DE4111512A1

DE4111512A1 - Lichtzufuehrvorrichtung

Info

Publication number: DE4111512A1
Application number: DE4111512A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Kakiuchi
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1991-04-09
Publication date: 1991-10-17
Anticipated expiration: 2011-04-10
Also published as: JPH03291087A; DE4111512C2; JPH0695051B2; US5155635A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtzuführvorrichtung und genauer eine Lichtzuführvorrichtung, die für den Einsatz an einer lichtempflindlichen Einrichtung, wie zum Beispiel einem Weißabgleichsensor geeignet ist.

Automatische Weißabgleichsensoren werden in elektronischen Photoapparaten und anderen abbildenden Einrichtungen verwendet, die ausgelegt sind, um auf folgende Art zu arbeiten. Die Verhältnisse entsprechender Lichtkomponenten, d. h. R-(rot), G-(grün) und B-(blau) Komponenten, die über eine RGB-Filteranordnung erhalten werden, die auf der lichtaufnehmenden Oberfläche vorgesehen ist, werden erfaßt und die sich ergebenden Erfassungssignale (z. B. R/G und B/G) werden verwendet, um die Verstärkungen von Verstärkerschaltkreisen für die Farbsignale, die in dem Videosignalausgang von der Abbildungseinrichtung enthalten sind, derart zu steuern, daß das Bild eines weißen Gegenstandes unter jeder Art von Lichtquelle weiß wiedergegeben wird, wodurch eine optimale Farbwiedergabe entsprechend der Farbtemperatur einer Lichtquelle erzielt wird.

Fig. 3 ist ein typisches Schaltkreisdiagramm für elektronische Photoapparate und andere Abbildungsgeräte, die dazu ausgelegt sind, eine zu verschiedenen Farbtemperaturen zugehörige Farbwiedergabe zu erzielen. Der Schaltkreis, dargestellt in Fig. 3, umfaßt eine Abbildungseinrichtung 20, typischerweise aus einer CCD-Zelle hergestellt, einen Farbtrennschaltkreis (21) zur Extraktion von roten (R) und blauen (B) primären Farbsignalen aus jedem Videosignal von der Abbildungseinrichtung 20 und einen Luminanzsignal- Verarbeitungsschaltkreis 22 zum Abtrennen eines Luminanzsignals Y_L von jedem Videosignal von der Abbildungseinrichtung 20. Die R und B Signale, die von dem Farbabtrennschaltkreis 21 abgegeben werden, werden durch zugehörige Verstärkerschaltkreise 23 und 24 verstärkt und werden jeweils einem γ-Korrektur/Matrixschaltkreis 25 zugeführt. Das Luminanzsignal Y_L, das von dem Luminanzsignal-Vorarbeitungsschaltkreis 22 abgegeben wird, wird ebenfalls dem γ-Korrektur/Matrixschaltkreis 25 zugeführt. Der Schaltkreis 25 gibt zwei Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y aus, ebenso wie das Luminanzsignal Y_L, die alle dazu dienen, ein NTSC-Farbfernsehsignal zu erzeugen.

In Fig. 3 ist durch das Bezugszeichen 26 ein automatischer Weißabgleichsensor dargestellt, der R-, G- und B-Signale abgibt, die jeweiligen Farbtemperaturen zugeordnet sind. Diese Signale werden in logarithmische Werte umgewandelt mit Hilfe eines logarithmischen Umwandlungsschaltkreises 27. Von den drei logarithmischen Signalen werden diejenigen für log R und log G einem ersten Differentialspannungerzeugungsschaltkreis 28 zugeführt, der eine R-Weißabgleichsteuerspannung R/G aus der Differentialspannung der beiden Eingangssignale erzeugt. Das logarithmische Signal für log B vom Umwandlungsschaltkreis 27 wird zusammen mit dem Signal für log G einem zweiten Differentialspannungerzeugungsschaltkreis 29 zugeführt, der eine B-Weißabgleichsteuerspannung B/G aus der Differentialspannung der beiden Eingangssignale erzeugt.

Die beiden derart erzeugten Steuerspannungen R/G und B/G der Differentialspannungserzeugungsschaltkreise 28 und 29 werden in die zugeordneten R- und B-Verstärkerschaltkreise 23 und 24 geführt und die verstärkungen der jeweilige Verstärker werden derart gesteuert, daß das Bild eines weißen Gegenstandes unter jeder Art von Lichtquelle weiß wiedergegeben wird.

Der Weißabgleichsensor, der in dem zuvor beschriebenen System verwendet wird, muß so entworfen sein, daß der RGB- Lichtempfangsbereich gleichmäßig ausgeleuchtet ist, unabhängig vom Einfallswinkel des auf den Bereich einfallenden Lichts. Im Stand der Technik wurde eine Kombination aus einem lichtzerstreuenden Plattenfilter und einem Helligkeit kompensierenden Filter auf der lichtempfangenden Oberfläche des Sensors vorgesehen, so daß in dem RGB-Lichtempfangsbereich eine gleichförmige Ausleuchtung auftritt. Jedoch liegt bei dem bekannten automatischen Weißabgleichsensor mit dem oben beschriebenen Aufbau die lichtempfangende Oberfläche der lichtzerstreuenden Platte parallel zu der des Sensors und in deren Nähe und jede Veränderung des Einfallswinkels des auf die zerstreuende Platte einfallenden Lichts oder jede Bündelung des einfallenden Lichts beeinflußt unmittelbar die lichtempfangende Oberfläche des Sensors, so daß sie nicht gleichförmig durch das einfallende Licht ausgeleuchtet wird.

Im einzelnen tritt für den Fall, daß die RGB-Farbfilteranordnung, die auf der lichtempfangenden Oberfläche des Sensors vorgesehen ist, von einer streifigen Art ist, ungleiche Beleuchtung auf der lichtempfangenden Oberfläche auf, falls das einfallende Licht seitwärts, d. h. in einer Richtung senkrecht zu den Streifen zugeführt wird. Man könnte die Dicke der lichtzerstreuenden Platte vergrößern, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erzielen, jedoch wird dann weniger Licht der lichtempfangenden Oberfläche des Sensors zugeführt, und der Pegel des Ausgangssignals des automatischen Weißabgleichsensors wird verkleinert, was dieses Signal für äußere Störungen hochempfindlich macht.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die zuvor erwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen und es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtzuführvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, ein gleichförmiges und intensives Ausgangslicht zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lichtzuführvorrichtung mit einem lichtzerstreuenden Element, das eine lichtzuführende Außenfläche, die auf dessen relativ weiter Oberfläche vorgesehen ist, und eine lichtabgebende Außenfläche aufweist, von der das diffuse Licht austritt und die in einem Oberflächenteil des lichtzerstreuenden Elements vorgesehen ist, entwickelnd in der Richtung von dessen Dicke; und mit einer reflektierenden Schicht, die auf zumindest einer Oberfläche des lichtzerstreuenden Elements vorgesehen ist, die gegenüber der lichtzuführenden Außenfläche liegt, zur Aktivierung der inneren Zerstreuung des Lichts.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche des lichtzerstreuenden Elements, die gegenüber zu dessen lichtzuführenden Außenfläche liegt, zur lichtabgebenden Außenfläche geneigt.

Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die lichtabgebende Außenfläche des lichtzerstreuenden Elements, die der lichtempfangenden Oberfläche des automatischen Weißabgleichsensors gegenüberliegt, auf einer Oberfläche des zerstreuenden Elements in der Richtung von dessen Dicke vorgesehen, um dadurch die optische Weglänge der Lichtdiffusion durch das Element zu erhöhen. Dies trägt zur Verbesserung der Zerstreuung des einfallenden Lichts bei, wodurch gestattet wird, daß die lichtempfangende Oberfläche des Sensors gleichmäßig mit abgehendem Licht von der abgebender Außenfläche des Zerstreuungselements ausgeleuchtet wird.

Ferner aktiviert die reflektierende Schicht die Lichtdiffusion aufgrund mehrfacher Reflektionen und Brechungen in dem lichtzerstreuenden Element, wodurch die Intensität des auf die lichtempfangende Oberfläche des Sensors einfallenden Lichts erhöht wird.

Dies hat zur Folge, daß selbst wenn der Einfallswinkel des auf die lichtzuführende Außenfläche des zerstreuenden Elements einfallenden Lichts sich ändert oder selbst wenn das einfallende Licht eine Bündelung besitzt, die lichtempfangende Oberfläche des Sensors gleichförmig mit dem einfallenden Licht beleuchtet wird und dessen Intensität ausreichend gesteigert ist, um ein stabiles Sensorausgangssignal zu erzeugen, das gegenüber äußeren Störungen immun ist.

Falls die Oberfläche des lichtzerstreuenden Elements die gegenüber von dessen lichtzuführender Außenfläche liegt, zur lichtabgebenden Außenfläche hin geneigt ist, kann die Intensität des auf die lichtempfangende Oberfläche des Sensors einfallenden Lichts weiter verbessert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben, in denen zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Lichtzuführvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Haltegehäuses, das mit einer lichtreflektierenden Schicht bedeckt ist; und

Fig. 3 ein typisches Schaltkreisdiagramm eines elektronischen Fotoapparats und anderer abbildender Geräte.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt, in der 1 ein Haltegehäuse, 2 eine Ausnehmung, die in der vorderen Wand des Gehäuses 1 ausgebildet ist, und 3 eine lichtzerstreuende Platte gekennzeichnet ist, die in die Ausnehmung 2 eingepaßt ist. Die lichtzerstreuende Platte 3 ist aus einem geeigneten Material, wie z. B. milchweißem Acryl-Kunstharz geformt. Der vordere Teil dieser Platte kann ein an jeder Kante 10 mm langes Quadrat sein und beide lateralen Seiten der Platte haben eine Trapezform. Der Boden der Platte 3 besitzt eine Dicke von ungefähr 5 mm (die Breitenrichtung wie in Fig. 1 gesehen) und dessen oberer Teil besitzt eine Dicke von ungefähr 2 mm.

Die vertikale vordere Oberfläche der lichtzerstreuenden Platte 3 mit dieser Form dient als lichtzuführende Außenfläche 3a und der Boden der Platte ist in Richtung von deren Dicke mit einer lichtabgebenden Außenfläche 3b (die ein Quadrat mit ungefähr 3 mm Länge auf jeder Seite bildet) ausgestattet, von der das diffuse Licht austritt.

Alle Seiten der lichtzerstreuenden Platte 3 mit Ausnahme der lichtzuführenden Außenfläche 3a und dem Teil des Bodens, in dem die lichtabgebende Außenfläche 3b vorgesehen ist, ebenso wie eine geneigte hintere Oberfläche 3c sind mit einer reflektierenden Schicht 4 überzogen, die durch eine geeignete Technik, wie z. B. Aluminiumaufdampfung ausgebildet ist. Als Alternative dazu kann, wie in Fig. 2 dargestellt ist, eine reflektierende Schicht 4 bereits im voraus auf den Oberflächen des Haltegehäuses 1 an der Stelle der obigen Oberflächen der lichtzerstreuenden Platte 3 ausgebildet sein. Zu beachten ist, daß die hintere Oberfläche 3c in einer Ebene liegt, die transversal zu den Ebenen der lichtzuführenden Außenfläche 3a und der lichtabgebenden Außenfläche 3b liegt, d. h. diese schneidet.

Ein lichtdurchlassendes Fenster 5 ist in der Fläche des Gehäuses 1 ausgebildet, die der lichtabgebenden Außenfläche 3b gegenüberliegt, und ein automatischer Weißabgleichsensor 7 ist in dem Fenster 5 vorgesehen, wobei ein Helligkeitskompensatonsfilter 6 dazwischen angeordnet ist. Das Filter 6 kompensiert die spektralen Charakteristika des diffusen Lichts, das durch die Platte 3 hindurchtritt, und erzielt eine spektrale Übereinstimmung zwischen der abbildenden Einrichtung und dem automatischen Weißabgleichsensor 7.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durchläuft äußeres Licht, das in die zerstreuende Platte 3 über die Außenfläche 3a zugeführt wird, wiederholt mehrfache Reflektionen und Streuungen aufgrund der milchweißen Partikel in der Platte 3, was zum Ergebnis hat, daß sich das Licht durch die Platte 3 zur lichtabgebenden Außenfläche 3b ausbreitet. Das Licht, das die reflektierende Schicht 4 erreicht, wird nach innen reflektiert, wodurch die mehrfachen Reflektionen und die Streuung des Lichts innerhalb der Platte 3 weiter kompliziert und aktiviert werden, um die Zerstreuung des einfallenden Lichts zu verstärken. Ferner ermöglicht die geneigte hintere Oberfläche 3c, die der lichtzuführenden Außenfläche 3a gegenüberliegt, daß das reflektierte Licht wirklich zur lichtabgebenden Außenfläche 3b gerichtet wird.

Wegen dieser Anordnung wird, selbst wenn das Licht, das auf die Außenfläche 3a zugeführt wird, gerichtet ist oder wenn dessen Einfallswinkel geändert wird, das Licht in im wesentlichen gleichförmiges diffuses Licht umgewandelt und verläuft zur Außenfläche 3b, von der das Licht in einer Menge austritt, die über der Außenfläche 3b ausreichend gleichförmig ist, um eine gleichförmige Beleuchtung des gesamten Teils der lichtempfangenden Oberfläche des automatischen Weißabgleichsensors 7 zu erhalten.

Die lichtabgebende Außenfläche 3b liegt am Boden der lichtzerstreuenden Platte 3 in der Richtung deren Dicke, die vertikal zur lichtzuführenden Außenfläche 3a liegt, so daß die optische Weglänge des durch die Platte 3 sich ausbreitenden Lichts vergrößert wird, um eine verstärkte Zerstreuung zu gewährleisten. Ferner hilft die reflektierende Schicht 4, die auf der hinteren Oberfläche 3c, die zur lichtabgebenden Außenfläche 3b geneigt ist, ausgebildet ist, den Lichtstrom zu erhöhen, der aus der Außenfläche 3b austritt, wodurch die Intensität des auf die lichtempfangende Oberfläche des Sensors einfallenden Lichts verstärkt wird.

Als ein weiterer Vorteil kann die Oberflächenfläche der lichtzuführenden Außenfläche 3a ausreichend vergrößert werden, um die Intensität des auf die lichtempfangende Oberfläche des Sensors einfallenden Lichts zu verstärken, wodurch der Pegel des Ausgangssignals des automatischen Weißabgleichsensors 7 erhöht wird, um die Abgabe eines stabilen Ausgangssignals zu gewährleisten, das gegenüber äußeren Störungen immun ist.

Die zuvor beschriebene Anordnung hilft ebenfalls dabei, die Struktur um den automatischen Weißableichsensor 7 dünner zu machen.

Falls eine lichtabdeckende Schicht 8 im unteren Bereich der lichtzuführenden Außenfläche 3a vorgesehen ist, der in der Näche der lichtabgebenden Außenfläche 3b liegt, wie durch die angedeutete Darstellung in Fig. 1 gezeigt ist, kann eine ungleichmäßige Ausleuchtung vermieden werden, die anderenfalls durch Licht bewirkt wird, daß durch die Fläche in der Näche der Außenfläche 3b zugeführt wird.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt die zerstreuende Platte 3 eine Trapezform, doch ist dies kein Erfordernis und andere Formen, wie z. B. ein Rechteck oder ein Kreissegment können angenommen werden. Es sollte ferner erwähnt werden, daß die Gestalt der lichtzuführenden Außenfläche 3a nicht flach zu sein braucht.

Entsprechend der hier offenbarten Erfindung ist die optische Weglänge der Lichtdiffusion in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vergrößert, um die Zerstreuung des einfallenden Lichts zu verstärken, so daß ungleiche Lichtzerstreuung eliminiert werden kann, um eine gleichförmige Beleuchtung der lichtempfangenden Oberfläche des Sensors zu erzielen. Ferner kann die Zerstreuung des Lichts in dem lichtzerstreuenden Element ausreichend kompliziert und aktiviert werden, um die Intensität des auf die lichtempfangende Oberfläche des Sensors einfallenden Lichts zu verstärken. Als weiterer Vorteil kann die Intensität des Lichts, das auf die lichtempfangende Oberfläche des Sensors zugeführt wird, weiter verbessert werden durch Zugrundelegung eines Entwurfs, in dem die Oberfläche des lichtzerstreuenden Elements die der lichtzuführenden Außenfläche gegenüberliegt, zur lichtabgebendern Außenfläche geneigt ist.

Claims

1. Lichtzuführvorrichtung mit:
einem lichtzerstreuenden Element (3), das eine lichtzuführende Außenfläche (3a) zur Aufnahme von Licht und eine lichtabgebende Außenfläche (3b) aufweist, aus der das diffuse Licht austritt; und
einer reflektierenden Schicht (4), die auf zumindest einer ersten Oberfläche (3c) des lichtzerstreuenden Elements (3) vorgesehen ist, die gegenüber der lichtzuführenden Außenfläche (3a) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche (3c) zur lichtabgebenden Außenfläche (3b) geneigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) über einem Bereich der lichtabgebenden Außenfläche (3) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) zumindest über Bereichen der Oberflächen des lichtzerstreuenden Elements (3) angeordnet ist, die sich in drei unterschiedlichen Ebenen erstrecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) zumindest über Bereichen der Oberflächen des lichtzerstreuenden Elements (3) angeordnet ist, die sich in vier unterschiedlichen Ebenen erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) zumindest über Bereichen der Oberflächen des lichtzerstreuenden Elements (3) angeordnet ist, die sich in fünf unterschiedlichen Ebenen erstrecken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein lichtabdeckendes Element (8), das über einen Bereich der lichtzerstreuenden Außenfläche (3a) benachbart zur lichtabgebenden Außenfläche (3b) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet daß die lichtabgebende Außenfläche (3b) in einer Ebene transversal zu der lichtzuführenden Außenfläche (3a) liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabgebende Außenfläche (3b) in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der lichtzuführenden Außenfläche (3a) liegt.

10. Lichtzuführvorrichtung mit:
einem lichtzerstreuenden Element (3), das zumindest eine lichtzuführende Außenfläche (3a) zum Aufnehmen des Lichts und eine lichtabgebende Außenfläche (3b) aufweist, aus der das diffuse Licht austritt;
einem Haltegehäuse (1) zum Einschließen des lichtzerstreuenden Elements (3), das ein Fenster (5) zur Übertragung des diffusen Lichts besitzt, das aus der lichtabgebenden Außenfläche (3b) austritt; und
einer reflektierenden Schicht (4), die zwischen dem lichtzerstreuenden Element (3) und dem Haltegehäuse (1) so angeordnet ist, daß sie zumindest einer ersten Oberfläche (3c) des lichtzerstreuenden Elements (3) zugewandt ist, die der lichtzuführenden Außenfläche (3a) gegenüberliegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) auf dem Haltegehäuse (1) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche (3c) zur lichtabgebenden Außenfläche (3b) geneigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) einem Bereich der lichtabgebenden Außenfläche (3b) zugewandt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) zumindest Bereichen der Oberflächen des lichtzerstreuenden Elements (3) zugewandt ist, die sich in drei unterschiedlichen Ebenen erstrecken.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) zumindest Bereichen der Oberflächen des lichtzerstreuenden Elements (3) zugewandt ist, die sich in vier unterschiedlichen Ebenen erstrecken.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) zumindest Bereichen der Oberflächen des lichtzerstreuenden Elements (3) zugewandt ist, die sich in fünf unterschiedlichen Ebenen erstrecken.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein lichtabdeckendes Element (8), das über einem Bereich der lichtzerstreuenden Außenfläche (3a) in der Nähe der lichtabgebenden Außenfläche (3b) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabgebende Außenfläche (3b) in einer Ebene transversal zu der lichtzuführenen Außenfläche (3a) liegt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabgebende Außenfläche (3a) in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der lichtzuführenden Außenfläche (3a) liegt.