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Einrichtung zur Beleuchtung und zum Ablesen von Skalen und Beschriftungen
Beim Ablesen von Skalen, insbesondere unter gleichzeitiger Anwendung von Vergrößerungsgläsern
zur Erhöhung der Ablesegenauigkeit, bereitet die zweckmäßige Beleuchtung der Skala
fast stets Schwierigkeiten. Bekannt ist die primitive Art, wie man bei Spektralapparaten
und Theodoliten den Teilkreis durch diffuse Reflexion von Licht an einer schrägen
Fläche der Ableselupe beleuchtet.
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Man hat schon versucht, eine günstige Beleuchtung und Ablesevorrichtung
dadurch zu schaffen, daß man die Lichtquelle seitlich vom Objekt anordnete und die
Lichtstrablen dieser Lichtquelle durch einen Halbdurchlässigen Spiegel auf das Objekt
warf und gleichzeitig durch diesen halbdurchlässigen Spiegel hindurch das Objekt
betrachtet. Eine solche Vorrichtung arbeitet aber sehr unrationell, und zwar deshalb,
weil der halbdurchlässige Spiegel nur einen Bruchteil des beleuchtenden Lichtes
auf das Objekt wirft, während der Rest der Strahlung der Lichtquelle durch den Spiegel
hindurchgeht und dadurch unbenutzt bleibt. Ferner werden die vom Objekt kommenden
reflektierten Strahlen an dem halbdurchlässigen Spiegel auch nur zum Teil durchgelassen,
zum anderen Teil aber .der Lichtquelle zu reflektiert werden. Es gelangt also auch
von der Objektstrahlung nur ein Bruchteil in das Auge des Beobachters. Diese Lichtverluste
«erden durch die Einrichtung nach der Erfindung aufgehoben, und zwar dadurch, daß
man an Stelle des halbdurchlässigen Spiegels eine total reflektierende Glaswand
verwendet. Die Einrichtung besteht in einfacher Weise aus einem dreiseitigen Prisma,
in dessen Innern das Licht total reflektiert wird.
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Die Abbildung erläutert die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung. Sie
stellt einen Schnitt durch das Gerät gemäß der Erfindung dar. Die gestrichelt gezeichneten
Lichtstrahlen einer künstlichen oder natürlichen Lichtquelle treten durch die Kathete
A B eines Glasprismas A B C in das Innere des Prismas ein, werden an der
Glasfläche B C im Innern des Prismas total reflektiert, treten durch die Glasfläche
A C aus und beleuchten die Skala D E. Ein über dem Prisma befindlicher Beobachter
kann nun durch das Prisma hindurch das Objekt D E beobachten, da ja die auf das
Objekt fallenden Lichtstrahlen von diesem diffus reflektiert werden und somit an
der Fläche B C nicht total reflektiert werden, sondern durch dieselbe hindurchgehen.
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Es muß bei dem Prisma nach der Erfindung stets die Bedingung erfüllt
sein, daß die Fläche B C so zu dem auf sie auffallenden Licht geneigt ist, daß der
Sinus des Einfallwinkels größer oder gleich dem reziproken
Wert
des Breclituigsell)onenten des Prismenglases ist. Da: Ausführungsbeispiel der Einrichtung
nach der Erfindung ist ein Prisma mit «"inkeln von 3o, 6o und go'. Ein solches Prisma
ist auch in der Abbildung gezeichnet «-orden.
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Durch die Vorrichtung nach der Erfindung wird das ganze eingestrahlte
Licht auf die Skala geworfen und das vorn Objekt zurückgestrahlte Licht fast vollkommen
in das Auge des Beobachters gelenkt. Es ergeben sich hier also nicht die großen
Lichtverluste, die bei den bekannten Vorrichtungen, die zur Lösung des Problems
angegeben worden sind, auftreten.
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Die Beobachtung kann null durch eine evtl. vorstellbare Lupe l_, die
sich oberhalb des Prismas befindet, verbessert werden. Statt der Lupe könnte nian
natürlich auch ein kleines Ablesefernrohr benutzen.
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Sollte das Ablesen durch die Strahlenbrechung ini Prisma
A l3 C irgendwie erscIiwert werden, so kann man diese Ablenkung durch
ein gleiches entgegengesetzt aufgestelltes Prisma G H F kompensieren. Im
allgemeinen schadet aber die geringe Lichtablenkung bei der Betrachtung durch das
Prisma gar nichts, sondern kann sogar eine erwünschte Verbesserung ergeben, da die
Skala im Punkte E leicht gehoben erscheint. Handelt es sich uni kreisförmige Skalen,
z. B. an Radioapparaten, die auf einer senkrecht stehenden Ebene angebracht sind,
so wird durch die Zwischenschaltung des Prismas der Eindruck hervorgerufen, als
ob die Skala sich auf einem Konus befindet, was für die Betrachtung durchaus erwünscht
ist.
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Zweckmäßig kann auf der Grundfläche A C fixes Prismas eine Ableseinarke
angebracht werden, welche evtl. unmittelbar finit der Skala in Kontakt gebracht
wird.
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Die neue Beleuchtungs- und Ablesevorrichtung kann mannigfache Anwendung
finden, z. B. für die Beleuchtung und das Ablesen von Skalen an Radioapparaten,
ferner für die Beleuchtung Lind das Ablesen von Teilkreisen an Spektralapparaten,
Theodoliten, Fernrohren usw., für das Ablesen und die Beleuchtung von Rechenschiebern.
bei denen man ja auch durch zweckmäßige Beleuchtung und Vergrößerung erheblich än
Ablesegenauigkeit gewinnen kann.
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Der Vorteil der neuen Beleuchtungseinrichtung besteht darin, daß durch
die Ausnutzung der Totalreflexion ini Glaskörper das Licht auf die abzulesende Fläche
konzentriert wird. Die Totalreflexion findet, sowie die Glühlampe dicht an der Kathodenfläche
des Prismas steht, nicht nur an der Beobachtungsfläche statt, sondern auch an den
nicht gezeichneten Seitenfl;ichen (les Prismas, so (Iah eine überaus helle Beleuchtung
der Skala ent-
steht. Ein weiterer Vorteil der Beleuchtung .ist der, daß das
zur Beleuchtung verwandte tötal reflektierte Licht nicht in der Richtung ,a*f die
Fläche auffällt, . in der beobachtet ,,Wird. Es wird dadurch von selbst die sonst
lei manchen anderen Beleuchtungsarten vorhandene Störung durch Blendung infolge
Glanz der beleuchteten Fläche vermieden.
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Man kann, sofern es erwünscht ist, auch
die total reflektierende
Fläche krümmen, so daß die total reflektierende Fläche als Hohlspiegel wirkt und
eine Sammlung des Lichtes auf bestimmte Stellen der abzulesenden Fläche bewirkt.
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Für das Ablesen von Skalen und Beschriftungen, die auf einem Kreise
angebracht sind, kann man auch das zur Ausstrahlung und Beobachtung dienende Prisma
mit eine
Fortsatz aus massivem Glas oder Hohlglas nach dem Mittelpunkt des
Kreises hin ver-
sehen und dort die Lichtquelle aufstellen, so daß man bei
feststehender Lichtquelle allein
durch Drehung des prismentragenden Armes
das Licht auf die zu beobachtende Stelle det Skala werfen kann. Dieser lichtleitende
Fortsatz kann natürlich auch an feststehenden Ablesevorrichtungen angebracht werden,
wenn es wegen der räumlichen Verhältnisse nicht möglich ist, ganz dicht an das Prisma
heranzugehen. ,