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Lichtmeßeinrichtung mit seitlich zum Lichtstrahlengang angeordnetem
Lichtempfänger Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtmeßeinrichtung mit seitlich
zum Lichtstrahlengang angeordnetem Lichtempfänger und vor ihm angeordneten, aus
lichtdurchlässigem Material bestehenden Lichtleitmitteln, in welchen die Lichtstrahlen
zum Lichtempfänger weitergeleitet werden. Die Einrichtung eignet sich insbesondere
für Kopiergeräte mit einer fotoelektrischen Belichtungsmeß- oder -regelvorrichtung,
deren Fotozelle hinter der Kopierebene und seitlich zu dieser angeordnet ist.
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Bei derartigen Kopiergeräten ist es bereits bekannt, zur Umlenkung
der Kopierlichtstrahlen zur Fotozelle hin hinter der Kopierebene Reflektoren anzuordnen,
die mindestens teilweise schräg zur optischen Achse des Kopiergerätes angeordnet
sind. Sie bedingen je-
doch eine größere Bauhöhe des Gehäuses, in dem der
Reflektor und die Fotozelle gelagert sind. Kopiergeräte dieser Art sind außerdem
mit dem Nachteil verbunden, daß die einzelnen Bereiche einer größeren Kopierfläche
auch bei gleichmäßiger Beleuchtung durch das Kopierlicht ungleichmäßige, vom unterschiedlichen
Abstand der Kopierebenenbereiche von der Fotozelle abhängige Beiträge zum Fotostrom
liefern. Es sinddaher beidiesenVorrichtungen zusätzliche Mittel notwendig, um diese
Beiträge der einzelnen Kopierebenenbereiche einander anzugleichen.
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Bei Lichtmeßvorrichtungen zum punktweisen Ausmessen der Helligkeit
eines auf einen lichtdurchlässigen Schirm projizierten Bildes wurde auch schon vorgeschlagen,
vor der Fotozelle der Meßvorrichtung einen aus Glas bestehenden Lichtleitstab anzuordnen,
der das Licht der Meßfläche der Fotozelle zuführt.
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Auch bei dieser Vorrichtung ist eine schräg zur Lichteinfallsrichtung
am Lichtleitstab angeordnete reflektierende Fläche erforderlich, um die den Bildschirm
durchdringenden Lichtstrahlen zum Lichtleitstab und somit zur Fotozelle hin abzulenken.
Eine Vergrößerung der Meßfläche würde auch in diesem Fall zu einer Vergrößerung
des schräggestellten Reflektors und somit zu einer erheblichen Vergrößerung der
Bauhöhe der Meßvorrichtung führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, die
Bauhöhe von Lichtmeßeinrichtungen der eingangs genannten Art zu verringern. Zur
Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei derartigen Lichtmeßeinrichtungen
im Lichtstrahlengang quer zur Lichteinfallsrichtung eine Lichtleitplatte mit das
Licht diffus machenden Elementen anzuordnen, welche mit der Platte optisch in Kontakt
sind, sie also berühren, ohne daß an den Berührungsstellen eine Luftschicht zwischen
diesen Elementen und der Lichtleitplatte vorhanden ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung, ist mindestens eine Fläche der Lichtleitplatte mit rasterartig angeordneten,
das Licht diffus machenden Elementen versehen. Insbesondere wird eine Lichtmeßeinrichtung
vorgeschlagen, bei der nur rasterartig verteilte, das Licht diffus machende Elemente
einer durchgehenden Schicht die Plattenfläche berühren. Erfindungsgemäß können auf
der der Lichteintrittsfläche gegenüberliegenden Fläche der Lichtleitplatte Elemente
angeordnet sein, welche das in die Platte eingefallene Licht mindestens teilweise
diffus reflektieren, oder auf der Lichteintrittsfläche der Lichtleitplatte lichtstreuende
Elemente angeordnet sein. Die das Licht diffus machenden Elemente können auch innerhalb
einer durch zwei übereinanderliegende Schichten aus lichtdurchlässigem Material
gebildeten Lichtleitplatte angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß kann zwischen der obengenannten Lichtleitplatte und
dem Lichtempfänger ein weiteres Lichtleitorgan vorgesehen sein, z. B. eine vorzugsweise
trapezförmige, eine oder mehrere Lichtaustrittsflächen aufweisende Verlängerung
dieser Platte. Vorteilhafterweise sind die Lichtaustrittsflächen in Form von Sammellinsen
konvex gewölbt. Wie weiter unten noch näher ausgeführt wird, kann es in gewissen
Fällen zweckmäßig sein, der obengenannteii Verlängerung der Platte eine gekrümmte
Form zu geben, so daß die Verlängerung der Platte aus der Plattenebene heraustritt.
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Gemäß der Erfindung findet die vorgeschlagene Lichtmeßeinrichtung
vor allem bei fotografischen Kopiergeräten
mit fotoelektrischer
Belichtungsmeß- oder Belichtungsregelvorrichtung Verwendung wobei die obengenannte
Lichtleitplatte zwischen Kopierebene und fotoelektrischer Zelle angeordnet wird.
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Dabei kann die Lichtleitplatte als Auflage für den lichtdurchlässigen
Einstellschirm des Kopiergerätes dienen. Sind die das Licht diffus machenden Elemente
auf der Lichteinfallseite der Lichtleitplatte angeordnet, so können sie gleichzeitig
den Einstellschirm für das Kopiergerät bilden.
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Wie nachstehend noch näher erläutert wird, bewirken die das Licht
diffus machenden Elemente der Lichtleitplatte, daß ein erheblicher Teil der in die
gefallenen Licht-Lichtleitplatte einfallenden oder eing strahlen derart umgelenkt
wird, daß sie danach beim Auftreffen auf Grenzflächen der Platte reflektiert und
somit innerhalb dieser Platte zum Lichtempfänger weitergeleitet werden. Auf schräggestellte
Reflektoren zwischen dem Meßfeld und den Lichtleitmitteln bzw. dem Lichtempfänger
kann somit verzichtet werden, so daß die erfindungsgemäße Lichtmeßeinrichtung selbst
dann eine äußerst geringe Bauhöhe aufweist, wenn die Meßfläche verhältnismäßig groß
ist.
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Ferner hat sich erwiesen, daß insbesondere bei den Ausführungsformen
mit rasterartiger Anordnung der das Licht diffus machenden Elemente die Beiträge
der von den einzelnen Meßfeldbereichen herkommenden Lichtstrahlen zum Gesamtlichtstrom,
der am seitlich angeordneten Lichtempfänger ankommt, vorteilhafterweise weitgehend
unabhängig von den Unterschieden im Abstand zwischen den einzelnen Meßfeldbereichen
und dem Lichtempfänger sind. Dies ist insbesondere bei Kopiergeräten mit seitlich
hinter der Kopierebene angeordneter Fotozelle einer Belichtungsmeß- oder -regelvorrichtung
von erheblicher Bedeutung.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung sind
aus der Beschreibung einiger Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich. Diese
sind in der Zeichnung näher dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Grundplatte
eines Vergrößerungsgerätes mit Teilen einer Belichtungsregelvorrichtung und der
erfindungsgemäßen Lichtleitplatte in der Ansicht von oben, Fig. 2 den Gegenstand
der Fig. 1 im Schnitt längs der Linie II-II, Fig. 3 Teile des Gegenstandes
der Fig. 2 in stark vergrößerter, schematischer Darstellung, Fig. 4 Teile einer
anderen Ausführungsform der vorgeschlagenen Lichtmeßeinrichtung im Schnitt, Fig.
5 Teile einer weiteren Ausführungsform der vorgeschlagenen Lichtmeßeinrichtung
im Schnitt, Fig. 6 eine Lichtmeßeinrichtung mit mehreren fotoelektrischen
Zellen in der Ansicht von oben, Fig. 7 eine weitere Lichtmeßeinrichtung mit
mehreren fotoelektrischen Zellen in der Ansicht von oben, Fig. 8 den Gegenstand
der Fig. 7 in Seitenansicht, Fig. 9 ein weiteres Anwendungsbeispiel
der vorgeschlagenen Lichtmeßeinrichtung.
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In Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein auf die Grundplatte eines,
fotografischen Vergrößerungsgerätes aufzusetzendes Gehäuse bezeichnet, das eine
rechteckige öffnung2 besitzt, unter der eine aus durchsichtigem Material, beispielsweise
aus Glas oder Kunststoff, bestehende Platte 3 angeordnet ist. Diese ist an
sich ebenfalls rechteckig und im wesentlichen der Größe C
der Öffnung2 angepaßt,
weist aber an einer Seite eine trapezförmige Verlängerung4 auf. An der Schmalseite
5 des trapezförmigen Plattenteiles 4 liegt die beispielsweise als Sekundärelektronenvervielfacher
ausgebildete FotozeHe 6 einer an sich bekannten und daher nicht näher -dargestellten
Belichtungsregelvorrichtung, welche die Kopierlampe des Vergrößerungsgerätes selbsttätig
abschaltet, sobald eine vorbestimmte Kopierlichtmenge auf die Fotozelle
6 aufgetroffen ist.
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Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist auf die durch
die Größe der Öffnung2 bestimmte Lichteintrittsfläche7 der Platte3 ein lichtstreuender
und lichtdurchlässiger Schirm8 zur Betrachtung des projizierten Bildes und gegebenenfalls
zur Kontrolle der Scharfeinstellung des Gerätes aufgelegt. Als Einstellschirm8 dient
z. B. ein dünnes Blatt Papier, das jedoch im wesentlichen nicht in optischem Kontakt
mit der Platte3 steht, so daß sich zwischen dem Einstellschirm 8 und der
Oberseite 7 der Platte 3 eine dünne Luftschicht9 befindet. Zum Schutz
gegen Verletzungen ist der Einstellschirm8 mit einer dünnen Glasscheibe10 abgedeckt,
die gleichzeitig zur Auflage des Kopierpapiers dient. Auf die untere Fläche
11 sowie auf die Seitenflächen 12, 13, 14 der Platte 3
mit Ausnahme
der der Fotozelle 6 gegenüberliegenden Lichtaustrittsfläche5 ist eine Schicht15
aufgebracht, die nur an rasterförmio, verteilten kleinen Bereichen 16 der
Flächen 11, 12, 13, 14 der Platte 3
anliegt, wobei wenigstens
diejenigen Teile 15a der Schicht 15 lichtstreuend sind, welche mit den Bereichen
16 der obengenannten Plattenflächen optisch in Berührung sind. Näherungsweise
kann ein derartiges, lichtstreuendes Raster dadurch hergestellt werden, daß auf
die Plattenflächen 11, 12, 13, 14 eine dünne Folie aufgeklebt wird,
deren Klebefläche verhältnismäßig rauh ist und somit nur die Bereiche
16 der Plattenflächen berührt. Zwischen den lichtstreuenden Elementen15a
bleiben kleine- Luftpolster17 bestehen, in deren Bereich die Plattenflächen von
der Schicht15 nicht berührt werden. Die Seitenflächen 12, 13, 14 der Platte3
können anstatt nur an rasterförmig verteilten Bereichen16 auch an ihrem gesamten
Flächenbereich mit einer reflektierenden Schicht in Berührung stehen. Diese Schicht
kann dabei auch spiegelnd reflektierend sein.
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Der Strahlengang in der Platte 3 und die Wirkungsweise der
vorgeschlagenen Vorrichtung sind in Fig. 3
veranschaulicht. Ein vom nicht
dargestellten Projektionsobjektiv des Vergrößerungsgerätes kommender Kopierlichtstrahl
18 durchdringt zunächst das auf die Abdeckscheibe 10 aufgelegte, in
den Figuren nicht dargestellte Kopierpapier sowie die Abdeckscheibe 10 selbst
und wird durch das Kopierpapier und durch den Einstellschirm 8 stark gestreut.
Die gestreuten Lichtstrahlen treten nach Durchtritt durch die Luftschicht
9 in die Platte 3 ein und verlassen diese an der Unterseite
11 entsprechend den optischen Brechungsgesetzen (vergleiche z. B. die Strahlen
18a, 18b), falls die Lichtstrahlen nicht auf die lichtstreuenden Bereiche
16 der Plattenunterseite 11 auftreffen, die von den Streuelementen
15 a berührt werden.
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Dagegen werden diejenigen Streulichtstrahlen des Strahles
18, die auf die Bereiche 16 der Plattenunterseitell auftreffen, z.
B. die Streulichtstrahlen18e, 18d, an den Elementen15a der Schicht15 diffus
reflektiert und unter den verschiedensten Winkeln an die obere Plattenfläche7 zurückgeworfen.
Dort treten
diejenigen Lichtstrahlen, die unter einem Einfallswinkel,
der kleiner ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, auf die obere Plattenfläche7
auftreffen, aus der Platte 3 aus, z. B. die Strahlen 18
e, 18 f, während die übrigen an die obere Plattenfläche
7 zurückgeworfenen Lichtstrahlen, z. B. die Strahlen 18 g,
18h,
an der Grenzfläche7 total rellektiert werden und nach teilweise wiederholter Totalreflexion
an den total reflektierenden Bereichen der Plattenunterseite 11, die zwischen
den diffus reflektierenden Bereichen 16 liegen bzw. nach diffuser Reflexion
an den Bereihen16 der unteren Plattenflächell sowie nach teilweise wiederholter
Totalreflexion an der oberen Fläche7 in den trapezförmigen Tei14 der Platte3 gelangen,
schließlich nach weiterer Totalreflexion an den Grenzflächen des trapezförmigen
Teiles4 durch die Austrittsfläche 5 aus der Platte 3 austreten und
in die Fotozelle 6 einfallen. Die Austrittsfläche 5 hat zweckmäßigerweise
die Form einer konvexen Zylinderlinse, um die aus dem Plattenteil 4 austretenden
Lichtstrahlen möglichst vollständig auf die Kathode der Fotozelle 6 zu sammeln.
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Die untere Fläche 11 der Platte 3 ist nur im Bereich
der Lichteinfallsöffnung 2 mit der lichtstreuenden Schicht 15 belegt, während
die Flächen der trapezförmigen Verlängerung 4 der Platte 3 entweder unbeschichtet
sind# so daß dort die Lichtleitung durchwegs durch Totalreflexion erfolgt, oder
verspiegelt sind.
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Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung
ist also derart, daß die Kopierlichtstrahlen nach ihrem Eintritt in die Lichtleitplatte3
zunächst durch das Streuraster15a gestreut und dann innerhalb der Platte3 weitgehend
durch Totalreflexion zur Fotozelle6 weitergeleitet werden. Da diese Weiterleitung
des Lichtes innerhalb der Platte3 mit verhältnismäßig geringen Verlusten erfolgt,
sind die Beiträge der Kopierlichtstrahlen, die auf die einzelnen Bereiche der Plattenfläche
7
auftreffen, zum Fotostrom der Zelle 6 in hohem Maß unabhängig von
den Unterschieden im Abstand zwischen den einzelnen Teilbereichen der Plattenfläche
7
und der Fotozelle 6. Eventuelle Einflüsse der Randflächen 12,
13, 14 auf die Beiträge des- auf die Randzonen der Plattenfläche
7 auftreffenden Kopierlichtes zum Fotostrom werden dadurch beseitigt, daß
der rechteckige Teil der Platte 3 in seinen Abmessungen etwas größer gewählt
wird als die LichteinfaRsöffnung 2 des Gehäuses 1; dadurch werden die Randzonen
der Plattenfläche 7 in bezug auf das vom Projektionsofljektiv kommende Licht
abgedeckt. Versuche haben ergeben, daß die durch die Seitenflächen 12,
13, 14 bedingten Störungen gering sind und sich nur auf die unmittelbar am
Rand gelegenen Zonen der oberen Plattenfläche 7 beschränken.
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An Stelle der in Fig. 3 dargestellten, an einer zusammenhängenden
Folie 15 rasterförmig angeordneten Streuelemente 15a können auf der Plattenfläche
11 selbstverständlich auch Streuelemente rasterförtnig angeordnet werden,
welche untereinander nicht durch eine gemeinsame Schicht 15 in Verbindung
stehen und beispielsweise durch Aufspritzen eines streuenden Stoffes auf die Plattenfläche
11 erzeugt werden.
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Desgleichen kann ein beispielsweise im Aufspritzverfahren erzeugtes
lichtstreuendes Raster15a' anstatt auf der unteren Flächell auch auf der oberen
Fläche 7 der Platte 3 in optischem Kontakt mit dieser angeordnet und
vorzugsweise zugleich als Einstellschinn des Vergrößerungsgerätes verwendet werden
(vgl. Fig. 4). Ferner ist es möglich, sowohl die obere Fläche 7 als auch
die untere Fläche 11 der Platte 3
mit lichtstreuenden Rastern zu versehen.
Außerdem kann ein Streuraster 19 anstatt an einer einzigen Lichtleitplatte
3 auch zwischen zwei Lichtleitplatten 20, 21 angeordnet werden (vgl. Fig.
5), so daß wenigstens ein Teil der durch die Platte 20 und das Streuraster
19 hindurchtretenden Kopierlichtstrahlen durch die Platte 21 der Fotozelle
zugeführt und somit die Lichtausbeute erhöht wird.
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Selbstverständlich gehört es mit zum Gegenstand der Erfindung, die
der Lichteinfallseite abgewandten, bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung total reflektierenden Flächenbereiche bzw. Flächen der Lichtleitplatten3,
21 mit einer spiegelnd reflektierenden Schicht zu versehen.
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Wie aus Fig. 6 hervorgeht, können infolge der Gleichmäßigkeit
der Beiträge der einzelnen Bereiche der Plattenfläche 7 zum Fotostrom nicht
nur an einer, sondern an mehreren Seiten der Platte 3 trapezförmige Verlängerungen
22, 23, 24 vorgesehen sein, so daß mehrere Fotozellen 25, 26, 27 gleichzeitig
angeordnet werden können.
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Desgleichen können mehrere Fotozellen 28, 29,
30 an der
Platte 3 beispielsweise dadurch angeordnet werden, daß an einer trapezförmigen
Verlängerung 31 der Platte 3 mehrere Lichtaustrittsflächen
32, 33,
34 vorgesehen sind, wobei der Plattenteil 31 in mehrere Arme
35, 36, 37 aufgespalten sein kann, welche zur raumsparenden Anordnung der
Zeilen 28, 29, 30
unterschiedlich gekrümmt sein können (vgl. Fig.
7
und 8).
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Derartige Meßanordnungen mit mehreren Fotozellen sind vor allem bei
Geräten zum Kopieren farbiger Bilder von Vorteil, wobei die Fotozellen
25, 26,
27 bzw. 28, 29, 30 jeweils für Lichtstrahlen von einer
der drei Grundfarben empfindlich sind.
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Die Verlängerungen4 bzw. 22, 23, 24 bzw. 31 der Platte3
können anstatt trapezförmig auch in anderer Form ausgebildet sein und beispielsweise
gekrümmte Seitenflächen aufweisen. An Stelle dieser Verlängerungen können auch Lichtleitorgane
vorgesehen sein, die mit der Platte3 nicht aus einem Stück bestehen.
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Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, wird es durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung ferner in einfacher Weise ermöglicht, die Fotozelle in größerer Entfernung
von der Meßstelle anzuordnen. In Fig. 9 ist ein optisches Kopiergerät abgebildet,
dessen Gehäuse38 die Kopierlampe39, den Kondensor40, die Negativbühne41, das Objektiv42
und die Auflage43 für das Kopiermaterial umfaßt. Darüber ist die Lichtleitplatte
3 -n-üt der ein lichtstreuendes Raster aufweisenden Schicht 15 angeordnet,
welche wie beim Gegenstand der Fig. 1 bis 3 ausgebildet sein kann.
Die Platte 3 weist eine größere Verlängerung 46 auf, welche um
90' gekrümmt ist und mit ihrer Lichtaustrittsfläche 47 bis an die in größerer
Entfernung von der Kopierebene angeordnete, in dem Gehäuse 48 untergebrachte Fotozelle
49 einer Belichtungsregelvorrichtung heranreicht. Da im gekrümmten Teil der Plattenverlängerung46
ein Teil der darin durch Totalreflexion weitergeleiteten Meßlichtstrahlen unter
einem kleineren Einfallswinkel als dem Grenzwinkel der Totalreflexion auf die Begrenzungsflächen
der Verlängerung 46 auftreffen, kann es zweckmäßig sein, die Begrenzüngsflächen
im Bereich des gekrümmten Teiles der Verlängerung46 mit spiegelnden Belegungen
50
zu versehen, um bei kleinerenKrümmungsradien der Verlängerung46 größere Lichtverluste
zu vermeiden.
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Selbstverständlich kann die vorgeschlagene Lichtmeßeinrichtung nicht
nur bei optischen, sondern auch bei Kontaktkopiergeräten und im übrigen auch bei
anderen Geräten mit fotometrischen Einrichtungen Verwendung finden.
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Gemäß einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung kann die lichtstreuende
Schicht auch die j gesamte zu beschichtende Fläche der Platte 3, z. B. die
untere Fläche 11 dieser Platte, berühren.