DE3009690C2 - Optical arrangement for measuring the mean gray value of a reflecting surface - Google Patents
Optical arrangement for measuring the mean gray value of a reflecting surfaceInfo
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Description
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:characterized by the following features:
d) über jeder Teilfläche (2) befindet rieh ein prisTienförmiger Lichtleitkörper (3) mit trapezförmigen, planparallelen, zur Teilfläche (2) senkrecht stehenden Grund- (7) und Deckflächen (8), der jeweils mit einer Prismenseitenfläche (9), die nicht rechtwinklig ist zu den parallelen Prismenseitenflächen (11,12), auf der Teilfläche (2) steht, wobei die zueinander parallelen Primenseitenflächen (11, 12) zur Vermeidung von regulären Reflexionen an der Teilfläche (2) mit dieser einen von 90° abweichenden Winkel einschließen;d) there is a rieh over each sub-area (2) prism-shaped light guide body (3) with trapezoidal, plane-parallel base (7) and top surfaces that are perpendicular to the partial surface (2) (8), each with a prism side surface (9) that is not perpendicular to the parallel prism side surfaces (11,12), on the Partial surface (2) stands, the mutually parallel prime side surfaces (11, 12) to Avoiding regular reflections on the partial surface (2) with this one of 90 ° include different angle;
e) die Grundflächen (7) und Deckflächen (8) sind innen verspiegelt;e) the base surfaces (7) and top surfaces (8) are mirrored on the inside;
f) die zueinandes paralLien Prismenseitenflächen (11,12) sind innen rait einer lichtabsorbierenden Schicht versehen;f) the parallel side surfaces of the prism (11,12) are inside rait a light-absorbing Layer provided;
g) an der der Teilfläche (2) gegenüberliegenden Prismenseiienfläche (10) ist jeweils eine Lichtquelle (4) und ein optischer Empfänger (5) angeordnet; .ing) there is a light source in each case on the prismatic surface (10) opposite the partial surface (2) (4) and an optical receiver (5) arranged; .in
h) die Lichtquelle (4) und der optische Empfänger (5) sind jeweils so gegenüber der zugehörigen Teilfläche (2) verschoben, daß ein Einfallslot für eine gedachte Spiegelung von Strahlen der Lichtquelle (4) an der Meßfläche zum optischen Empfänger (5) außerhalb der Teilfläche (2) liegt.h) the light source (4) and the optical receiver (5) are each so opposite to the associated Partial area (2) shifted that an incident perpendicular for an imaginary reflection of rays of the Light source (4) lies on the measuring surface to the optical receiver (5) outside of the partial surface (2).
2.Optische Anordnung nach Ansprach !,gekennzeichnet durch das Merkmal:2. Optical arrangement after spoke!, Marked by the feature:
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i) zum Vermeiden einer Spiegelung innerhalb eines Sicherheitswinkels ±<5, den von der Unebenheit der reflektierenden Meßfläche (1) abhängt, liegt auch ein um den Sicherheitswinkel δ verdrehtes Einfallslot für eine gedachte Spiegelung von Strahlen der Lichtquelle (4) an der Meßfläche (1) zum optischen Empfänger (5) außerhalb der Teilfläche (2).i) in order to avoid reflection within a safety angle ± <5, which depends on the unevenness of the reflecting measuring surface (1), there is also an incidence perpendicular rotated by the safety angle δ for an imaginary reflection of rays from the light source (4) on the measuring surface (1) ) to the optical receiver (5) outside the partial area (2).
3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (4) jeweils senkrecht zumindest über deiri Randteil einer Schmalseite der zugehörigen Teilfläclhe (2) angeord·1 net ist3. An optical arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the light source (4) each perpendicular to at least about Deiri net edge portion of a narrow side of the associated Teilfläclhe (2) angeord · 1
'4. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Teilfläche (2) jeweils gegenüberliegende Prismenseitenfläche (10) senkrecht steht auf den zueinander parallel gegenüberliegenden Prismenseitenflächen (11,12).'4. Optical arrangement according to one of Claims to 3, characterized in that the Partial surface (2) in each case opposite prism side surface (10) is perpendicular to each other parallel opposite prism side surfaces (11,12).
5. Optische Anordnung iiach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitkörper (3) jeweils einer Matrixreihe mit nebeneinanderliegenden Grundflächen und Deckflächen eine gemeinsame Lichtquelle (4) haben.5. Optical arrangement iiach one of the claims 1 to 4, characterized in that the light guide bodies (3) each have a matrix row with adjacent Base surfaces and top surfaces have a common light source (4).
6. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils zwischen Lichtquelle (4) und zugehörgem optischem Empfänger (5) eine Trennwand befindet, die weder in den Einstrahlwinkelbereich der Lichtquelle6. Optical arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that each a partition is located between the light source (4) and the associated optical receiver (5) which neither in the angle of incidence of the light source
(4) auf die zugehörige Teilfläche (2) noch in den Empfangswinkelbereich des optischen Empfängers(4) on the associated surface area (2) still in the receiving angle range of the optical receiver
(5) von der zugehörigen Teilfläche (2) hineinreicht(5) extends in from the associated partial area (2)
7. Optische Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus zwei in einem Winkel zueinanderstehenden Blenden (S) besteht.7. Optical arrangement according to claim 6, characterized in that the partition consists of two in at an angle to each other facing diaphragms (S).
8. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des optischen Empfängers (5) um den Winkel β stärker zur Meßfläche (1) geneigt ist als die parallelen Prismenseitenflächen (11,12).8. Optical arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the optical axis of the optical receiver (5) is more inclined to the measuring surface (1) by the angle β than the parallel prism side surfaces (11, 12).
9. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitkörper (3) hohl sind.9. Optical arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the light guide body (3) are hollow.
10. Optische Anordnmg nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenverhältnis der Teilflächen (2) etwa zwischen 7 :1 und 20 :1 liegt10. Optical arrangement according to one of the claims 1 to 9, characterized in that the aspect ratio of the partial areas (2) is approximately between 7: 1 and 20: 1
Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zum Messen des mittleren Grauwertes einer reflektierenden Fläche mit den Merkmalen:The invention relates to an optical arrangement for measuring the mean gray value of a reflective Area with the characteristics:
a) eine Lichtquelle als optischer Strahler ist über der Meßfläche angebracht;a) a light source as an optical emitter is above the Measuring surface attached;
b) ein optischer Empfänger ist so über der Meßfläche angebracht, daß er nur die nn der Meßfläche diffus reflektierte Strahlung der Lichtquelle empfängt;b) an optical receiver is mounted above the measuring surface in such a way that it receives only the radiation from the light source which is diffusely reflected nn the measuring surface;
c) die Meßfläche ist in eine Matrix von mehreren Teilflächen in der Form von schmalen Rechtecken unterteilt.c) the measuring area is in a matrix of several sub-areas in the form of narrow rectangles divided.
Eine Vorrichtung zur Messung der mittleren Dichteverteilung einer transparenten Vorlage mit den Merkmalen a) bis c) ist aus der DE-OS 26 41 130 bekannt. Dabei wird aus anwendungstechnischen Gründen die Vorlagefläche als Meßfläche in eine Matrix von Teilflächen unterteilt und der mittlere Leuchtdichtefaktor jeder Teilfläche gemessen. Die so ermittelte Matrix von Leuchtdichtefaktoren kann dann beispielsweise zum automatischen Einstellen der Farbzuführung bei Druckmaschinen verwendet werden.A device for measuring the average density distribution of a transparent original with the Features a) to c) are known from DE-OS 26 41 130. It becomes application-related The reason for this is that the original surface is subdivided into a matrix of sub-areas and the mean luminance factor as a measuring surface measured on each sub-area. The matrix of luminance factors determined in this way can then, for example can be used to automatically adjust the ink feed on printing machines.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sollen die mittleren Grauwerte einer nichttransparenten Vorlage, z. B. einer Druckvorlage, durch Messen eines mittleren Leuchtdichtefaktors ermittelt werden.According to the present invention, the mean gray values of a non-transparent original, z. B. a print template, can be determined by measuring an average luminance factor.
Bei einer solchen Messung müssen matte und glänzende Farben mit gleichen Grauwerten gleich bewertet werden.With such a measurement, matt and glossy colors with the same gray values must be the same be rated.
Das bedeutet, daß reguläre Reflexionen, d. h, Spiegelungen nicht berücksichtigt werden dürfen. Ausschließ' Hch durch diffuse Oberflächenstreuung reflektierte Strahlen dürfen Im optischen Empfänger verwendetThis means that regular reflections, i.e. h, reflections may not be taken into account. Exclusively reflected by diffuse surface scattering Rays are allowed to be used in the optical receiver
werden. Sowohl die geringe Intensität dieser Strahlung als auch die gleichmäßige Ausieuchtung der Teilflächen bringen unter Berücksichtigung des Verbots von Spiegelung technische Probleme für die Realisierung.will. Both the low intensity of this radiation and the uniform illumination of the partial areas bring technical problems for the realization taking into account the prohibition of mirroring.
Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, diese Probleme zu meistern, dabei aber auf die Verwendung von fokussierenden Elementen zu verzichten. Eine Matrix von vielen Einzeloptiken würde die optische Anordnung sehr teuer machen.The present invention is based on the object of overcoming these problems, but in doing so to forego the use of focusing elements. A matrix of many individual optics would make the optical arrangement very expensive.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer optischen Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen:To solve this problem, with an optical arrangement of the type mentioned at the beginning proposed the following features according to the invention:
d) über jeder Teilfläche befindet sich ein prismenförmiger Lichtleitkörper mit trapezförmigen, planparallelen, zur Teilfläche senkrecht stehenden grund- und Deckflächen, der jeweils mit einer Prismenseitenfläche, die nicht rechtwinklig ist zu den parallelen Prismenseitenflächen, auf der Teilfläche steht, wobei die zueinander parallelen Prismenseitenflächen zur Vermeidung von regulären Reflexionen an der Teilfläche mit dieser einen von 90° abweichenden Winke! einschließen;d) there is a prism-shaped one above each sub-area Light guide body with trapezoidal, plane-parallel, base and top surfaces that are perpendicular to the partial surface, each with a prism side surface, which is not at right angles to the parallel prism side surfaces on the partial surface stands, the mutually parallel prism side surfaces to avoid regular reflections on the surface with this an angle deviating from 90 °! lock in;
e) die Grundflächen und Deckfläche: sind innen verspiegelt;e) the base and top surface: are inside mirrored;
f) die zueinander parallelen Prismenseitenflächen sind innen mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehen;f) the parallel side surfaces of the prism are coated on the inside with a light-absorbing layer Mistake;
g) an der der Teilfläche gegenüberliegenden Prismenseitenfläche sind jeweils eine Lichtquelle und ein optischer Empfänger angeordnet;g) on the side face of the prism opposite the part face, there are each a light source and a optical receiver arranged;
h) die Lichtquelle und der optische Empfänger sind jeweils so gegenüber der zugehörigen Teilfläcb» verschoben, daß ein Einfallslot für eine gedachte Spiegelung von Strahlen der Lichtquelle an der Meßfläche zum optischen Empfänger außerhalb der Teilfläche liegth) the light source and the optical receiver are each in such a way opposite to the associated partial surface » moved that an incidence line for an imaginary reflection of rays of the light source at the Measuring surface to the optical receiver is outside of the sub-area
Die prismenförmigen Lichtleitkörper sind, mit anderen Worten, jeweils ein an den Stirnseiten offener, vorzugsweise hohler Kasten mit zwei planparallelen rechteckförmigen Schmalseiten und mit zwei planparallelen trapezförmigen Breitseiten. Die Schmalseiten sind innen lichtabsorbierend belegt, die Breitseiten innen verspiegelt Ein solcher Kasten dient zur parallelen Führung von Lichtstrahlung und läßt sich deswegen auch als optischer Parallelpunkt bezeichnen.The prism-shaped light guide body are, in other words, in each case an open at the end faces, preferably hollow box with two plane-parallel rectangular f örmigen narrow sides and with two plane-parallel trapezoidal broadsides. The narrow sides are coated on the inside to absorb light, the broad sides are mirrored on the inside. Such a box serves to guide light radiation in parallel and can therefore also be referred to as an optical parallel point.
Jeder Lichtleitkörper hat seiren eigenen optischen Empfänger und seine eigene Lichtquelle, wobei nach einer vorteilhaften Ausgestaltung die Lichtleitkörper jeweils einer Matrixreihe mit nebeneinanderlegenden Grundflächen und Deckflächen eine gemeinsame Lichtquelle haben, etwa in Form einer Leuchtstofflampe oder Blitzlampe.Each light guide has its own optical receiver and its own light source, according to According to an advantageous embodiment, the light guide bodies each have a matrix row with adjacent ones Base surfaces and top surfaces have a common light source, for example in the form of a fluorescent lamp or flash lamp.
Eine erfindungsgemäße Anordnung bildet eine kostensparende Lösung dieser Aufgabe. Im Vergleich zu fokussierenden Optiken sind die Lichtleitkörper nicht nur billig herzustellen; sie sind auch hinsichtlich der auswertbaren Lichtintensität technisch besser als fokussierende Optiken. Durch die Spiegelflächen wird die Lichtquelle scheinbar verlängert abhängig vom Reflexionsgrad der verwendeten Spiegel, wobei die Reflexionswinkel in Ebenen senkrecht zu den Spiegelflächen nicht geändert werden. Der Neigungsgrad dieser Ebenen zu den Teilflächen bleibt bei solchen Reflexionen erhalten. Eine Spiegelung an der Teilfläche zum Empfinger wird also dadurch nicht verursacht Ohne die scheinbare Verlängerung wäre die Intensität der auf eine Tdiflache fallenden Strahlung der Lichtquelle umgekehrt proportional dem Quadrat des Abstandes der Lichtquelle von der Teilfläche. Mit der scheinbaren Verlängerung der Lichtquelle verringert sich der Exponent, und die proportionale Abhängigkeit lautetAn arrangement according to the invention forms a cost-saving solution to this problem. In comparison The optics to be focused are not only cheap to manufacture; they are also regarding the evaluable light intensity technically better than focusing optics. The mirror surfaces will the light source apparently lengthened depending on the reflectance of the mirror used, the The angle of reflection in planes perpendicular to the mirror surfaces cannot be changed. The degree of inclination these planes to the partial surfaces is retained in such reflections. A reflection on the face to the recipient is therefore not caused by it. Without the apparent elongation, the intensity would be the radiation of the falling on a Tdifurface Light source inversely proportional to the square of the distance between the light source and the surface area. With the apparent elongation of the light source decreases the exponent, and the proportional dependence reads
wobei / die auftreffende Lichtintensität ist und r der ίο Abstand der Lichtquelle von der Teilfläche. χ hat einen Wert zwischen 1 und 2 und ist abhängig vom Quotienten L/r mit L als scheinbarer Länge der Lichtquelle.where / is the incident light intensity and r is the ίο distance of the light source from the surface area. χ has a value between 1 and 2 and is dependent on the quotient L / r with L as the apparent length of the light source.
Die verringerte Abhängigkeit der Intensität vomThe reduced dependence of the intensity on the
Abstand Lichtquelle-Teilfläche reduziert auch die unterschiedliche Bewertung der Teilflächenränder an den Schmalseiten, die durch deren unterschiedliche Abstände von der Lichtquelle und vom optischen Empfänger verursacht ist Dadurch erreicht eine erfindungsgemäße Anordnung eine weitgehend gleichmäßige Bewertung der Meßfläche.The distance between the light source and the sub-area also reduces the different assessment of the sub-area edges the narrow sides, which are caused by their different distances from the light source and from the optical Receiver is caused As a result, an arrangement according to the invention achieves a largely uniform one Evaluation of the measuring surface.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht folgendes f .-;rkmal vor:An advantageous embodiment of the arrangement according to the invention provides the following feature:
i) zum Vermeiden einer Spiegelung innerhalb eines Sicherheitswinkels ± δ, der von der Unebenheit der reflektierenden Meßfläche abhängt liegt auch ein um den Sicherheitswinkel <5 verdrehtes Einfallslot für eine gedach.e Spiegelung von Strahlen der Lichtquelle an der Meßfläche zum optischen Empfänger außerhalb der Teilfläche.i) to avoid reflection within a safety angle ± δ, which depends on the unevenness of the reflecting measuring surface, there is also an incidence perpendicular rotated by the safety angle <5 for an imaginary reflection of rays from the light source on the measuring surface to the optical receiver outside the partial surface.
Das heißt, mit Sicherheit soll verhindert werden, daß auch bei unebener Meßfläche, wie es alleine schon bei Farbenrändern der Fall ist, eine Spiegelung zum optischen Empfänger stattfindet.This means that it should be prevented with certainty that even with an uneven measuring surface, as is the case with Color fringes is the case, a reflection to the optical receiver takes place.
Wenn das Verbot der Spiegelung an einer Teilfläche die Lichtquelle und den optischen Empfänger möglichst aus dem Raum senkrecht über der Teilfläche wegrückt und die Schräglage der Lichtleitkörper bedingt, dann ist es zur möglichst gleichmäßigen Beleuchtung der Teilfläche doch vorteilhaft wenn die Lichtquelle jeweils senkrecht zumindest über dem Randteil einer Schmalseite der zugehörigen Teilfläche angeordnet ist; die Lichtquelle soll also möglichst noch über der Teilfläche stehen, um den Unterschied in den Entfernungen zu den Schmalseiten derTeiifläche klein zu halten.If the prohibition of the reflection on a partial surface the light source and the optical receiver as possible moved away from the space vertically above the partial surface and the inclined position of the light guide body is caused, then For the most uniform possible illumination of the partial area, it is advantageous if the light source in each case is arranged perpendicularly at least over the edge part of a narrow side of the associated partial area; the The light source should therefore, if possible, still be above the partial area in order to make up the difference in the distances to the To keep the narrow sides of the part surface small.
Weiter ist vorteilhaft, wenn die der Teilfläche jeweils gegenüberliegende Prismenseitenfläche senkrecht steht auf den zueinander parallel gegenüberliegenden Prismenseitenflächen. Die Trapezform der Bodenflächen und Deckflächen der Lichtleitkörper weicht dann nur an der mit den Teilflächen gemeinsamen Seite von der Rechteckform ab.It is also advantageous if each of the sub-areas opposite prism side surface is perpendicular to the mutually opposite prism side surfaces parallel to each other. The trapezoidal shape of the bottom surfaces and top surfaces of the light guide body then only softens the side common to the partial areas from the rectangular shape.
Nach einer wekeren vorteilhaften Ausgestaltung *■> L .!findet sich jeweils zwischen Lichtquelle und zugehörigen optischem Empfänger eine Trennwand, die weder in den Einstrahlv/inkelbereich der Lichtquelle auf die zugehörige Teilfläche noch in den iümpfangswinkelbcreich des optischen Empfängers von der zugehörigen Teilfläche hineinreichtAccording to a more advantageous embodiment * ■> L.! Is found between the light source and the associated optical receiver a partition that is neither in the angle of incidence of the light source on the associated partial area still in the iümpfangswinkelbcreich of the optical receiver extends from the associated surface area
Damit ist auch eine direkte Bestrahlung des optischen Empfängers durch die Lichtquelle vermieden. Diese Trennwand kann darüber hinaus 7,We) in ehlem Winkel zueinanderstehenden Blenden bestehen. Sie begrefizen den Bereich zwischen dem Einstrahlwinkelbereich und dem Empfangsvmkelbereich.This also avoids direct irradiation of the optical receiver by the light source. These Partition wall can also 7, We) at an angle facing one another. They delimit the area between the angle of incidence and the reception area.
In den Figuren der Zeichnung sind zwei AusÜÜhrungsbeispiele einer erfindungsgemäßen optischen Anord-In the figures of the drawing are two AusÜÜhrungsbeispiele an optical arrangement according to the invention
nung dargestellt. Dabei zeigtshown. It shows
F i g. 1 eine perspektivische Gesamtansicht,F i g. 1 is an overall perspective view,
Fig.2 die Seitenansicht eines einzelnen Lichtleitkörpers, 2 shows the side view of an individual light guide body,
Fig.3 die Draufsicht auf einen einzelnen Lichtleit- 's körper und3 shows the top view of a single light guide body and
Fig.4 wieder die Seitenansicht eines einzelnen Lichtleitkörpers mit anderer Anordnung der Lichtquelle. 4 again the side view of an individual light guide body with a different arrangement of the light source.
An den Fig.2 und 4 sollen Dimensionierungsregeln erläutert werden, die das Einhalten der zugrundegelegten Bedingungen garantieren.Dimensioning rules should be applied to FIGS. 2 and 4 which guarantee compliance with the underlying conditions.
In Fig. 1 ist eine Meßfläche 1 in drei Reihen mit jeweils neun Teilflächen 2 aufgeteilt. Die Teilflüchen 2 sind Rechtecke mit einem Seitenverhältnis von etwa 1 : 7. Über den Teilflächen 2 stehen — in der Zeichnung ist es der besseren Vorstellung wegen umgekehrt dargestellt d. h. unter den Teilflächen 2 hängen ■ Lichtleitkörper 3. Dabei kommt über jede Teilfläche 2 ein solcher Lichtleitkörper 3 zn stehen. Fr ist nk prismenförmiger Kasten ausgebildet mit trapezförmigem Querschnitt, ist offen an den einander gegenüberliegenden, zueinander nicht parallelen Prismenseilenflächen 9, 10. Von diesen liegt die Prismenseitenfläche 9 deckend auf der zugehörigen Teilfläche 2 der Vorlagefläche 13 auf. Die andere nicht parallele Prismenfläche 10 steht senkrecht zu den geschlossenen Prismenseitenflächen 7, 8, 11, 12. Die einander gegenüberliegenden, zueinander parallelen Prismenseitenflächen 11, 12 sind gegenüber der Normalen auf die Teilfläche 2 um den so Winkel ä geneigt, d. h. alle Lichtleitkörper 3 stehen im gleichen Winkel schräg auf den Teilflächen 2. Ihre Grundflächen 7 und Deckflächen 8 stehen senkrecht auf den Teilflächen 2. Die Trapezform des Prismenquerschnitts weicht also nur in einer Seite von der J5 Rechteckform ab. Über jeder Reihe von Lichtleitkörpern 3 liegt quer je eine stabförmige Lichtquelle 4. etwa in der Mitte der offenen Prismenseitenfläche 10, die der darunterliegenden Teilfläche 2 gegenüberliegt. In der Ecke dieser offenen Prismenseitenfläche 10, die an der -so kürzeren geschlossenen Prismenseitenfläche 11 liegt, ist jeweils ein optischer Empfänger 5 angeordnet.In FIG. 1, a measuring surface 1 is divided into three rows with nine partial surfaces 2 each. The sub-areas 2 are rectangles with an aspect ratio of about 1: 7. Above the sub-areas 2 - in the drawing it is shown the other way round for the sake of clarity, ie hanging under the sub-areas 2 3 zn stand. Fr is a prism-shaped box with a trapezoidal cross-section and is open on the opposing, non-parallel prism rope surfaces 9, 10. The other non-parallel prism surface 10 is perpendicular to the closed prism side surfaces 7, 8, 11, 12. The mutually opposing, mutually parallel prism side surfaces 11, 12 are compared with the normal to the surface portion 2 by the so tilted angle a, that is, all light-guiding body 3 are at the same angle obliquely on the partial surfaces 2. Their base surfaces 7 and top surfaces 8 are perpendicular to the partial surfaces 2. The trapezoidal shape of the prism cross-section therefore only deviates from the J5 rectangular shape on one side. A rod-shaped light source 4 lies transversely above each row of light guide bodies 3, approximately in the middle of the open prism side surface 10, which lies opposite the sub-surface 2 located below. In the corner of this open prism side surface 10, which lies on the shorter closed prism side surface 11, an optical receiver 5 is arranged in each case.
Die Grundflächen 7 und Deckflächen 8 jedes Lichtleitkörpers 3 sind innen verspiegelt. Die einander gegenüberliegenden Prismenseitenflächen 11, 12 sind « innen mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehen.The base surfaces 7 and top surfaces 8 of each light guide body 3 are mirrored on the inside. The one another Opposite prism side surfaces 11, 12 are provided on the inside with a light-absorbing layer.
In der F i g. 2 ist ein einzelner Lichtleitkörper 3 in der Seitenansicht dargestellt Diese Seitenansicht zeigt den trapezförmigen Querschnitt mit den Eckpunkten A, B, C, D. Bei A hat das Trapez den stumpfen Winkel 90° + «, bei B den spitzen Winkel 90° -ä. bei C und D jeweils einen rechten Winkel. A und B begrenzen die Teilfläche 2, über der der Lichtleitkörper 3 angeordnet ist Der durch die unterschiedlichen Winkel bei A und B verursachte Neigungswinkel des Lichtleitkörpers 3 ist als α. eingezeichnet Die kurze Seite der parallelen Trapezseiten 11 hat die Länge h, die lange Seite 12 die Länge k- Ihr Abstand voneinander ist c genannt, die Entfernung AB mit b bezeichnet, & L die Länge der Teiifläche 2. Etwa über der Mitte der rechtwinklig begrenzten Trapezseite 10 liegt die Lichtquelle 4 im Querschnitt An dem Rand dieser Trapezseite 10 bei C, an der parallelen kurzen Trapezseite 11. Hegt der optische Empfänger 5. Der äußerste Abstand der Lichtquelle 4 von der kurzen parallelen Trapezseite 11 ist mit «/bezeichnet, der äußerste Abstand des optischen Empfängers 5 davon mit g. Der optische Empfänger 5 ist in seiner optischen Achse gegenüber der kurzen parallelen Trapezseite U um den Winkel β in Richtung Punkt B, also zur Teilfläche 2, geneigt. Zwischen der Lichtquelle 4 und dem optischen Empfänger 5 liegt eine winkelförmige Blende 6, die mit der Spitze in den Lichtleitkörper hineinreicht und etwa den Winkelbereich zwischen dem Einstrahhvinkelbereieh der Lichtquelle 4 auf die Teilfläche 2 und dem Empfangswinkelbereich des optischen Empfängers 5 von der Teilfläche 2 begrenzt. Der Eingangspunkt des optischen Empfängers 5 ist in seiner optischen Achse mit E bezeichnet, der entsprechende Punkt der Lichtquelle in ihrer optischen Achse· mit F. Der äußerste Punkt des optischen Empfängers 5 mit dem Abstand g von der kurzen parallelen Trapezseite 11 ist mit G bezeichnet, der entsprechende Punkt der Lichtquelle 4 mit dem Abstand t/mit H. Die Länge der Verbindungslinie EA ist W, die der Verbindungsjinie EB ist h". Die Länge der Verbindungslinie FA ist I2', die der Verbindungslinie FB ist //'.In FIG. 2 shows a single light guide body 3 in a side view. This side view shows the trapezoidal cross-section with the corner points A, B, C, D. At A the trapezoid has the obtuse angle 90 ° + «, at B the acute angle 90 ° -ä. at C and D each have a right angle. A and B delimit the partial surface 2 over which the light guide body 3 is arranged. The angle of inclination of the light guide body 3 caused by the different angles at A and B is α. The short side of the parallel trapezoidal sides 11 has the length h, the long side 12 the length k - their distance from each other is called c , the distance AB is called b , & L is the length of the partial surface 2. About the middle of the rectangular bounded Trapezoidal side 10, the light source 4 is in cross-section At the edge of this trapezoidal side 10 at C, on the parallel short trapezoidal side 11. The optical receiver is 5. The outermost distance of the light source 4 from the short parallel trapezoidal side 11 is denoted by «/, the outermost Distance of the optical receiver 5 therefrom with g. The optical receiver 5 is inclined in its optical axis with respect to the short parallel trapezoidal side U by the angle β in the direction of point B, that is to say to the partial surface 2. Between the light source 4 and the optical receiver 5 there is an angular diaphragm 6, the tip of which extends into the light guide body and roughly delimits the angular range between the angle of incidence of the light source 4 on the partial surface 2 and the reception angle range of the optical receiver 5 from the partial surface 2. The entry point of the optical receiver 5 is designated in its optical axis with E , the corresponding point of the light source in its optical axis with F. The outermost point of the optical receiver 5 at the distance g from the short parallel trapezoidal side 11 is designated with G , the corresponding point of the light source 4 with the distance t / with H. The length of the connecting line EA is W, that of the connecting line EB is h ". The length of the connecting line FA is I 2 ', that of the connecting line FB is //'.
In Fig. 2 sind die Strahlen einsrereiehner die schlimmstenfalls eine Spiegelung an der Teilfläche 2 hervorrufen könnten. Es sind dies die Verbindungen HA unter dem Winkel <p2_Seger|über der Normalen über A und die Verbindung GA unter dem Winkel φι gegenüber der Normalen über A. Ihre Winkelhalbierende hat gegenüber der Normalen über A den Winkel O = '/2 (φι+φ2).In FIG. 2, the rays are included which, in the worst case, could cause a reflection on the partial surface 2. These are the connections HA at the angle <p2_S e g er | to the normal on the compound A and GA at an angle relative to the normal on φι A. Their bisector has respect to the normal on the angle A O = '/ 2 (φι + φ 2).
Damit Spiegelung an der Teiifläche vermieden wird muß dieser Winkel ό>0 sein, unter der Voraussetzung, daß die Teiifläche 2 völlig eben ist Unter realistischen Bedingungen, wo der Ausfallswinkel = Einfallswinkel ±ό. d.h. wo wegen unebener Teilfläche 2 ein Sicherh.eitswinkel einzuhalten ί?,ί, muß der Winkel ό der Winkelhalbierenden zwischen G und H in bezug auf A mindestens diesen Wert haben. Für den Neigungswinkel λ der Lichtleitkörper 3 und der Länge /1 gilt dann unter Berücksichtigung von δ, c/und gdie Beziehung:In order to avoid reflection on the partial surface, this angle must be ό> 0, provided that the partial surface 2 is completely flat. Under realistic conditions where the angle of reflection = angle of incidence ± ό. ie where a safety angle ί?, ί has to be observed due to uneven surface area 2, the angle ό of the bisector between G and H in relation to A must have at least this value. For the angle of inclination λ of the light guide body 3 and the length / 1, taking into account δ, c / and g, the following relationship applies:
tan (ff - δ) =tan (ff - δ) =
2/,2 /,
(Fig. 2)(Fig. 2)
Für die Optimierung der Gleichmäßigkeit der Bewertung über die gesamte Teilfläche 2 sei der Faktor k< 1 vorgegeben, der den maximal zulässigen Unterschied der Intensitäten von den Punkten A und B der Teilfläche 2 angibt Dann ist die optische Anordnung mit folgenden Beziehungen auszulegen:For the optimization of the uniformity of the evaluation over the entire sub-area 2, the factor k < 1 is given, which specifies the maximum permissible difference in the intensities from points A and B of sub-area 2. The optical arrangement must then be designed with the following relationships:
>k> k
= Exponent der Abstandsabhängigkeit
der Intensität J = Exponent of the distance dependency
of intensity J
ftrl *fo*Bf TrdfVn«ftrl * fo * Bf TrdfVn «
Wändewalls
Die F i g. 3 zeigt die Draufsicht eines Lichtleitkörper 3, als Seilenansicht auf die Prismenform, rechteckig dadurch, daß die Prismenseitenflächen senkrecht stehen auf der Bodenfläche 7 und Deckfläche 8.The F i g. 3 shows the top view of a light guide body 3, as a rope view of the prism shape, rectangular in that the prism side surfaces are perpendicular to the bottom surface 7 and top surface 8.
In der F i g. 4 mit dem Trapez ABCD als Seitenansicht eines Lichtleitkörpers 3, der Lichtquelle 4 und dem optischen Empfänger 5 ist verdeutlicht, wie die fiktiven Reflexionspunkte /, K bei Spiegelung an der Meßfläche k/iJerhalb der Teilfläche 2 zu liegen kommen, Dabei ist die Lichtquelle 4 soweit über die Teilfläche 2 gerückt, daß sie gerade noch senkrecht über den Randteil bei A In FIG. 4 with the trapezoid ABCD as a side view of a light guide body 3, the light source 4 and the optical receiver 5, it is clear how the fictitious reflection points /, K come to lie when mirroring on the measuring surface k / iJ outside the partial surface 2, the light source 4 is so far moved over the partial surface 2 that it is still perpendicular to the edge part at A
zu stehen kommt. Da« ist günstig für eine gleichmaßige Ausleuchtung. Eine Spiegelung würde zunächst beim Punkt /stattfinden. Das heißt, das Einfallslot stünde auf dem Punkt /, der aber weitab vom Punkt A außerhalb der Teilfläche 2 liegt. Berücksichtigt man den Sicherheilswinkel <5 und neigl ein mögliches Einfallslot um diesen Winkel, dann stünde es auf dem Punkt K, an dem dann die Spiegelung stattfinden würde, Da dieser Punkt K aber ebenfalls außerhalb der Teilfläche 2 liegt, ist eine Spiegelung mit Sicherheit vermieden.comes to stand. Da «is favorable for uniform illumination. A reflection would first take place at the point /. This means that the perpendicular would be on point /, which, however, is far from point A outside of sub-area 2. If one takes into account the safety angle <5 and a possible incidence perpendicular to this angle, then it would be at point K, at which the reflection would then take place.But since this point K is also outside the partial area 2, reflection is definitely avoided.
llicrzu 3 Blalt Zeichnungenllicrzu 3 sheets of drawings
130225/471130225/471
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