Substrat, in welches Licht einführbar

•t. ist, und durch in der Nähe der zu beleuchtenden Bereiche in das Substrat eingeprägte oder beim Gießen ausgebildete Hohlräume, welche dem eingeführten Licht zugewandte reflektierende Flächen bilden, die das auffallende Licht aus dem blattförmigen Substrat

•so herausreflektieren.

Diese erfindungsgemäße Lösung schafft nicht nur eine besonders flache Beleuchtungsvorrichtung mit einer Anordnung kleiner Lichtquellen, sondern erlaubt überdies noch diese besonders kostengünstige Herstel-

V) lung der Beleuchtungsvorrichtung, da ein einziger Prägevorgang zur Herstellung sämtlicher reflektierender Flächen ausreicht.

Das Substrat kann auf seinen beiden Flächen einen Überzug mit kleinerem Brechungsindex aufweisen.

W) Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die reflektierenden Flächen im wesentlichen plan und so geneigt, daß das auffallende Licht im wesentlichen senkrecht aus dem Substrat heraus reflektiert wird. Diese Ausführungsform der Erfindung eignet sich

hi insbesondere zur Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung zur einzelnen und gleichmäßigen Ausleuchtung von auf einer Fläche an vorbestimmten Positionen verteilten Mikrobildern mit der Ausdehnung von der

Größenordnung 10-' mm².

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung können die reflektierenden Flächen gekrümmt sein, sie können aber auch aufgerauht sein. Diese Weiterbildung der Erfindung weist den Vorteil auf, daß die vielen ■-, kleinen Lichtflecke Bereiche einer in der Nähe angeordneten Fläche ausleuchten können, welche wesentlich größer als die Lichtquellen selber sind. Es ist deshalb möglich, mit dieser Beleuchtungsvorrichtung eine etwa parallel zu ihr angeordnete Fläche völlig ι ο gleichmäßig auszuleuchten. Da die Beleuchtungsvorrichtung selber aus einem durchsichtigen Material besteht, kann durch sie hindurch, mit Ausnahme an den Stellen der reflektierenden Flächen, die gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche abgebildet werden. Diese Ausführungsform der Erfindung eignet sich somit insbesondere für die Verwendung von Kopiermaschinen, und auch gerade dann, wenn der Abstand zwischen der Vorlage und dem Aufzeichnungsmedium lediglich etwa 1 cm beträgt.

Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den Ansprüchen in Verbindung mit der Zeichnung und der Beschreibung hervor.

Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise schematische Darstellung eines im allgemeinen rechtwinkeligen Substrats, welches eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, welche eine Anordnung von punktförmigen Lichtquellen bilden,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Substrat der Fig. 1, welcher eine typische Beschichtungs- oder 3» Überzugskonfiguration zeigt, welche einer typischen öffnung zugeordnet ist,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2 eines Ausführungsbeispiels,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines dritten y> Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 5 einen teilweisen Querschnitt durch die F i g. 4,

F i g. 6 eine teilweise perspektivische Ansicht einer in F i g. 5 gezeigten reflektierenden Fläche in vergrößertem Maßstab,

F i g. 7 eine teilweise schematische Draufsicht auf eine Konstruktion, welche Licht in die in Fig.4 gezeigte Ausführungsform führt,

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht der zusammengesetzten Konstruktion der F i g. 7,

F i g. 9 eine teilweise schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Beleuchtung des Randes eines Blattes oder einer Schicht,

Fig. 10 eine Ansicht längs des Schnittes 12-12 der Fig.9,

F i g. 11 ein Verfahren zur Kopplung eines Lichtstrahles an bzw. in ein Laminat von Streifen, welches wiederum Licht in die Ausführungsform der Figur leitet

In F i g. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 im allgemeinen ein Substrat, welches eine rechteckige Form hat und aus einem starren oder steifen Material besteht Das Blatt oder Substrat trägt das Bezugszeichen 12 und weist eine Vielzahl von Öffnungen oder Löcher 14 auf, welche sich vollständig durch das Substrat erstrecken und eine im allgemeinen regelmäßi- μ ge Anordnung bilden. Diese Anordnung ist im allgemeinen rechtwinklig. Wie man in Fig.2 sieht, ist das Substrat 12 auf einer Seite mit einer Schicht 16 überzogen, welche aus transparentem Material besteht und einen ersten Brechungsindex aufweist. Die Schicht 16 erstreckt sich vollständig über die Oberfläche des Substrats 12 und erstreckt sich in das Innere der Löcher 14 hinein, so daß es die Seiten im Innern überzieht, wie die Figur es zeigt. Ein zweiter Überzug 18 ist auf dem ersten Überzug 16 angeordnet. Der zweite Überzug 18 erstreckt sich gleich weit wie der erste Überzug 16 und erstreckt sich somit auch in die Löcher 14 hinein. Falls es erwünscht ist, kann eine Abschrägung oder Abrundung 20 am oberen Eingang eines jeden Loches 14 vorgesehen sein. Die Überzüge 16 und 18 sind im wesentlichen parallel zueinander und, falls am Eingang eines jeden Loches eine Abschrägung 20 vorgesehen ist wird dadurch eine Vertiefung 22 an der Oberseite eines jeden Loches definiert, welche einen Durchmesser Di hat.

Die endbearbeitete Oberfläche an den Seiten der Löcher 14, die Oberfläche der abgeschrägten Abschnitte 20 und die Oberfläche des Substrats 12 haben vorzugsweise eine Rauhigkeit, deren quadratischer Mittelwert 0,1 Mikron nicht übersteigt. Diese Oberflächen sollten so glatt als irgend möglich sein. Der erste Überzug 16 ist üblicherweise eine Schicht aus klarem Polymer mit einem relativ niedrigen Brechungsindex n\ und mit einer Dicke zwischen 1 und 10 Mikron.

Die äußere Oberfläche des Überzugs 16 ist glatt wobei die örtliche Rauhigkeit innerhalb von 100 Ä liegt Der zweite Überzug 18 besteht typischerweise aus einem klaren Polymer, welches jedoch einen relativ höheren Brechungsindex n2 hat. Der zweite Überzug kann nach dem Verfahren aufgebracht werden, wie es ir den US-PS 32 88 728 und 33 42 754 beschrieben ist deren Inhalt hiermit zum Inhalt der vorliegender Anmeldung gemacht wird. Bei einem solchen Beispie kann der erste Überzug 16 aus Poly(methylmethacrylat] bestehen, welches einen Brechungsindex n\ von etws 1,491 hat.

Wie die Pfeile es anzeigen, wird Licht, welches in der Randbereich des Überzugs 18 eingetreten ist, inner reflektiert und breitet sich aus, bis es auf einen dei gekrümmten äußeren Abschnitte des Überzugs irr Bereiche der Vertiefung 22 auftrifft. Die Reflexion ar der Innenseite führt dazu, daß das Licht nach unten ir die Löcher 14 und im wesentlichen parallel zu derer Längsachsen weitergeleitet wird.

In den F i g. 3 ist eine Modifikation dargestellt, be welcher der zweite Überzug so dick ist, daß weniger ah das gesamte Volumen der öffnung 14 von den beider Überzügen ausgefüllt wird, im Unterschied zur F i g. 2 bei welcher dieses Volumen ausgefüllt ist Das Ergebnii ist ein längliches und im allgemeinen zylindrisches Locr 24, welches im wesentlichen koaxial zur Längsachse de< Loches ist. Es ist wiederum eine Vertiefung oberhalt jedes Loches vorhanden, welche das Bezugszeichen 2( trägt, ähnlich wie die Vertiefung 22 der Ausführungs form der F i g. 2. Anstatt abgeschrägter Abschnitte wit in Fig.2, sind die Schulterabschnitte im Bereich dei Grenzflächen der einen Oberfläche des Substrats 12 unc der Löcher 14 quadratisch, und sie tragen dai Bezugszeichen 28.

Eine typische Anordnung gemäß der Erfindung ist ii den F i g. 1 bis 3 dargestellt wobei der Durchmesser dei Löcher 14 etwa 0,0343 cm (0,0135") beträgt, und wöbe diese Löcher an Ecken von Quadraten mit eine; Seitenlänge von 0,254 cm (0,100") angeordnet sind.

In den F i g. 4 bis 8 ist eine dritte Ausführungsform de Erfindung dargestellt Das Bezugszeichen 50 der Fi g.: bezeichnet allgemein die Vorrichtung, welche eii transparentes Blatt 52 aufweist welches z.B. au; Poly(methylmethacrylat) geformt ist und auf beidei Seiten einen Überzug aufweist, so daß es innen tota reflektiert wie es bei optischen Fibern oder Fasen

bekannt ist. Der Überzug hat einen Brechungsindex, welcher kleiner als der Brechungsindex des Blattes 52 ist. Licht, welches an einer Kante 54 in das Blatt eintritt, stößt auf eine Vielzahl von Reflektoren 56, von denen in F i g. 4 lediglich einer dargestellt ist. An Hand der F i g. 5 wird jetzt die Form des Reflektors beschrieben, welcher von einem gestanzten, geprägten oder gegossenen Abschnitt des transparenten Materials 52 begrenzl wird, welcher einen Hohlraum 58 begrenzt. Die Pfeile zeigen die Richtung des Lichtes an, welches auf die reflektierende Fläche 56 stößt, und die Richtung des reflektierten Lichtes, nämlich senkrecht zur Oberfläche des Blattes 52. Die F i g. 6 zeigt weitere Einzelheiten der reflektierenden Fläche 56, welche durch Gießen geformt wird, oder durch Eindrücken eines geeigneten Domes oder Werkzeuges in das Blatt 52. Die Pfeile zeigen wiederum die Richtung des Lichtes an, welches zwischen den Oberflächen des Blattes durch dieses hindurchtritt, bis es auf die reflektierende Fläche 56 stößt, von welcher es von dem Blatt heraus reflektiert wird. Der Leser versteht jetzt, daß eine Anordnung von punktförmigen Lichtquellen dadurch gebildet werden kann, wenn eine Vielzahl von solchen reflektierenden Oberflächen 56 vorgesehen ist und das Blatt an einer Kante beleuchtet wird, wie es in der Zeichnung angedeutet ist.

Die F i g. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform eines Blattes, dessen Eingangskante eine Vielzahl von einstückig ausgebildeten Streifen 60 aufweist, welche voneinander getrennt sind, mit Ausnahme ihrer Basen, und welche so ausgebildet sind, daß sie verdreht werden können, so daß ihre Enden zu einem Laminat oder Bündel zusammengeführt werden, wie es in Fig.8 gezeigt ist. Unter Hinweis auf den rechten Abschnitt der F i g. 7 soll jetzt angenommen werden, daß es erwünscht ist, eine rechtwinklige Anordnung von Punkten (z. B. die Mikrobilder eines Linsenfiches) mit Hilfe eines solchen Transparentblattes zu beleuchten. Es soll angenommen werden, daß es m Reihen und π Spalten gibt, so daß insgesamt N = mn Punkte vorhanden sind.

Der Abstand zwischen den Reihen soll durch den Buchstaben b und der Abstand zwischen den Spalten durch den Buchstaben a bezeichnet sein. Dann wird der Winkel Alpha, um welchen das ankommende Licht bezüglich der A"-Achse geneigt oder gekrümmt werden muß, durch das Erfordernis bestimmt, daß jede reflektierende Fläche 56 sich in der Sichtlinie längs des ankommenden Lichtstrahles befindet. Es darf sich keine reflektierende Fläche im Schatten einer anderen reflektierenden Fläche befinden. Es wird angenommen, daß das ankommende Licht ziemlich gut kollimiert, d. h. nahezu parallel ist. Die Breite w jedes Reflektors wird ebenfalls durch die Abschattungsbedingung bestimmt. Es ist also erwünscht, daß die Breite w hinreichend groß ist, so daß alles ankommende Licht eines perfekt kollimierten Strahles aus dem Blatt heraus reflektiert wird, aber nicht so groß, daß ein Schatten auf irgendeine andere reflektierende Fläche 56 geworfen wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die Anordnung von Reflektoren 56 demjenigen, der längs des ankommenden Lichtstrahles schaut, als eine feste Wand erscheint Alle diese Erfordernisse sind dann erfüllt, wenn

Alpha = Arctis tangcns

/)i\· see (Alpha) = h.

In einem Beispiel sind a = b = 0,508 cm (0,2"), η = 20 und m = 30; Alpha = 2°52'_; w = 0,0254 cm (0,01").

In der Praxis ist es erwünscht, daß die »Lichtpunkte«

^r> quadratisch erscheinen, wenn sie längs der Senkrechten zur flachen Oberfläche des Blattes 52 betrachtet werden. Aus diesem Erfordernis folgt, daß das Blatt 52 eine Dicke w haben sollte.

Um Licht in das Blatt einzuleiten, ist es zweckmäßig,

in die Lichtquelle und das Blatt mit Hilfe eines Lichtleiters miteinander zu koppeln. Dies kann mit Hilfe von Streifen 60 geschehen, wie sie in den F i g. 7 und 8 dargestellt sind. Die Streifen sind so geformt, daß sie in die linke Kante des Blattes eintreten, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, wobei ihre Achsen einen Winkel Alpha bezüglich der Vertikalen bilden.

Falls es erwünscht ist, können die Streifen so geschnitten sein, daß die mittleren Streifen die größte Breite haben, während die oberen und die unteren

2(i Streifen (der Fig.7) die kleinste Breite haben. Dies führt zu einer Annäherung eines kreisförmigen Querschnittes, wenn die Enden der Streifen wie in Fig.8 zusammengeführt sind.

In den F i g. 9 und 10 ist eine Vorrichtung dargestellt, welche die Kantenbeleuchtung eines oder mehrerer transparenter und innen total reflektierender Blätter oder Schichten ermöglicht, welche im Zusammenhang mit den drei Ausführungsbeispielen beschrieben und dargestellt wurden. Das Bezugszeichen 70 bezeichnet allgemein eine Beleuchtungseinrichtung, welche aus einer Vielzahl von gebogenen Lichtfasern 72 besteht, welche an ihren Innenseiten total reflektieren. Alternativ können anstelle von Lichtfasern 72 auch gekrümmte transparente Blätter verwendet werden, welche eben-

falls an ihren inneren Oberflächen total reflektieren. Die Lichtfasern oder Blätter, je nachdem, was verwendet wird, sind so gebogen, daß ihre Enden eine Oberfläche 73 begrenzen, welche normal zu den Enden der Fiber oder Blätter ausgerichtet ist Das Bezugszeichen 74

bezeichnet einen halb-ringförmigen Reflektor mit einem parabolischen Querschnitt Der Fokus des Parabols muß auf der Achse des Toroids liegen. Eine Lampe oder eine andere Beleuchtungsquelle 76 ist in einem Fokus des Parabols angeordnet. Die anderen Enden der Lichtfasern oder der transparenten Blätter sind eben und sind durch das Bezugszeichen 78 gekennzeichnet Eine Kante 80 eines oder mehrerer transparenter Blätter ist so ausgebildet, daß sie beleuchtet werden können. Selbstverständlich kann die Kante 80 von einem oder mehreren Blättern begrenzt werden, oder auch alternativ durch die sich überlappenden Streifen der Ausführungsform der F i g. 8.

Die Funktion der Beleuchtungseinrichtung 70 ist offensichtlich. Das Licht von der Quelle 76 wird zu den Eingangsenden der Faserbündel oder der gekrümmten, transparenten Blätter bei 73 übertragen. Das Licht tritt dann durch diese Elemente hindurch, wobei es innen total reflektiert wird, und tritt senkrecht zur Oberfläche 78 aus. Von hier gelangt es in eine Kante 80, welche

to beleuchtet werden soll.

Im Falle der Ausführungsform der F i g. 8 kann Licht in eine Stirnseite oder ein Ende eines Stapels von Streifen mit Hilfe einer in F i g. 11 gezeigten Anordnung aus einer Lampe und einem Reflektor eingeleitet werden. Eine Lampe 82 ist innerhalb eines Parabolreflektors 84 angeordnet; ihr Licht wird in eine ReflektoiTöhre 86 geführt, und tritt aus dieser an den Eingangsenden der Streifen 60 aus.

Aus den F i g. 8 und 9 geht hervor, auch wenn es nicht extra dargestellt ist, daß die Lichtfasern oder Blätter 72 keine kompakte Masse darstellen müssen, sondern verteilt angeordnet sein können. Es können sich also eine Vielzahl von Lichtfasern oder eine Vielzahl von getrennten optischen Lichtfaserbündein von einer Lichtquelle, z. B. 76, welche entweder der zu beleuchtenden Kante 80 benachbart sind oder diese berühren, erstrecken.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann auf zwei verschiedene Weisen verwendet werden.

Bei der einen Verwendungsart schafft sie eine Vielzahl kleiner Lichtquellen, deren Licht etwa senkrecht zu dem Substrat 10 bzw. zu dem Blatt 52, welches die reflektierenden Flächen 56 aufweist, austritt und ganz schmal gebündelt ist Bei dieser Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung wird ein Objekt punktweise konzentriert beleuchtet. Für diesen Verwendungszweck ist die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise so ausgebildet, daß die Überzüge 18 an ihren Lichtaustrittsseiten glatte, zur Lochachse senkrechte Oberflächen aufweisen, so daß das Licht annähernd senkrecht aus ihnen austritt.

Besonders vorteilhaft ist aber auch die andere mögliche Verwendungsart der Beleuchtungsvorrichtung, nämlich zur möglichst gleichmäßigen Beleuchtung einer Fläche. Zu diesem Zweck ist die Beleuchtungsvorrichtung so ausgebildet, daß das Licht nicht eng gebündelt, sondern möglichst gleichmäßig verteilt bzw. gestreut aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt

Wird z. B. eine Beleuchtungsvorrichtung entsprechend den F i g. 1 bis 3 verwendet, so kann dieser Verteilung^- oder Streueffekt dadurch erzielt werden, daß die Überzüge an ihren Lichtaustrittsseiten eine leicht aufgerauhte, streuende Oberfläche aufweisen.

Alternativ oder aber auch ergänzend zu dieser Ausbildung können die Überzüge an ihren Lichtaustrittsseiten eine konvexe Oberfläche aufweisen, welche das austretende Licht streut

Mit dieser Ausbildungsform der Erfindung ist es erstmals möglich, eine Fläche mit einer flachen Beleuchtungsvorrichtung aus großer Entfernung gleichmäßig zu beleuchten. Diese Beleuchtung kann z. B. bei durchscheinenden Objekten, wie Papieren oder Bildern, von deren Rückseite erfolgen. Es wird dadurch möglich, sehr flache, selbstleuchtende Wandbilder herzustellen.

Ein äußerst wichtiger Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung liegt aber auch in der Herstellung von flachen Kopiermaschinen. Diese werden erstmals dadurch ermöglicht, daß durch die beschriebene Beleuchtungsvorrichtung eine gleichmäßige Beleuchtung des zu kopierenden Blattes bei minimalem Blattbedarf ermöglicht wird, weil die Beleuchtungsvorrichtung sich in einem ganz geringen Abstand von größenordnungsmäßig 1 cm von der zu kopierenden Fläche entfernt befindet Selbstverständlich soll eine flache Büromaschine auch Vorlagen kopieren können, die lichtundurchlässig sind und deshalb nicht von der Rückseite, sondern von vorne beleuchtet werden müssen. Die Beleuchtungsquelle muß deshalb die zu kopierenden Flächen von vorne

■5 beleuchten. Andererseits darf die vor der zu kopierenden Fläche angeordnete Beleuchtungseinrichtung nicht den optischen Weg zwischen der zu kopierenden Fläche und der Abbildungsvorrichtung blockieren.

Die Erlösung aus diesem Dilemma erhält man, wenn

κι man in der Beleuchtungseinrichtung selber optische Wege vorsieht, durch welche die Abbildung eines Bildes oder einer Schrift auf einer Oberfläche mit Hilfe einer Linsenplatte durchgeführt werden kann, wie sie z. B. aus der DE-OS 23 95 106 bekannt ist, welche der US-Pal's tentanmeldung Ser. Nr. 3 09 968 entspricht. Solche Linsen- oder Lensettenplatten erzeugen bekanntlich Mikroteilbilder des abzubildenden Objekts.

Wenn man bei der Beleuchtungsvorrichtung entsprechend den F i g. 1 bis 3 in dem undurchsichtigen Substrat

2» 10 an Stellen außerhalb der Löcher 14, welche die Überzüge 16 und 18 aufnehmen, weitere Löcher anbringt, die keine Überzüge enthalten und jeweils mit einer kleinen Linse oder Lensettc des bekannten Lensfiches ausgerichtet sind, kann man durch diese Löcher der Beleuchtungsfolie das hinter dieser befindliche Objekt, also z. B. die Oberfläche eines Papierblattes, abbilden. Eine solche Abbildung kann mit der bekannten Linsenplatte im Verhältnis 1 :1 erfolgen.
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, als

jo Substrat für die Ausführungsform der F i g. 1 bis 3 eine durchsichtige Platte zu verwenden, welche an ihren Oberflächen einen lichtundurchlässigen Überzug aufweist Soll eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer solchen Substratplatte in einer Kopiermaschine ver-

ji wendet werden, so müssen an der Oberseite und der Unterseite dieser Substratplatte sowohl miteinander als auch mit jeweils einer Lensette fluchtende Aussparungen in dem lichtundurchlässigen Überzug vorgesehen sein. Diese Ausführungsform der Erfindung weist den weiteren Vorteil auf, daß die für Kopiermaschinen zu verwendende Beleuchtungsvorrichtung besonders billig herstellbar ist, da keine Löcher in der Substratplatte selber ausgebildet werden müssen.

Diese Verwendung als Vorrichtung zur gleichmäßigen Beleuchtung einer Fläche und besonders auch in Kopiermaschinen ist auch bei der Ausführungsform der F i g. 4 möglich. Zu diesem Zweck ist die reflektierende Oberfläche 56 vorteilhafterweise leicht aufgerauht Die Abbildung kann durch alle Stellen hindurch erfolgen, an

so denen keine reflektierenden Flächen 56 vorgesehen sind. Der auf beiden Seiten aufgebrachte Überzug, dessen Brechungsindex kleiner als der des Blattes 52 ist stört bei der Abbildung nicht Er reflektiert zwar das in dem Blatt befindliche Licht, welches unter spitzem Winkel auf ihn auftrifft, nicht aber das von der abzubildenden Fläche reflektierte Licht, welches unter einem großen Winke! auf ihn auftrifft

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Beleuchtungsvorrichtung mit einer Anordnung von kleinen Lichtquellen zur Ausleuchtung vorbestimmter Bereiche auf einer Räche, gekennzeichnet durch ein blattförmiges Substrat (110) mit entsprechend den zu beleuchtenden Bereichen angeordneten Löchern (14), auf das ein erster Überzug (16) aus einem transparenten Material eines ersten Brechungsindex aufgebracht ist, der auch die Wandung der Löcher bedeckt, und

durch einen zweiten Oberzug (18), der auf den ersten Oberzug (16) aufgebracht ist und aus einem transparenten Material mit größeren Brechungsindex als der erste Überzug besteht und der an Luft grenzt, so daß bei Einführung von Licht in die Karten eines solchen blattförmigen Verbundkörpers dieses durch mehrmalige Totalreflexion aus den Löchern abgestrahlt wird.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge (16, 18) an ihren Lichtaustrittsseiten glatte, zur Lochachse senkrechte Oberflächen aufweisen, so daß das Licht annähernd senkrecht aus ihnen austritt

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge (16, 18) an ihren Lichtaustrittsseiten leicht aufgerauhte, streuende Oberflächen aufweisen.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge (16, 18) an ihren Lichtaustrittsseiten eine konvexe Oberfläche aufweisen, durch welche das austretende Licht gestreut wird.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) lichtundurchlässig ist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (10) zusätzlich zu den Löchern (14), welciie Überzüge enthalten, weitere Löcher aufweist, durch welche mit kurzbrennweitigen kleinen Linsen verteilte Mikrobilder der beleuchteten Fläche aufgenommen werden können.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat lichtdurchlässig ist und an seinen Oberflächen einen lichtundurchlässigen Überzug aufwehst, welcher sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Substrats miteinander fluchtende Aussparungen zur Abbildung eines Objekts durch die Beleuchtungsvorrichtung hindurch aufweist.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden durchsichtigen Überzüge (16,18) die Löcher (14) ausfüllen.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden transparenten überzüge (16, 18) die Löcher (14) nicht vollständig ausfüllen, wodurch innerhalb jedes Loches (14) in dessen zentraler Längsachse ein länglicher und im allgemeinen zylindrischer Hohlraum (24) gebildet wird.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher auf der Seite der Überzüge angescnkt sind.

11. Beleuchtungsvorrichtung mit einer Anordnung kleiner Lichtquellen zur Ausleuchtung vorbestimmter Bereiche auf einer Fläche, gekennzeichnet durch ein blattförmiges Substrat (52), in welches Licht einführbar ist, und durch in der Nähe der zu beleuchtenden Bereiche des Substrats eingeprägte 5 oder beim Gießen gebildete Hohlräume (58), welche dem eingeführten Licht zugewandte, reflektierende Flächen bilden, die das auffallende Licht aus dem blattförmigen Substrat heraus reflektieren.

12. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, ίο dadurch gekennzeichnet daß das Substrat (52) auf

seinen beiden Flächen einen Überzug mit kleinerem Brechungsindex aufweist

13. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen im wesentlichen plan und so geneigt sind, daß das auffallende Licht im wesentlichen senkrecht aus dem Substrat heraus reflektiert wird.

14. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet daß die reflektie-

2i) renden Flächen gekrümmt sind.

15. Die Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen aufgerauht sind.

16. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der 2^r> Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von reflektierenden Flächen (56) durch η vertikale Spalten mit einem jeweiligen Abstand a und durch m horizontale Reihen mit einem jeweiligen Abstand b definiert ist wobei die

jo Flächen (56) jeweils eine Breite w aufweisen, daß eine Kante (54) des Blattes (52) zur Aufnahme von Licht in einer Richtung parallel zur Ebene des Blattes (52) und unter einem Winkel Alpha bezüglich der Horizontalen ausgebildet ist, wobei die Relation

υ zwischen den Größen durch die Gleichungen Alpha

= Arcus tangens — und nw = b cos (Alpha)

bestimmt ist.

17. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 16, 4i) dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt (52) eine Dicke w aufweist und daß jede reflektierende Fläche (56) eben ist und die Ebene des transparenten Blattes (52) unter einem Winkel von 45° schneidet.

18. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der 4) Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Blatt (52) eine Vielzahl von einstückigen Streifen (60) aufweist welche unter einem festen Winkel bezüglich der Reihen der Anordnung der reflektierenden Flächen (56) ausge-") <> richtet sind und welche aus der Ebene des Blattes herausgebogen und an ihren freien Ende miteinander schichtförmig angeordnet sind, um dadurch eine Lichteintrittsfläche zu bilden.