DE8802996U1 - Adjustable lighting device for uniform illumination of an image field - Google Patents
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Description
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Pat Ta/Hö - 02.03.88Pat Ta/Hö - 02.03.88
eines Bildfeldesof an image field
Die Neuerung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Bildfeldes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The innovation relates to a lighting device for uniformly illuminating an image field according to the preamble of claim 1.
Bei derartigen Beleuchtungseinrichtungen 1st es bekannt, die HeI-ligkeit des von einer Lichtquelle abgestrahlten Lichtes dadurch zu regeln, daß mittels eines elektrischen Schaltkreises die Lampenspannung veränderbar ist. Eine Regelung der Lampenspannung bringt jedoch den enormen Nachteil mit sich, daß dadurch auch die Farbtemperatur des abgestrahlten Lichtes verändert wird. Soll nun mit dem Licht eine fotografische Aufnahme gemacht werden, so ist dies nur unter Inkaufnahme von Farbfehlern im späteren fotografischen Bild möglich.In such lighting devices, it is known to regulate the brightness of the light emitted by a light source by changing the lamp voltage using an electrical circuit. However, regulating the lamp voltage has the enormous disadvantage that it also changes the color temperature of the emitted light. If a photograph is to be taken using the light, this is only possible if color errors are accepted in the subsequent photographic image.
i-iti-it
Pat Ta/Ho - 02.03.88 ,,", ~'l· 3101 .·Pat Ta/Ho - 02.03.88 ,,", ~'l· 3101 .·
• I• I
Eine Einrichtung, die diesen Fehler ausschließt, 1st aus der DE-OS 27 57 543 bekannt. Diese weist eine Lichtquelle, ein Kondensorsystem, eine regelbare Blende, verschiedene auf einem Träger angeordnete Farbfilter und einen ringförmig ausgebildeten Lkhtleiter auf. Mittels der auf dem Träger angeordneten Farbfilter wird durch Verschieben jede gewünschte Farbtemperatur des Lichtes einstellbar. Zur Regelung der Beleuchtungsstärke 1st ein Blendenschieber vorgesehen, der partiell in den annähernd parallelen Beleuchtungsstrahlengang zwischen den einzelnen Kondensoren ein-A device that eliminates this error is known from DE-OS 27 57 543. This has a light source, a condenser system, an adjustable diaphragm, various color filters arranged on a carrier and a ring-shaped light guide. Any desired color temperature of the light can be set by moving the color filters arranged on the carrier. To regulate the illuminance, a diaphragm slider is provided, which partially inserts into the almost parallel illumination beam path between the individual condensers.
IC bringbar ist und somit Minen Teil des Strahlenbündel abdeckt. Der Lichtleiter 1st in seinem Innern homogen ausgebildet. Eine ungleichmäßig mit Licht beaufschlagte Eintrittsfläche eines derartigen Lichtleiters wird in seinem Innern durch Totalreflexion so ausgeglichen, daß die Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters eine gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung aufweist. Mit dieser Beleuchtungseinrichtung ist eine Regelung der Beleuchtungsstärke ohne Veränderung der Lampenspannung und somit ohne Veränderung der Farbtemperatur des Lichtes möglich. Da jedoch die Beleuchtungsstärkeregelung um einen Lichtwert die Abdeckung des Beleuchtungsstrahlenbündeis mit dem Blendenschieber auf die Hälfte seiner ursprünglichen Fläche bedingt, wird der Verschiebeweg des Blendenschiebers mit jedem Abblenden kleiner und eine Regelung immer schwieriger. Eine derartige Beleuchtungsstärkeregelung ist daher nur in engen Bereichen exakt möglich.IC and thus covers most of the beam. The light guide is homogeneously formed on the inside. An unevenly exposed entrance surface of such a light guide is compensated for on the inside by total reflection so that the light exit surface of the light guide has a uniform light intensity distribution. With this lighting device, it is possible to regulate the illuminance without changing the lamp voltage and thus without changing the color temperature of the light. However, since the illuminance regulation by one light value requires the illuminance beam to be covered by the diaphragm slider to half its original area, the displacement path of the diaphragm slider becomes smaller with each stop-down and regulation becomes more and more difficult. Such illuminance regulation is therefore only possible precisely in narrow areas.
Aus der DE-OS 27 45 397 ist ein Lichtregler für Lichtleiterleuchten mit einer Vielzahl von Einzelfasern bekannt. Dazu ist im Beleuchtungsstrahlengang zwischen der Lampe und der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters eine aus mehreren Kreissektorenflächen ausgebildete Blende angeordnet.A light controller for fiber optic lights with a large number of individual fibers is known from DE-OS 27 45 397. For this purpose, a diaphragm made up of several circular sector surfaces is arranged in the illumination beam path between the lamp and the light entry surface of the fiber optic.
Pat Ta/Ho - 02.03.1Pat Ta/Ho - 02.03.1
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«.-«·>· fill«.-«·>· fill
• ···· · « I t I I• ···· · « I t I I
t 4t4
Zur Beleuchtungsstarkeregulierung werden diese Kreissektorenflächtin mittels einer Handhabe verschoben, so daß das BeieuchtungsstrahienbUndei 1n nachteiliger Welse asymmetrisch beschnitten wird. Auch läßt sich der Bereich hoher Abbiendungsfaktoren nur ungenau einstellen.To regulate the intensity of the light, these circular sector surfaces are moved using a handle, so that the beam of the light beam is cut off asymmetrically in a disadvantageous way. The area of high deflection factors can also only be set imprecisely.
Aus der DE-OS 27 01 764 1st ein l.ichtflußregier zur Hell Igkeitsregelung von Beleuchtungseinrichtungen fllr Mikroskope bekannt. Dieser weist einen Träger und eine in Lichtrichtung angeordnete feststehende Schar von lichtdurchlässigen Kanälen auf. über eine Schwenkeinrichtung ist der Träger 1m Beleuchtungsstrahlengang schwenkbar angeordnet, Diese Einrichtung ist jedoch sehr groß dimensioniert und benötigt durch die Schwenkeinrichtung zusätzlichen Raum im Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops.A light flux regulator for controlling the brightness of illumination devices for microscopes is known from DE-OS 27 01 764. This has a carrier and a fixed group of light-permeable channels arranged in the direction of the light. The carrier is arranged so that it can be swiveled along the illumination beam path using a swivel device. However, this device is very large and requires additional space in the illumination beam path of the microscope due to the swivel device.
Schließlich ^St aus der DE-PS 690 378 eine Anordnung zur stufenweisen Abschirmung eines lichtempfindlichen Materials bekannt. Dieses Material ist hier als Fotozelle für einen Belichtungsmesser beschrieben, dis von einem als Scheibe oder Band ausgeführten lichtundurchlässigen Träger abgedeckt wird. Im Falle des Bandes weist der Träger einzelne Felder mit einem lichtdurchlässigen Lochraster auf, wobei die Durchmesser der einzelnen Lochblenden von Feld zu Feld abnehmen. Im Falle der Scheibe ist der Träger mit einzelnen nebeneinander angeordneten Feldern unterschiedlicher Rasterdichte ausgestattet. Sowohl der als Band und der als Scheibe ausgebildete Träger kann über fest zugeordnete Stellungen in Wirkstellung gebracht werden.Finally, an arrangement for the step-by-step shielding of a light-sensitive material is known from DE-PS 690 378. This material is described here as a photocell for an exposure meter, which is covered by an opaque carrier designed as a disk or band. In the case of the band, the carrier has individual fields with a light-permeable hole pattern, with the diameters of the individual hole diaphragms decreasing from field to field. In the case of the disk, the carrier is equipped with individual fields of different grid densities arranged next to one another. Both the carrier designed as a band and the disk can be brought into the active position via fixed positions.
Die aus dieser Schrift bekannte Einrichtung zur Abschirmung eines »trahrenempfindlichen Materials eignet sich jedoch ausschließlich tür Helligkeitsregulierung von relativ groß dimensionierten Flächen.However, the device known from this document for shielding a »transparent material« is only suitable for regulating the brightness of relatively large areas.
Pat Ta/Ho - 02.03.88Pat Ta/Ho - 02.03.88
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Neuerung» die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Beleuchtungseinrichtung mit konstant einstellbarer Farbtemperatur anzugeben, deren Helligkeit exakt über einen großen Bereich regelbar ist.It is therefore the task of the present innovation to avoid the disadvantages of the state of the art and to provide a lighting device with a constantly adjustable color temperature, the brightness of which can be precisely regulated over a large range.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. This problem is solved by the characterizing part of the claim. Advantageous further developments are the subject of the subclaims.
In der Zeichnung ist die Neuerung in Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:The drawing shows the innovation in exemplary embodiments. It shows:
Träger;
Fig. 3: einen als Scheibe ausgebildeten lichtundurchlässigenCarrier;
Fig. 3: an opaque pane designed as a disc
Träger.Carrier.
Flg. 4: einen lichtundurchlässigen Träger mit einer Anordnung von Lochblenden.Fig. 4: an opaque carrier with an arrangement of pinholes.
In der Figur 1 1st ein AusfUhrungsbeispiel fUr die Beleuchtungseinrichtung dargestellt, bei dem In einem Gehäuse 1 hintereinander eine Lichtquelle 2, ein Kondensorsystem 3, eine Einrichtung zur Beeinflussung der Farbtemperatur 4, eine Einrichtung zur Helligkeitsregulierung S, ein ringförmig gebogener, 1n seinem Innern homogen ausgestalteter Lichtleiter 6 und eine Kollektorlinse 7 angeordnet sind. Ein von der Lichtquelle 2 emittiertes Be1euchtung«strah1enbUnde1 8 wird mittels des Kondensorsystems 3 auf die L1chte1ntr1ttsf1Xche 9a des Lichtleiters 6 gebündelt.Figure 1 shows an exemplary embodiment of the lighting device, in which a light source 2, a condenser system 3, a device for influencing the color temperature 4, a device for regulating brightness S, a ring-shaped, homogeneous light guide 6 and a collector lens 7 are arranged one after the other in a housing 1. A beam of illumination rays 8 emitted by the light source 2 is bundled onto the light entry surface 9a of the light guide 6 by means of the condenser system 3.
Pat Ta/Ho - 02.03.88Pat Ta/Ho - 02.03.88
B 3101## b B 3101 ## b
Zwischen dem Kondensorsystem 3 und dem Lichtleiter 6 ist die Einrichtung zur Beeinflussung der Farbtemperatur 4 mit einem Farbfilter 10, einem Träger 11 und einer Handhabe 12 angeordnet.The device for influencing the color temperature 4 with a color filter 10, a carrier 11 and a handle 12 is arranged between the condenser system 3 and the light guide 6.
Durch stufenloses Einschieben in Pfeil richtung in das Beleuchtungsstrahlenbündel 8 läßt sich dieses mittels des Filters 10 partiell einfärben, und durch die inneren Reflexionen im Lichtleiter 6 wird dieses Licht an der Lichtaustrittsfläche 9b des Lichtleiters 6 homogenisiert. Somit läßt sich jede gewünschte Farbtemperatur des Lichtes einstellen, was insbesondere bei der Verwendung des Lichtes als fotografische Beleuchtung und zur Anpassung an die Sensibilisierung der verschiedenen Filme notwendig ist. Zwischen der Einrichtung zur Beeinflussung der Farbtemperatur 4 und der Lichteintrittsfläche 9a des Lichtleiters 6 ist ferner die Einrichtung zur Regelung der Beleuchtungsstärke 5 angeordnet. Sie enthält einen Träger 13 sowie eine Handhabe 14 und ist mit den hier als Kugel und Feder dargestellten Rastmitteln 19 versehen, die im Zusammenwirken mit den Rastungen 20 des Trägers 13a eine exakte Führung und eine definierte Stellung des Trägers 13 im Beleuchtungsstrahlengang gewährleisten.By continuously inserting the light beam 8 in the direction of the arrow, it can be partially colored using the filter 10, and the internal reflections in the light guide 6 homogenize this light on the light exit surface 9b of the light guide 6. This allows any desired color temperature of the light to be set, which is particularly necessary when using the light as photographic lighting and for adapting to the sensitization of the various films. The device for controlling the illuminance 5 is also arranged between the device for influencing the color temperature 4 and the light entry surface 9a of the light guide 6. It contains a carrier 13 and a handle 14 and is provided with the locking means 19, shown here as a ball and spring, which, in conjunction with the locking mechanisms 20 of the carrier 13a, ensure precise guidance and a defined position of the carrier 13 in the illumination beam path.
Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Teils des Trägers 13 und weist einen als Band ausgeführten lichtundurchlässigen Träger 13a auf. Dieser 1st 1n gleichgroße Einzelsegmente 15 unterteilt, wobei jedem dieser Einzelsegmente eine lichtdurchlässige Fläche 16a-16f zugeordnet 1st. Dabei sind die Flächen 16a-16c derart dimensioniert, daß die Fläche 16a einen doppelt so großen lichtdurchlässigen Flächenanteil wie die Fläche 16b und diese wiederum einen doppelt so großen Anteil wie die Fläche 16c aufweist. An die lichtdurchlässige Fläche 16c schließt sich eine aus vier einzeln nebeneinander angeordneten Lochblenden 17 bestehende lichtdurchlässige Fläche 16d an.Figure 2 shows an embodiment of a part of the carrier 13 and has an opaque carrier 13a designed as a band. This is divided into 1n individual segments 15 of equal size, with each of these individual segments being assigned a translucent surface 16a-16f. The surfaces 16a-16c are dimensioned in such a way that the surface 16a has a translucent surface portion that is twice as large as the surface 16b and this in turn has a portion that is twice as large as the surface 16c. The translucent surface 16c is followed by a translucent surface 16d consisting of four individually arranged perforated diaphragms 17.
I IM
* I I I II IN
* IIII
Pat Ta/Ho - 02.03.88Pat Ta/Ho - 02.03.88
if, ,if, ,
Die Durchmesser dieser einzelnen Lochblenden 17 sind jeweils gleich dimensioniert, so daß aus einer Reduzierung der Anzahl der Lochblenden 17 um den Faktor 2 eine Halbierung der wirksamen lichtdurchlässigen Fläche resultiert. Dieses ist mit den Flächen 16d, 16e und 16f ausgeführt. Zur besseren Übersicht wurde in dieser Figur auf eine Darstellung von Einzel Segmenten mit mehr als vier Lochblenden verzichtet. Da Lochblenden mit einem wirksamen Durchmesser von 0,25 mm noch wirtschaftlich herstellbar sind, sind Einzelsegmente 15 mit einer Anzahl von 64 oder 128 Lochblenden durchaus denkbar.The diameters of these individual apertures 17 are each dimensioned the same, so that a reduction in the number of apertures 17 by a factor of 2 results in a halving of the effective light-permeable area. This is done with the areas 16d, 16e and 16f. For a better overview, individual segments with more than four apertures have been omitted in this figure. Since apertures with an effective diameter of 0.25 mm can still be produced economically, individual segments 15 with a number of 64 or 128 apertures are certainly conceivable.
{ ) Die Figur 3 zeigt analog zur Figur 2 einen als Scheibe ausgeführten lichtundurchlässigen Träger 13b, der in einzelne Segmente 15 unterteilt ist. Diese weisen analog zur Figur 2 jeweils lichtdurchlässige Flächenanteile 18a-18i auf, wobei die- FlächenanteiIe 18a-18e einen sich verjüngenden gekrümmten Spalt bilden und die lichtdurchlässigen Flächenanteile 18f-18i jeweils eine Anzahl nebeneinander angeordneter größengleicher Lochblenden 17 aufweist. Die Flächen btW. die Durchmesser der lichtdurchlässigen Anteile sind analog zu denen der Figur 2 ausgebildet. Die Ausbildung des Trägers als Scheibe und die Anordnung vor dem ringförmig gebogenen Lichtleiter 6 (Figur 1) 1st wegen des geringeren Raumbedarfs und der vollständigen Aufnahme des Trägers im Gehäuse 1 von baugleichem Vorteil. { ) Figure 3 shows, analogously to Figure 2, an opaque carrier 13b designed as a disk, which is divided into individual segments 15. These each have, analogously to Figure 2, translucent surface portions 18a-18i, the surface portions 18a-18e forming a tapering curved gap and the translucent surface portions 18f-18i each having a number of pinhole diaphragms 17 of the same size arranged next to one another. The surfaces and the diameters of the translucent parts are designed analogously to those in Figure 2. The design of the carrier as a disk and the arrangement in front of the ring-shaped curved light guide 6 (Figure 1) is of equal structural advantage due to the smaller space requirement and the complete accommodation of the carrier in the housing 1.
Die Figur 4 zeigt einen lichtundurchlässigen Träger 13, der in einzelne Segmente 15 unterteilt und 1n Pfeilrichtung vor der Lichteintrittsfläche 9a des Lichtleiters 6 bewegbar 1st. Zur kontinuierlichen Verstellung des Trägers 13 1m Beleuchtungsstrahlengang 8 1st diesem ein Elektromotor 21 zugeordnet.Figure 4 shows an opaque carrier 13, which is divided into individual segments 15 and can be moved in the direction of the arrow in front of the light entry surface 9a of the light guide 6. An electric motor 21 is assigned to the carrier 13 in the illumination beam path 8 for the continuous adjustment of the carrier 13.
Pat Ta/Ho - 02.03.88 B 3101Pat Ta/Ho - 02.03.88 B 3101
Die einzelnen Segmente 15 sind in dieser Figur an den Durchmesser der Lichteintrittsfläche 9a des Lichtleiters 6 angepaßt und weisen jeweils eine um den Faktor 2 steigende Anzahl von Lochblenden auf. Diese sind gleichmäßig über die Breite eines einzelnen Segments 15 verteilt und nebeneinander angeordnet, wobei innerhalb jedes einzelnen Segments 15 der Abstand der Lochblenden 17 zueinander konstant ist. Durch kontinuierliches Verschieben des Trägers 13 im Beleuchtungsstrahlengang 8 wird, ausgehend von der 1ichtdurüilässigen Fläche 16c, eine harmonische Abblendung erreicht. Zur Veränderung der Beleuchtungsstärke um den Faktor muß der Träger 13 jeweils um den gleichen Betrag verschoben werden. Dies erlaubt ohne zusätzliche getriebliche Mittel eine exakte Anpassung bzw. Veränderung der Beleuchtungsstärke in einem großen Bereich. Die hier beschriebenen Größenverhältnisse bzw. Abstände stellen nur ein Ausführungsbeispiel dar und können selbstverständlich variiert werden. Dabei ist auch hier eine scheibenförmige Ausbildung des Trägers möglich.In this figure, the individual segments 15 are adapted to the diameter of the light entry surface 9a of the light guide 6 and each have a number of pinholes that increases by a factor of 2. These are evenly distributed over the width of an individual segment 15 and arranged next to one another, whereby the distance between the pinholes 17 is constant within each individual segment 15. By continuously moving the carrier 13 in the illumination beam path 8, a harmonious dimming is achieved, starting from the transparent surface 16c. To change the illuminance by the factor, the carrier 13 must be moved by the same amount in each case. This allows an exact adjustment or change of the illuminance over a large range without additional gear means. The size ratios and distances described here only represent an example and can of course be varied. A disk-shaped design of the carrier is also possible here.
Der Vollständigkeit halber soll noch darauf hingewiesen werden, daß anstelle eines sich kontinuierlich oder diskontinuierlich verjüngenden Spaltes auch eine treppenförmige Anordnung von lichtdurchlässigen Flächen auf einem Träger Verwendung finden kann. Die Lochblenden eines Einzel segments können auch neben- und übereinander Hegen und so zu einer Blendenmatrix zusammengefaßt sein.For the sake of completeness, it should be pointed out that instead of a continuously or discontinuously tapering gap, a stepped arrangement of translucent surfaces on a support can also be used. The pinholes of an individual segment can also be placed next to or on top of each other and thus combined to form a matrix of pinholes.
Mit dieser Neuerung 1st es somit in vorteilhafter Welse möglich, eine stufenweise oder auch kontinuierliche Helligkeitsregulierung über einen großen Bereich durchzuführen, ohne dabei die vorab eingestellte Farbtemperatur des Lichtes zu beeinflussen.This innovation makes it possible to carry out gradual or continuous brightness control over a large area without affecting the pre-set color temperature of the light.
Pat Ta/Ho -02.03.88 .^ A 3101 U Pat Ta/Ho -02.03.88 .^ A 3101 U
unerwünschten Farbverschiebung, bedingt durch eine falsche Vunwanted color shift caused by incorrect V
hinsichtlich der DIN- bzw. ASA-EmpfindHchkeit der Filme 'regarding the DIN or ASA sensitivity of the films '
vermieden.avoided.
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