DE3833104A1 - Beam-guiding element - Google Patents

Beam-guiding element

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Abstract

In a beam-guiding element which is suitable for colour densitometers, the measuring beam (test beam, sample beam) entering via a small diaphragm opening (aperture) is split by a three-part prism into three partial beams which are guided outwardly in the shape of a star and are then again deflected parallel to their entry direction so that they leave the beam-guiding element at a substantially larger mutual distance than when they entered. As a result, the light-sensitive elements used for measuring the three primary colours can be arranged at constructively convenient distances from each other and with their requirements in terms of assembly do not limit the diameter of the measuring beam so that point-shaped light measurements are possible. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlenführungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a radiation guiding element according to the Preamble of claim 1.

Für Lichtsensoren, wie sie beispielsweise bei Densitometern verwendet werden, läßt man das zu messende Licht durch eine Blende auf ein lichtempfindliches Element, etwa eine Photo­ diode, fallen, deren Ausgangssignal dann ein Maß für die Stärke des auffallenden Lichtes ist. Will man Farben messen, dann mißt man die drei Primärfarben einzeln unter Verwendung entsprechender Farbfilter. Um ein Auswechseln der Filter oder ganzen Sonde zu vermeiden, kann man auch eine Kombina­ tionssonde vorsehen, die drei Photodioden mit entsprechenden Farbfiltern enthält, wobei das zu messende Licht von der den eintretenden Lichtstrahl begrenzenden Blende zu den drei Filtern und Photodioden geführt werden muß. Da man die Photo­ dioden nicht beliebig klein machen kann und das Meßlicht auf alle drei Photodioden gleichzeitig fallen soll, ergibt sich eine untere Grenze für die Größe der Blende und damit der auszumessenden Flächenbereiche, wobei eine punktförmige Aus­ messung fein strukturierter Meßobjekte praktisch nicht mög­ lich ist.For light sensors such as those used for densitometers are used, the light to be measured is let through a Aperture on a light-sensitive element, such as a photo diode, fall, the output signal then a measure of the Strength of the striking light is. If you want to measure colors, then you measure the three primary colors individually using corresponding color filter. To replace the filter or to avoid an entire probe, you can also use a Kombina tion probe provide, the three photodiodes with corresponding Contains color filters, the light to be measured from the entering light beam limiting aperture to the three Filters and photodiodes must be performed. Since you have the photo can not make diodes arbitrarily small and the measuring light on results in all three photodiodes falling simultaneously a lower limit for the size of the aperture and thus the area areas to be measured, being a punctiform measurement of finely structured objects is practically impossible is.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Möglichkeit zu schaffen, um mittels einer Sonde mit drei lichtempfindlichen Elementen die Ausmessung wesentlich kleinerer Flächen bis in den Punktbereich zu ermöglichen.The object of the invention is to provide one possibility manage to use a probe with three photosensitive Elements measure up to much smaller areas to allow in the dot area.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the characterizing part of the claim 1 specified features solved.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further developments of the invention are in the subclaims featured.  

Die Verwendung der erfindungsgemäß ausgestalteten Prismen läßt eine erheblich kleinere Eintrittsöffnung für das Meß­ licht zu als es selbst bei sehr dicht angeordneten Photo­ dioden der Fall ist. Der einfallende Strahl wird in drei Teilstrahlen aufgespaltet, die dann auseinandergeführt wer­ den an Stellen, wo für die Photodioden und ihre Filter mehr Platz zur Verfügung steht. Man hat dadurch mehr Freiheit für die Montage der Photodioden und Filter, ohne daß dies nach­ teilige Wirkungen auf die Größe der Eintrittsöffnungen hätte.The use of the prisms designed according to the invention leaves a significantly smaller inlet for the measurement light too than it is even with a very densely arranged photo diodes is the case. The incident beam is divided into three Partial beams split, which are then separated in places where more for the photodiodes and their filters Space is available. This gives you more freedom for the assembly of the photodiodes and filters without this partial effects on the size of the inlet openings.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand der Darstellung eines Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is based on the illustration of a Embodiment explained in detail. Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Strahlen­ führungselement und Fig. 1 is a plan view of the radiation guide element according to the invention and

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 mit Filtern und Photodioden sowie aufgesetzter Blenden­ kappe. Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1 with filters and photodiodes and attached diaphragm cap.

In Fig. 1 erkennt man drei sternförmig angeordnete Prismen 1, 2 und 3, mit Eintrittsabschnitten 4, 5 bzw. 6, die jeweils mit unter einem Winkel von 120° stehenden Innenflächen 4 a, b, 5 a, b bzw. 6 a, b ausgebildet sind. Mit diesen Innenflächen liegen die drei Prismen aneinander, so daß ihre Eintritts­ abschnitte als Lichtschächte mit reflektierenden Seiten wir­ ken, durch welche das in Fig. 1 in die Papierebene und in Fig. 2 von oben eintretende Licht in die drei Prismen gelangt. Ein um die Eintrittsabschnitte 4, 5 und 6 der Prismen 1, 2 und 3 herumgelegter Haltering 7 hält die Prismen zusammen.In FIG. 1 one recognizes three radially arranged prisms 1, 2 and 3, comprising inlet portions 4, 5 and 6, which, b respectively at an angle of 120 ° stationary inner surfaces 4 a, 5 a, b and 6 a, b are trained. With these inner surfaces, the three prisms lie against each other, so that we enter their sections as light wells with reflective sides, through which the light entering in FIG. 1 into the paper plane and in FIG. 2 from above enters the three prisms. A retaining ring 7 , which is placed around the entry sections 4 , 5 and 6 of the prisms 1 , 2 and 3, holds the prisms together.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, schließt sich an den Eintrittsab­ schnitt 4 bzw. 5 jedes der Prismen ein Mittelabschnitt 8 bzw. 9 an, der vom Eintrittsabschnitt schräg nach außen ver­ läuft und in je einen Austrittsabschnitt 10 bzw. 11 übergeht. Diese Austrittsabschnitte enden in Austrittsflächen 12 bzw. 13, welche parallel zu den Eintrittsflächen 14 bzw. 15 der jeweiligen Prismen verlaufen.As can be seen in FIG. 2, the inlet section 4 and 5 of each of the prisms is followed by a central section 8 and 9 , which runs obliquely outwards from the inlet section and merges into an outlet section 10 and 11 , respectively. These exit sections end in exit surfaces 12 and 13 , which run parallel to the entrance surfaces 14 and 15 of the respective prisms.

Oberhalb der Eintrittsflächen ist ein Infrarotfilter 16 ange­ ordnet, und unterhalb jeder Austrittsfläche sitzt ein ent­ sprechendes Farbfilter, von denen in Fig. 2 die Filter 17 und 18 sichtbar sind. Unter den Filtern befinden sich Photodioden 19 bzw. 20 als Sensorelemente, die mit jeweils einer der durch das Filter bestimmten Primärfarben beleuchtet werden. Auf das Strahlenführungselement ist gemäß Fig. 2 ferner eine Blendenkappe 21 aufgesetzt, in welcher das Infrarotfilter 16 sitzt und die eine zentrale Blendenöffnung 22 aufweist, durch welche das Licht eintreten kann. Diese Blendenöffnung 22 liegt zentrisch zu den Eintrittsflächen der drei Prismen, so daß die effektiven Eintrittsflächen aller drei Prismen gleich groß sind. Außerdem schirmt die Blendenkappe 21 mit ihren Umfangsteilen 23 die Photodioden gegen außerhalb des eigentlichen Meßstrahls liegende Lichtstrahlen ab.Above the entry surfaces, an infrared filter 16 is arranged, and below each exit surface sits a corresponding color filter, of which the filters 17 and 18 are visible in FIG. 2. Below the filters are photodiodes 19 and 20 as sensor elements, each of which is illuminated with one of the primary colors determined by the filter. According to FIG. 2, a diaphragm cap 21 is placed on the beam guiding element, in which the infrared filter 16 sits and which has a central diaphragm opening 22 through which the light can enter. This aperture 22 is located centrally to the entry surfaces of the three prisms, so that the effective entry surfaces of all three prisms are the same size. In addition, the diaphragm cap 21 shields the photodiodes with its peripheral parts 23 against light rays lying outside the actual measuring beam.

In Fig. 2 ist ferner der Strahlengang zweier Teilstrahlen 24 a und 24 b des Meßlichtstrahls gestrichelt eingezeichnet, und man sieht, daß diese Teilstrahlen durch die Blendenöff­ nung 22 und das Infrarotfilter 16 sowie die Eintrittsflächen 14 bzw. 15 in die Eintrittsabschnitte 4 bzw. 5 der Prismen 1 bzw. 2 eintreten. Sie treffen dann auf Reflexionsflächen 25 bzw. 26 und werden nach außen reflektiert, bis sie auf wei­ tere Reflexionsflächen 27 bzw. 28 treffen, wo sie nach unten parallel zu ihrer ursprünglichen Eintrittsrichtung erneut ab­ gelenkt werden und die Prismen durch deren Austrittsflächen 12 bzw. 13 wieder verlassen. Sie durchlaufen dann die Farb­ filter 17 bzw. 18 und treffen auf die Photodioden 19 bzw. 20. Entsprechendes gilt für das in Fig. 2 nicht sichtbare Prisma 3.In Fig. 2, the beam path of two partial beams 24 a and 24 b of the measuring light beam is shown in dashed lines, and you can see that these partial beams through the aperture 22 and the infrared filter 16 and the entrance surfaces 14 and 15 in the entrance sections 4 and 5 respectively of prisms 1 and 2 occur. They then meet reflection surfaces 25 and 26 and are reflected outwards until they meet further reflection surfaces 27 and 28 , where they are deflected downwards again parallel to their original direction of entry and the prisms through their exit surfaces 12 and 13 respectively leave again. They then pass through the color filters 17 and 18 and hit the photodiodes 19 and 20 respectively. The same applies to prism 3, which is not visible in FIG. 2.

Durch die soeben beschriebene Auseinanderführung der Teil­ strahlen können die Photodioden mit ihren Farbfiltern in so großen Abständen voneinander angeordnet werden, daß sie ohne räumliche Beschränkungen montiert werden können und optisch gegeneinander isoliert werden können, um kein Fremdlicht zu erhalten.Due to the just described disassembly of the part the photodiodes can shine with their color filters in this way  large distances from each other that they without spatial restrictions can be mounted and optically can be isolated from each other so that no extraneous light receive.

Man sieht aus Fig. 2 ferner, daß man die Blendenöffnung 22 unter Beibehaltung gleicher effektiver Eintrittsflächen für alle drei Prismen praktisch beliebig klein machen kann, so daß auch ein punktförmiges Ausmessen farbiger Objekte möglich ist.It can also be seen from FIG. 2 that the aperture 22 can be made practically arbitrarily small while maintaining the same effective entry areas for all three prisms, so that a punctiform measurement of colored objects is also possible.

Die Blendenkappe 21 läßt sich gegebenenfalls leicht gegen eine solche mit einer anderen Blendenöffnung auswechseln, wenn man außer Punktmessungen auch flächenmäßige Messungen vornehmen will.The diaphragm cap 21 can optionally be easily replaced by one with a different diaphragm opening if, in addition to spot measurements, surface measurements are also desired.

Claims (4)

1. Strahlenführungselement, vorzugsweise für ein Farb­ densitometer, zur Führung von Meßlicht zu für einzelne Farb­ komponenten empfindliche Sensoren, gekennzeichnet durch drei sternförmig mit einer gemeinsamen Lichteintrittsfläche (14, 15) zusammengesetzte Prismen (1, 2, 3) mit derart angeord­ neten Reflexionsflächen (25, 27; 26, 28), daß das durch die Lichteintrittsfläche zentral einfallende Meßlicht (24 a, b) zu weiter nach außen liegenden Strahlaustrittsflächen (12, 13) der einzelnen Prismen umgelenkt wird.1. beam guiding element, preferably for a color densitometer, for guiding measuring light to sensors sensitive to individual color components, characterized by three star-shaped prisms ( 1 , 2 , 3 ) with a common light entry surface ( 14 , 15 ) with such arranged reflection surfaces ( 25 , 27 ; 26 , 28 ), that the measuring light ( 24 a , b ) incident centrally through the light entry surface is deflected to further outward beam exit surfaces ( 12 , 13 ) of the individual prisms. 2. Strahlenführungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Prisma (1, 2, 3) einen senkrecht zu seiner Eintrittsfläche (14, 15) verlaufenden Eintritts­ abschnitt (4, 5, 6), einen sich daran anschließenden, schräg nach außen verlaufenden Mittelabschnitt (8, 9), der mit einander gegenüberliegenden Seiten zwei Reflexionsflächen bildet (25, 27; 26, 28), und einen an den Mittelabschnitt an­ schließenden, parallel zum Eintrittsabschnitt verlaufenden Austrittsabschnitt (10, 11) aufweist, welcher mit der zur Eintrittsfläche (14, 15) parallelen Austrittsfläche (12, 13) endet.2. Beam guiding element according to claim 1, characterized in that each prism ( 1 , 2 , 3 ) a section perpendicular to its entry surface ( 14 , 15 ) section ( 4 , 5 , 6 ), an adjoining, obliquely outward Middle section ( 8 , 9 ), which forms two reflection surfaces with opposite sides ( 25, 27; 26, 28 ), and has an exit section ( 10 , 11 ) which adjoins the middle section and runs parallel to the entry section and which is aligned with the entry surface ( 14 , 15 ) parallel exit surface ( 12 , 13 ) ends. 3. Strahlenführungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsabschnitte (4, 5, 6) mit jeweils einem Winkel von 120° bildenden Innenflächen (4 a, b, 5 a, b, 6 a, b) ausgebildet sind und mit diesen aneinanderliegend zur Sternform zusammengesetzt sind (Fig. 1).3. Beam guiding element according to claim 2, characterized in that the inlet sections ( 4 , 5 , 6 ) are each formed with an angle of 120 ° forming inner surfaces ( 4 a , b , 5 a , b , 6 a , b ) and with these are put together to form a star shape ( Fig. 1). 4. Strahlenführungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsabschnitte (4, 5, 6) der zu­ sammengefügten Prismen (1, 2, 3) von einem Haltering (7) um­ geben sind.4. Beam guiding element according to claim 3, characterized in that the inlet sections ( 4 , 5 , 6 ) of the prisms ( 1 , 2 , 3 ) to be assembled from a retaining ring ( 7 ) are given.
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