DE1925683A1 - Beleuchtungseinrichtung fuer einen Projektionsapparat - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl,-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

XEROX CORPORATION, Rochester, Ν·Υο Η6Ο3, V.St.Ao

Beleuchtungseinrichtung für einen Projektionsapparat

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung eines ebenen, mindestens zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten aufweisenden Objekts in einem Projektionsapparat mit einem Linsensystem zur Abbildung des Objekts auf einer Bildebene₀

Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders für die Anwendung in optischen Einrichtungen zur Beleuchtung eines Originals, das in automatischen Kopier- oder Keproduktionsmaschinen kopiert werden soll, geeignete neue Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die eine gleichmäßige Beleuchtung eines das zu vervielfältigende Objekt darstellenden Originals bei hoher Liohtausbeute der verwendeten Lichtquellen ermöglicht«

Ausgehend von einer Beleuchtungseinrichtung der vorstehend genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch längliche Lichtquellen, die parallel und außerhalb jeder der gegenüberliegenden Seltenkanten des Objekts angeordnet sind, so daß die Lichtstrahlen der Lichtquellen direkt auf das Objekt sowohl entlang der nächstliegen·«· den als auch der gegenüberliegenden Seitenkante unter einem

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Winkel von weniger als 90 Grad gegenüber der Objektebene treffen· Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind gerade elliptisohe Reflektorflachen für jede der Lichtquellen vorge^s-ejhan, [die _F- so yangBor^jiet |3|.nd, d^iß; di^ Iii^|Le der einen Brennpunkte der elliptischen Fläche mit der Längsachse der Lichtquelle zusammenfällt und die Linie der anderen Brennpunkte auf einer Geraden liegt, die durch die Sohnittpunkte derjenigen Lichtstrahlen gegeben ist, die von der Reflektorfläche reflektiert auf der ihr nächstliegenden Seitenkante und auf der .gegenüberliegenden Seitenkante des Objekts auftreffen·

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zur Beleuchtung eines rechteckigen ebenen Objekts vier ^ rechtwinklig angeordnete längliche Lichtquellen vorgese- hen, die jeweils parallel,zu den Seitenkanten des Objekts angeordnet sind·

Weitere Merkmale der "Erfindung sowie die mit ihr-zu. erzielenden Vorteile werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert« ·..,..--

Im einzelnen zeigen» ; _f

7ig»1 eine Schnittansicht einer Lampenanordnung, die bei der Beleuchtungseinrichtung verwendet wird, von der SeitβI 1

Fig·2 eine Schnittansicht der Lampenanordnung Ύοη einem Ende aus, und

Fig·3 eine Draufeicht auf einen Ausschnitt der Lampenanordnung und einer das Original tragenden Plattes.

Die Lampenanordnung let in den Figuren i bis 3 näher dargestellt und ist so für" die Bestrahlung äines diffus" r'e-

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OHiGlHAL INSPECTED

flektierenden Originals D ausgelegt, daß das von einer Linse erzeugte Bild des Originals eine Strahlungsgleich— mäßigkeit bis maximal 1 # aufweist. Diese gleichmäßige BildStrahlung wird durch die rechtwinklige Anordnung von vier länglichen Lichtquellen L.., Lp, L, und L. erreicht und durch die Verwendung zugeordneter Reflektoren Η-, R₂, R, und R- noch verbessert. JDie Anordnung ist so ge« wählt,- daß die Abhängigkeiten der Beleuchtungsstärke von der Linse, z.B. der Beleüchtungsstärkenabfall durch die Abschattung der optischen Apertur des Linsensystems und nach der vierten Potenz des Kosinusgesetzes, kompensiert werden.

Jede der vier linearen Lichtquellen, die als Leuchtstofflampen oder andere Gasentladungsröhren ausgebildet sein können, ist mit zwei mit Abstand zueinander angeordneten Reflektoren versehen, von denen einer elliptisch und/oder zylindrisch ist. Die radiömetrisöhen Beziehungen der ellip tischen und zylindrischen Reflektoren werden dazu benutzt, von einer das Original tragenden Hatte reflektiertes Licht auf eine Bildebene zu projizieren, auf dir das Strah lüngsbild eine nahezu vollkommene Ββθtrahlungsstärke aufweist*

Wie in den figuren 1 und 2 gegeigt» Bind die !Dampen L^, Lg, ϊ* und Sj entlang der Seiten elftes Rechteck© angeordnet, das etwae größer als &m durch das Original £ gegebene Rechteck ist* Die inneren Kante». ä§s* Be£!Lektö3?en JL, Ag, R* Und R^, die parallel zu ihren verlaufen! "bilden ebenfalls flit 8ei1s©n el&».0 wöbii ü-hrs inneren Kanten mit feringim Säs

Anordnung werden die von jeder Lampe abgestrahlten Bo auf ÄäS Ö^ä^aiä, _:$mMh$$$} MB ftt mi

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ginal aus, wodurch eine übermäßig intensive Beleuchtungsstärke an den Kanten des Originals vermieden wird, die
auftreten würde, wenn diese sich bis über die Lichtquellen erstrecken würden·

Mit Lichtquellen, die außerhalb der entsprechenden Kanten des Originals D angeordnet sind, ohne zusätzliche Vorrichtungen zum Eichten der Lichtstrahlen der Lichtquellen
würde das auf dem Original auftreffende Licht der Lichtquellen eine homogene Beleuchtungsstärke auf ι«.Β· einer
Jk in der Bildebene angebrachten fotoleitenden Schicht bewirken. Die Intensität wäre jedoch ziemlich schwach, da
ein großer Teil des von den Lichtquellen abgestrahlten
Lichte nicht das Original trifft. Die rechtwinklige Anordnung der außerhalb der äußeren Kanten des Originals angeordneten Lampen bewirkt eine homogene Bestrahlung, di· mit nur an zwei Kanten des Originals angeordneten Lampen nicht erzielbar ist»

Um die homogene Beleuchtungsstärke noch zu verbessern, so daß nur noch minimale Bildstrahlungsschwankungen des Originals auftreten, und die auf das Original D zu richtend· Lichtmenge zu vergrößern, ist die Beleuchtungseinrichtung w mit besonders geformten doppelreflektierenden Flächen für jede der länglichen Lampen versehen· Diese Reflektorflächen sind so ausgebildet, daß sie Licht auf besondere Bereiche des zu beleuchtenden Originals richten, und so angeordnet, daß sich die auftreffenden Strahlen der einen Lampe und
ihres zugehörigen Doppelreflektors mit den auftreffenden Strahlen der gegenüberliegenden Lampe und ihres zugehörigen Doppelreflektors überlappen. Diese reflektierenden
Strahlen werden mit den von den Lampen direkt auf da« Original abgestrahlten Strahlen vereinigt und bewirken eine gleichmäßigere homogene Beleuchtungsstärke auf der foto* leitenden Schicht in der Bildeben·.

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Jeder der Reflektoren, von denen der Einfachheit halber hier nur der Reflektor R^ näher beschrieben wird, weist.. zwei reflektierende Flächen auf. Der Reflektor R^ verfügt über eine erste Reflektorfläche R mit einem flachen Abstandsteil 26 zwischen zwei Segmenten seiner Fläche, die eine gerade kreiszylindrische Form hat, wobei die Rotationsachse des Zylinders mit der Längsachse der Lampe Iu zusammenfällt. Die Reflektorflächen R₀, eine für jeden

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Reflektor der Beleuchtungseinrichtung, bilden die innere Begrenzung der vier zusammengefügten Reflektoren· Nach der Montage bilden die Flächen eine öffnung, durch die die von einem beleuchteten Original stammenden Lichtstrahlen auf eine Projektionslinse geriohtet werden können, um auf einer Bildebene abgebildet zu werden_e

An der äußeren Kante der Reflektorflächen R ist eine zweite Reflektorfläche R, angebracht, die die Form eines Ellipsenbogens mit ersten Brennpunkten, gezeigt am Punkt F auf der Geraden A-Apt aufweist, die den Liohtstrahlweg zur benachbarten Seitenkante des Originals D darstellte Die anderen Brennpunkte der elliptisohen Fläche R^ fallen mit dem Punkt auf L-, der die Lampenmittelaohse darstellt, zusammen. Der Lichtstrahl A-A₂ wird duroh Reflexion eines von der Lampe L- auf den Punkt A- gerichteten Lichtstrahls gebildet. Ein weiterer Lichtstrahl der Lampe Iu wird von der Reflektorfläche R^ am Punkt B^ auf die gegenüberliegende Kante des Originals D zu einem Punkt B₂ reflektierte Die Lichtstrahlen A^A₂ und B^B₂ schneiden sich im Brenn· punkt F, wobei in Wirklichkeit die örtliche Anordnung des Brennpunktβa den Ort der Liohtstrahlenschnittpunkte bestimmte Andere Lichtstrahlen der Lampe L-, die zwischen den Punkten A^ und B^ auf die Fläche R₁₃ fallen, werden auf dem Original an Punkte reflektiert, die zwischen den Punkten A₂ und B₂ liegen.

In gleicher Weise wird jede Reflektorfläche R_b der Reflek-

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toren Rp, R, und R- entsprechende Lichtstrahlen A^A₂.,und BaBp erzeugen, die zwischen sich Lichtstrahlen eingrenzen,, die auf das Original reflektiert werden.

Da die Längsachse der linearen Lichtquelle L- gleichzeitig die Rotationsachse der zylindrischen Reflektorfläche R ist, werden die von der Lichtquelle abgestrahlten und

auf dieser Reflektorfläche R auftreffenden Lichtstrahlen entlang unterschiedlicher Geraden auf das Original ge-, lenkt. Am Punkt O^ auf der Fläohe R auftreffendes Licht wird z.B. auf den Punkt A₂ de· Originals gelenkt. Ein weiterer Lichtstrahl der Lampe L-, der an einem Punkt B-auftrifft, wird zum Punkt Bp an der anderen Seitenkante des Originals gelaikt. Alle weiteren Lichtstrahlen, die zwischen den Punkten O- und E.. auf der Reflektorfläche R_& auftreffen, werden auf das Original zwischen den Punkten A₂ und B₂ reflektiert.

Das der inneren Kante der Beleuchtungseinrichtung nächste Segment der Fläohe R_ft reflektiert die auf ihm auftreffen« den Lichtstrahlen auf die elliptische Fläohe R, anstatt sie direkt zum Original zu lenken· So wird z.B. ein Lichtstrahl, der im Punkt G- auftrifft, zum Punkt B- reflektiert und anschließend zum Punkt Bp auf dem Original weiterreflektiert. In gleioher Weise wird das im Punkt H-auftreffende Licht zuerst zum Punkt A^ reflektiert und danach zum Punkt A₂ weiterreflektiert·

Aus dem Vorstehenden wurde klar, daß die Reflektorflächen H^ und R^ die von der Lampe L- abgestrahlten Lichtstrahlen auf das Original D zwisohen beide äußere Seitenkanten in sich überlappender Weise reflektieren. Das heißt, daß das von der Fläohe R_ft reflektierte Licht auf das Original gerichtet wird, angefangen τοη einer mit der benachbarten Seitenkante des Originals zusammenfallenden Linie, nämlich der, die sich entlang der Kante, am Punkt A₂ beginnend,

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erstreckt, dann das ganze Original überstreicht bis hin zur anderen Kante, wo ee von einer am Punkt Bp beginnenden Linie begrenzt istο Das von dem elliptischen Reflektor R-. reflektierte Licht wird auf das Original zwischen diesen gleichen Linien gelenkt, die in den Punkten A₂ bzw. B₂ beginnen. Die Lichtstrahlen, die von dem der benachbarten Kante des Originals nächsten Segment der Fläche R„ reflektiert werden, werden auf die elliptische Fläohe R^ zurückgeworfen und verstärken das Licht, das bereits von der Lampe L* direkt auf diese Fläohe geworfen wurde, und das von dem äußeren Segment der Fläche R reflektierte Licht.

In gleicher Weise dient, wie in Fig.2 gezeigt, der Reflektor R, zur Reflexion des Lichts der Lampe L, auf das Original D. Die so reflektierten Liohtetrahlen überlappen sloh mit den von den Reflektorflächen des Reflektors R-stammenden Lichtstrahlen. In gleicher Weise wird auch das Licht von den Reflektoren R„ und R, durch Reflexion des von den Lampen L₂ und L. stammenden Lichts in sich überlappenden Strahlenlinien auf das Original gerichtet.

Die vier rechtwinklig angeordneten Lampen, die außerhalb der Kanten des zu beleuchtenden Originals angeordnet sind, und besonders die speziell ausgebildeten Reflektorflachen für jeden der Reflektoren und ihre relative Lage bewirken die Beleuchtung eines Originals in einer solchen Weise, daß die Objektbestrahlung nach cos oder andere kreisförmig symmetrisch zua Mittelpunkt der Fläohe des Originals auftritt,» Aus der Anordnung der Reflektorflächen wird klar, daß die Beleuchtungseinrichtung einen sehr großen Teil der von den Lichtquellen abgegebenen Lichtstrahlung wirksam benutzt, so daß nur der durch Reflexionsverluste hinter den Lampen selb et bedingte Strahlungeverluiii auftritt· Aus den Vorstehenden iet s« erkennen, dsj die

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Anordnung der Lampen eine cos -Beleuchtungsstärke bewirkt. Durch Einbau der gezeigten elliptischen Reflektoren R, für jede der lampen wird das resultierende Beleuch-· tungsstärkenprofil für ein zu beleuchtendes Objekt in ein symmetrisches Profil geändert. Die Verwendung der geraden kreiszylindrischen Flächen R erhöht die V/irksamkeit der

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Beleuchtungseinrichtung·

Jede der Lampen L.., Lp» L, und L. ist mit einer elektri« sehen Speiseschaltung verbunden, die beispielsweise als Blitzliohtkreis ausgebildet sein kann, der die Lampen nur während kurzer Zeitintervalle von ζ·Β· 100 Mikrosekunden einschaltet. Bei dieser besonderen Anwendung ist dieses kurze Zeitintervall für die Blitzbelichtung einer sich bewegenden fotoempfindlichen Fläche mit dem Original D geeignet·

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Claims (8)

_ 9 *■· Patentansprüche

1. Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung eines ebenen, mindestens zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten aufweisenden Objekts in einem Projektionsapparat mit einem Linsensystem zur Abbildung des Objekts in einer Bildebene, gekennzeichnet durch längliohe Lichtquellen (L.., Lpt Ji-2, L,), die parallel und außerhalb jeder der gegenüberliegenden Seitenkanten des Objekts (D) angeordnet sind, so daß die Lichtstrahlen der Lichtquellen (L- bis L.) direkt auf das Objekt (D) sowohl entlang der nächstliegenden als auch der gegenüberliegenden Kante unter einem Winkel von weniger als 90 Grad gegenüber der Objektebene treffen.

2. Beleuchtungseinrichtung naoh Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet) daß zur Beleuchtung eines ebenen, eine Vielzahl Seltenkanten aufweisenden Objekts (D) parallel zu jeder dieser Seitenkanten eine längliche Lichtquelle (L.. bis Lj) vorgesehen ist·

3· Beleuchtungseinrichtung nach Anspruoh 2, gekennzeichnet durch vier Lichtquellen (Lj bis L.), die jeweils parallel zu den Seitenkanten eines rechteckigen, ebenen Objekts (D) angeordnet sind.

4· Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch jeder Lichtquelle (L* bis L.) zugeordnete Reflektoren (R^ bis Ra), die bo angeordnet sind, daß sie Lichtstrahlen der Lichtquellen (L., bis L,) reflektieren und auf das Objekt (D) unter den gleichen Winkeln abstrahlen wie die Lichtquelle (L,. bis L.) selbst·

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5· Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4» gekennzeichnet durch gerade elliptische Reflektorflächen (R, ) für jede der Lichtquellen (L.., Lp, L,, L.), die so angeordnet sind, daß die Linie der einen Brennpunkte der elliptischen Fläche (RyJ mit der Längsachse der Lichtquelle (L..) zusammenfällt und die Linie der anderen Brennpunkte auf einer Geraden (F) liegt, die durch die Schnittpunkte (F) derjenigen Lichtstrahlen (A,.Ap, B^Bp) gegeben ist, die von der Reflektorfläche (RjJ reflektiert auf der ihr nächstlieg-enden Seitenkante und auf P der gegenüberliegenden Seitenkante dee Objekts (S) auftreffen«,

6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lichtquelle (L.. bis L.) und die ihr zugehörige Reflektorfläche (R- bis R,) außerhalb der ihnen zugeordneten Seitenkante des Objekts (D) angeordnet sindo

7· Beleuchtungaeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lichtquelle (L.. bis L.) eine zweite elliptische Reflektorfläche (R )

k zugeordnet ist, deren Brennpunktlinie mit der Längsachse der zugehörigen Lichtquelle (z.B. Lu) zusammenfällt.

8. Beleuchtungseinriohtung nach Anspruoh 5_f dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reflektorflä« rade krelszylindrisohe Form aufweist·

zeichnet, daß die zweite Reflektorfläche (R_) eine ge-

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