DE68923020T2

DE68923020T2 - Vorrichtung zur Erzeugung bestimmter Beleuchtungsmuster.

Info

Publication number: DE68923020T2
Application number: DE68923020T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Dainippon Scree Sasada
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2009-03-18
Also published as: DE68923020D1; EP0333203B1; EP0333203A3; EP0333203A2; US4941723A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erstellen eines bestimmten Beleuchtungsmusters nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Beschreibung des Standes der Technik

Aus den Druckschriften DE-OS 1 959 740, US-A 4 797 711 und US-A 4 561 043 sind stangenförmige Lichtquellen bekannt. In diesen Dokumenten sind ein transparentes Stangenelement mit zwei Endflächen und Reflektionsmitteln an einer Endfläche und Diffusionsmittel an der äußeren Peripherie der Stange und Refraktionsmittel, das heißt eine gekrümmte Fläche, die den Diffusionsmitteln gegenüberliegt, vorgesehen.
Insbesondere die Druckschrift US-A 4 797 711 hat jedoch den Nachteil, daß der von der Stange emittierte Lichtfluß dispergiert wird. Entsprechende Nachteile haben sich bei der DE-OS 1 959 740 beschriebenen Vorrichtung gezeigt.
Stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtungen sind bekannt. Figur 1A ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer derartigen bekannten stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung zeigt.
Die in Figur 1A gezeigte übliche stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung 1 eine Stange 2 zum Transmittieren von Licht, das von einer Lichtquelle 4 emittiert wird, durch eine Reflektionsplatte 5 und zum Diffundieren des Lichtes in gewünschten Abschnitten, eine diffuse Reflektionsschicht 3, die auf der Fläche der stange 2 gebildet ist und einen Reflektionsspiegel 6, der auf einem Endabschnitt, die der Lichteintrittseite der stange 2 gegenüberliegt, vorgesehen ist. Die diffuse Reflektionsschicht 3 ist durch Beschichten der Fläche der stange 2 mit einem Silikongummi gebildet, in dem ein weißes feines Puder eines Materials mit einem hohen Refraktionsindex wie Titan, Potassiumtitan oder Zinkoxid verteilt ist. Das Licht, das von einem Ende der Stange 2 transmittiert wird, wird zerstreut, wenn es die diffuse Reflektionsschicht 3 erreicht. Durch eine geeignete Verdickung der diffusen Reflektionsschicht 3 wird das meiste des Lichts in das Innere der stange 2 gestreut. Das Licht, das transmittiert wird, ohne die diffuse Reflektionsschicht 3 zu erreichen, wird durch den Reflektionsspiegel 6 reflektiert, der an dem Ende der stange vorgesehen ist, um zu der Einlaßseite der stange 2 zurückgegeben zu werden.
Figur 18 ist eine Querschnittsansicht eines Teiles entlang der Linie 18 - 18 der stange 2, wie sie in Figur 1A gezeigt ist.
Lichtflüsse, die die diffuse Reflektionsschicht 3 erreicht haben, werden unregelmäßig reflektiert. Aus den unregelmäßig reflektierten Lichtflüssen wird ein Lichtfluß l&sub1;, der auf den Umfang der stange 2 mit einem Winkel auftrifft, der größer als ein kritischer Winkel ist, vollständig an dem Umfang der stange reflektiert und wird kontinuierlich in der stange 2 reflektiert, bis er wieder die diffuse Reflektionsschicht 3 erreicht. Lichtstrahlen, die auf den Umfang der stange 2 mit einem Winkel auftreffen, der kleiner als der kritische Winkel ist, werden an dem Umfang gebeugt, um nach außen abgestrahlt zu werden, so daß die so gerichteten Lichtstrahlen aus der stange 2 ausgesandt werden.
Ein Beispiel einer solchen stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung, die Licht mit einer solchen Richtung reflektiert, werden als eine Lichtquelle zum Farbabtasten für eine Bildabtastvorrichtung verwendet, etwa einem Faksimile-Gerät verwendet, wie dies, beispielsweise, in dem US-Patent 4 797 711 beschrieben ist, das hier durch Bezugnahme einbezogen wird.
Figur 2A ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts des Faksimiles, bei dem die stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung, wie sie bei dem vorgenannten Patent offenbart ist, angewendet wird. Die Anwendung der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung, die als die oben erwähnte lineare Lichtquelle verwendet werden kann, ist nicht auf die lineare Lichtquelle einer Kopiermaschine, eines Faksimile-Gerätes oder dergleichen eingeschränkt.
Figur 28 zeigt eine andere Anwendung der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung 1, die als lineare Lichtquelle verwendet wird. Die stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung 1, wie sie in Figur 2B gezeigt wird, die als eine lineare Lichtquelle verwendet wird, kann, beispielsweise, als eine Beleuchtungsvorrichtung, wie etwa eine Tischlampe, eine Bodenlampe, eine Deckenlampe usw. verwendet werden, wenn sie mit einer gewöhnlichen Lichtquelle verwendet wird, aber auch zur Verteilung einer solarstrahlung.
Die stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung 1, die als eine lineare Lichtquelle verwendet wird, hat die Vorteile der geringen Wärmestrahlung, einer annähernd gleichförmigen Helligkeitsverteilung über die Längsrichtung der stange und ist wartungsfreundlich bezüglich der Austauschbarkeit der stange und dergleichen. sie hat jedoch den Nachteil der geringen Strahlungseffizienz, da die von ihr ausgestrahlten Lichtstrahlen verstreut sind, wie in Figur 18 gezeigt.
Figur 3 zeigt eine zylindrische Kondenserlinse 16, die hinter der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung 1 angeordnet ist, um das oben beschriebene Problem zu lösen.
Durch die Vorsehung der Linse werden die zerstreuten Lichtstrahlen kondensiert. Die Lichtstrahlen, die von der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung emittiert werden, werden jedoch, wie in Figur 1 gezeigt, nicht von einem Punkt ausgestrahlt. Jeder optische Weg schneidet, wie durch die gepunkteten Linien angegeben ist, sich mit der optischen Achse an unterschiedlichen Punkten. Die Lichtflüsse können daher nicht zu einem Punkt mittels der zylindrischen Linse 16 konvergiert werden. Wenn ein zu bestrahlender Bereich nicht linear ist, sondern in einer Richtung senkrecht zu der Achse der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung weit ist, ist es erwünscht, daß eine gleichbleibende Beleuchtung unabhängig von der Änderung zwischen der zu beleuchtenden Fläche und der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung 1 beibehalten wird. In einem solchen Fall müssen die Lichtstrahlen, die von der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung 1 ausgestrahlt werden, zu parallelen strahlen gemacht werden. Es ist jedoch schwierig, parallele Lichtstrahlen durch übliche stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtungen, wie sie oben beschrieben worden sind, zu schaffen.
Die Beleuchtung durch die Lichtstrahlen, die von der üblichen stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung 1 geschaffen werden, ist an dem mittleren Bereich höher und an den gegenüberliegenden Endabschnitten geringer. Insbesondere ist die Helligkeitsverteilung nicht gleichförmig. Ein Bereich mit einem vorgegebenen Gebiet kann daher nicht gleichförmig beleuchtet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die in Anspruch 1 definiert ist, ein vorgegebenes Beleuchtungsmuster in einem zeilenförmigen Diffusionsmittel zu erstellen, durch das eine gleichmäßige Verteilung der Beleuchtung in einer transparenten, zeilenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung möglich gemacht wird.
Die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erf indung kann mittels einer Vorrichtung entsprechend Anspruch 1 bewirkt werden. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 5 beschreiben vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung, die Merkmale der sägezahnförmigen Kerben werden weiter definiert und ein zusammengeführtes Licht kann gewonnen werden, paralleles Licht kann gewonnen werden und ein bestiminter vorteilhafter Winkel wird weiter beschrieben.
Da die stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung die oben beschriebenen Komponenten aufweist, wird auftretendes Licht, das von der Längsrichtung eintritt, in eine Richtung diffundiert, die eine vorgegebene Beziehung zu der Richtung der optischen Achse hat, die die Längsrichtung schneidet. Die Richtung, die die vorgeschriebene Beziehung hat, kann willkürlich gewählt werden. Es können daher die gewünschten Lichtstrahlen mittels der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung gewonnen werden.
Das Diffusionselement weist eine Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben auf und die Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben werden derart geformt, daß das diffundierte Licht in eine Richtung hin zu einem vorgegebenen Punkt gebrochen wird. Das diffundierte reflektierte Licht wird linear entlang der Längsrichtung bei einer Position auf der optischen Achse kondensiert, die um einen vorgegebenen Abstand von der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung beabstandet ist. Infolgedessen können Lichtstrahlen, die linear kondensiert sein können, durch die stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung geschaffen werden.
Die Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben sind derart geformt daß das diffundierte Licht parallel in der axialen Richtung gestreut wird. Das zerstreute reflektierte Licht wird parallel zu der Richtung der optischen Achse der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung zerstreut. Infolgedessen können parallele Lichtstrahlen unter Verwendung der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung gewonnen werden.
Das Licht, das von dem Diffusionselement diffundiert wird, wird als ein Beleuchtungslicht mit der vorgeschriebenen Beleuchtungsstärke verwendet und die Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben sind derart ausgebildet, daß die Beleuchtungsstärke des diffundierten Lichts auf einer Fläche, die die optische Achse schneidet, gleichförmig ist. Das diffundierte reflektierte Licht hat auf einer Fläche, die die optische Achse der stabförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung schneidet, eine konstante Helligkeit. Infolgedessen kann die Helligkeitsverteilung bei der stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung gleichförmig gemacht werden.
Die genannten und anderen Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A ist eine schematische Darstellung, die eine übliche stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung zeigt;
Fig. 1B ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts, wie er durch IB - IB von Fig. 1A angegeben wird;
Fig. 2A ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts eines Faksimile, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird;
Fig. 2B ist eine schematische Darstellung eines Beleuchtungsgerätes, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird;
Fig. 3 zeigt ein Beispiel von Mitteln zum Lösen des Problems bei dem Stand der Technik;
Fig. 4 und 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer stangenförmigen linearen Diffusionsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die dazu in der Lage ist, linear Licht zu kondensieren;
Fig. 6 bis 10 zeigen ein weiteres Beispiel einer stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, linear Licht zu sammeln;
Fig. 11 bis 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer stangenförmigen linearen Diffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, linear Licht zu sammeln;
Fig. 15 ist ein schematisches Diagramm einer stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die dazu in der Lage ist, parallele Lichtstrahlen zu schaffen; und
Fig. 16 bis 19 zeigen eine stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die dazu in der Lage ist, eine gleichförmige Verteilung der Helligkeit zu schaffen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die gewünschten Lichtstrahlen in Übereinstimmung mit der Erfindung weisen Lichtstrahlen auf, die linear gesammelt sein können, parallele Lichtstrahlen und Lichtstrahlen, die eine gleichförmige Verteilung des Lichtes bewirken können. Die stabförmige lineare Diffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, verschiedene Lichtstrahlen zu schaffen, wird im folgenden beschrieben.

(1) Eine stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, Licht linear zu kondensieren

Die transparente stabförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, Licht linear zu kondensieren in Übereinstimmung mit der Erfindung weist die folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiele auf.

(i) Ausführungsbeispiel, das dazu in der Lage ist, Licht linear zu kondensieren.

Figur 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der transparenten stabförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die dazu in der Lage ist, Licht zu kondensieren, die Figur 18 entspricht. In Figur 4 ist erkennbar, daß eine diffuse Reflektionsschicht 3 an dem Punkt E auf der äußeren Peripherie des Stabes 2 ausgebildet ist und daß eine Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben 11 auf der Umfangsfläche angeordnet sind, die der diffusen Reflektionsschicht 3 des Stabes 2 gegenüberliegen. Obwohl eine Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben auf dem äußeren Umfang des Stabes von Figur 4 vorgesehen sind, ist es nicht erforderlich, daß die Kerben auf dem äußeren Umfang des Stabes ausgebildet sind. Beispielsweise kann ein Element mit einer Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben an einem Element mit einem prismatischen Abschnitt angebracht sein, um einen Stab mit einer Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben zu bilden. Das Licht, das an dem Punkt E an der äußeren Umfangsfläche des Stabes 2 reflektiert wird, wird durch die sägezahnförmigen Kerben 1 in eine vorgegebene Richtung zerstreut, um an dem Punkt B auf einer Achse X gesammelt zu werden, die durch die Mitte O des Stabes 2 verläuft.
In diesem Fall ist der Refraktionsindex n des Stabes 2 1,5 und b/R = 4.
In Figur 4 repräsentiert das Zeichen b einen Abstand von der Mitte O des Stabes 2 zu dem Sammelpunkt B und Bezugszeichen r gibt den Radius des Stabes 2 an.
Das Prinzip des sammelns von Lichtstrahlen durch die sägezahnförmigen Kerben 11 der Stange 2 wird unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben.
Eine Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben sind entlang der Längsrichtung des Stabes 2 an der Umfangsfläche des Stabes 2 dem Punkt E gegenüberliegend ausgebildet. In Figur 5 ist jedoch zur Vereinfachung des Verständnis des Grundprinzips nur eine Kerbe 11 gezeigt. Die jeweiligen Bezugszeichen geben die folgenden Größen an :
Punkt A: einen Schnitt einer normalen CD-Oberfläche an dem Punkt C und der X-Achse, bei dem der Koordinatenwert (a, 0) ist.
Punkt B: einen Schnitt eines gebrochenen Lichtflusses und der X-Achse, wobei der Koordinatenwert (b, 0) ist.
Punkt C: den Refraktionspunkt des Lichtflusses.
CD: die Fläche der Kerbe 11
θ: den Winkel des Lichtflusses, der von dem Punkt E reflektiert wird mit der X-Achse.
α: den Auftreffwinkel des Lichtflusses auf der CD-Fläche.
β: den Winkel der Strahlung des Lichtflusses zu der CD-Fläche.
γ: den Winkel der Linie CA zu der X-Achse.
n: den Refraktionsindex des Refraktionsindex des Stabes.
Die folgenden Beziehungen können aufgestellt werden:
nsinα = sinβ ...(1)
γ = α + θ α = γ - θ ...(2)
sinβ = sin{(β-γ)+γ}
= sin(β-γ)cosγ+ cos(β-γ)sinγ ...(3)
bei ΔOCB,
CBO = β-γ
durch Anwendung des sinussatzes auf ΔBCO,
unter der Annahme, daß then
cos(β-γ) = [1 - K²]
Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) ergibt sich
nsin(γ-θ) - Kcosγ+ sinγ [1-K²]
nsinγcosθ - ncosγsine = Kcosγ + sinγ [1-K²]
ncosθtanγ - nsinθ = K + tanγ [1-K²]
(ncosθ - [1-K²]tanγ = K + nsinθ
Der Winkel γ der Fläche jedes der sägezahnförmigen Kerben 11, durch die der Wert des Abstands b konstant gemacht wird, kann aus dem Reflektionswinkel θ des Lichtstrahls von dem Punkt E, dem Refraktionsindex n des Stabes 2, dem Radius r des Stabes und dem Abstand b des Sammelpunktes des Lichtstrahles bestimmt werden. Wenn die Kerbe 11 an den Positionen, die durch den Winkel γ bestimmt sind, gebildet wird, werden alle Lichtstrahlen, die von dem Punkt E reflektiert werden, an dem Punkt B auf der X-Achse gesammelt, wie in Figur 4 gezeigt, wodurch eine stabförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung geschaffen werden kann, die einen linearen Bereich beleuchtet. In dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Refraktionsindex n des transparenten Stabes 2 = 1,5 und b/r = 4, die Zunahme des Winkels der Refraktions θ der Lichtstrahlen von dem Punkt E beträgt 5º. Die Zunahme des Winkels θ kann willkürlich auf einen kleineren Wert gesetzt werden, falls erforderlich.

(ii) Weiteres Ausführungsbeispiel einer stangenförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, Licht linear zu sammeln

Das lineare Sammeln von Licht wird durch Bilden der Stange mit einem Material mit einem Refraktionsindex, der größer als 2 ist, bewirkt.
Figur 6 ist eine Querschnittsansicht, die die Lichtpfade einer transparenten stabförmigen Lichtdiffusionsvorrichtung 1 zeigt, die aus einem Material mit einem Refraktionsindex von 2 gebildet ist. In Figur 6 ist erkennbar, daß Licht, das von der diffusen Reflektionsschicht 3, die an dem Punkt E an der äußeren Umfangsfläche der stabes 10 gebildet ist, reflektiert wird, auf der äußeren Umfangsfläche des Stabes 10 reflektiert wird und das reflektierte Licht sodann auf der X-Achse, die durch die Mitte 0 der Stange 10 verläuft, mit einem gewissen Abstand von der Mitte 0 konvergiert.
Figur 7 zeigt den Grund, warum die Lichtstrahlen von der Stange 10 kondensiert wird, die aus einem Material besteht, die einen Refraktionsindex von 2 hat, wie in Figur 6 gezeigt.
Figur 7 zeigt einen transparenten Stab 2, der einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Radius R hat. Auf einem X-Y-Koordinatensystem mit der Mitte 0 als Ursprung wird Licht mit einem Winkel von θ zu der Achse X von einem schnittpunkt E der X-Achse und dem Umfang reflektiert und das Licht wird an einem Punkt C gebrochen und schneidet sich mit der X-Achse an dem Punkt B.
Wenn der Winkel der Zeile BC und die Radiuslinie OC durch β reflektiert wird und der Refraktionsindex durch n repräsentiert wird, kann die folgende Beziehung angewendet werden:
nsinθ = sinβ
Da der Koordinatenwert des Punktes C (Rcos2θ, Rsin2θ) beträgt, kann die Linie BC durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
Y = -tan(β-2θ)(X - Rcos2θ) + Rsin2θ ...(5)
Unter der Annahme, daß der Koordinatenwert des Punktes B (b, 0) ist, kann der Wert b in der Gleichung (5) mit X = b, Y = 0 berechnet werden.
Um b ≥ R zu machen, sollte die nachfolgende Ungleichung erfüllt sein:
Um den vorderen Teil der Ungleichung
zu erfüllen, gilt: Wenn n ≥ 2, b ≥ R unabhängig von dem Wert von θ, so daß die Lichtstrahlen kondensiert werden.
Wenn n < 2, gilt b < 0 unter der Annahme, daß cosθ > n/2, so daß die reflektierten Lichtstrahlen diffundiert werden.
Um den letzteren Teil der Ungleichung
zu erfüllen, wird sich die Ungleichung transformieren
Die Gleichung ist immer dazu in der Lage, erfüllt zu werden, unabhängig von dem Wert von θ.
Figuren 8A bis 8E zeigen die optischen Wege, wenn die Stäbe aus einem transparenten Material mit unterschiedlichen Refraktionsindizes n gebildet wird. Wenn n < 2 ist, werden die Lichtstrahlen, die von der linearen diffusen Reflektionsschicht 3 auf die Umfangsfläche reflektiert werden, diffundiert. Wenn der Wert von n zunimmt, neigen die Lichtstrahlen jedoch dazu, kondensiert zu werden. Wenn n ≤ 2 ist, werden die Lichtstrahlen auf einen engen Bereich gesammelt.
Um die sich sammelnden Lichtstrahlen unter Verwendung einer stabförmigen Lichtdiffusionsvorrichtung zu gewinnen, kann ein zylindrischer Stab mit einem transparenten Material verwendet werden, dessen Refraktionsindex (n) größer als 2 ist. Beispiele derartiger Materialien mit hohen Refraktionsindizes und die Wellenlänge des Lichts sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben: optischer Transmissions-Bereich (µm) Meßlicht (µm) Refraktionsindex (µm) FDS 10 (HOYA) Optisches Glas PbM&sub0;O&sub4; Blei-Molybdat TeO&sub2; Tellurium dioxid LiNbO&sub3; Lithium Niobat Ge Germanium ZrO&sub2;-Y&sub2;O&sub3; Firenit Si Silizium
FDS1O (HOYA) kann als ein Material verwendet werden, das einen Refraktionsindex von 2 hat, PbM&sub0;O&sub4; und TeO&sub2; können als Materialien verwendet werden, die einen Refraktionsindex von mehr als 2 haben und Ge kann als ein Material verwendet werden, das einen Refraktionsindex von 4 hat.
Ge transmittiert, wie in der Tabelle gezeigt ist, Licht in einem infraroten Bereich mit Wellenlängen von 2 bis 20 µm. Durch das Sammeln des infraroten Lichts durch einen zylindrischen Stab, der aus Germanium gebildet ist, kann der zylindrische Stab daher als eine lineare Wärmequelle verwendet werden.

(Abwandlung des zweiten Beispiels)

Bei einer Abwandlung des zweiten Beispiels ist die Querschnittsform des Stabes nicht genau kreisförmig, sondern eine Kombination aus einem Dreieck und einem Halbkreis, wie in Figur 9 gezeigt. Der Abstand zwischen der Mitte O des halbkreisförmigen Abschnitts und der linearen diffusen Refraktionsfläche E dient als ein lichtaussendender Abschnitt und ist größer gewählt als der Radius R des halbkreisförmigen Bereichs. Auch in diesem Fall können die sich sammelnden Lichtstrahlen geschaffen werden durch Verwendung eines üblichen Stabes, der aus einem transparenten Material mit einem geringeren Refraktionsindex gebildet ist.
Figur 9 zeigt einen Querschnitt eines Stabes 13, der, rechtsseitig zu der Y-Achse, ein Halbkreis mit einem Radius von R ist, und linksseitig ein gleichschenkliges Dreieck, dessen Spitze ein Punkt F ist (Koordinatenwert: (-a, 0)), der von der Mitte um einen Abstand (a) (a > r) beabstandet ist. Wenn der Winkel der Reflektion von dem Punkt F mit der X-Achse durch θ dargestellt ist, der Schnittpunkt des optischen Pfades des Lichtstrahles, der an dem Punkt C auf der Umfangsfläche des Halbkreises mit der X-Achse wird durch B angegeben und der Auftreffwinkel an dem Punkt C ist durch δ angegeben, der Winkel der Strahlung wird durch β angegeben und der Winkel des Schnitts des reflektierten Lichts mit der X-Achse wird durch &epsi; angegeben, wobei gilt:
Die Bedingung des Schnitts des optischen Pfades BC mit der X-Achse ist &epsi; ≥ 0, nämlich sin&epsi; ≥ 0.
Die Ausdrücke in { } darf nicht kleiner sein als null (≥ 0), um den Wert sin&epsi; ≥ 0 zu machen. Durch Lösen der Ungleichung
Um die Lichtstrahlen unabhängig von dem Wert von θ zu kondensieren, sollte die nachfolgende Gleichung erfüllt sein.
Wenn beispielsweise ein transparentes Material, dessen Refraktionsindex n = 1,5 ist, können alle Lichtstrahlen ausgestrahlt werden, um durch ein Einstellen von a ≤ -2R kondensiert zu werden. In diesem Fall änderte sich die Position des Schnittpunktes B des Lichtflusses auf der X-Achse jedoch in Übereinstimmung mit der Differenz des Winkels θ der Reflektion, so daß ein linear kondensierter Zustand nicht geschaffen werden kann. Figuren 10A bis 10E zeigen schematisch die optischen Pfade, wenn der Refraktionsindex n des Stabes und der Abschnitt a zwischen der Mitte der Stange und dem lichtausstrahlenden Abschnitt verschieden geändert werden. In diesen Fällen werden die Lichtflüsse nicht linear gesammelt.
Wenn n = 2,0, gilt a ≤ -R, was dem oben beschriebenen Stab mit einem kreisförmigen Querschnitt entspricht.
Die jeweiligen Stäbe, die in den Figuren 10A bis 10E gezeigt sind, können als lineare Lichtquellen zum Beleuchten eines Bereichs der vorgegebenen Breite verwendet werden. Durch annäherndes Auswählen der Werte von n und a, können die Verteilungen der Helligkeit der Stäbe in dem zu beleuchtenden Bereich angepaßt werden, um den gewünschten Bedingungen zu entsprechen.

(iii) Drittes Beispiel einer transparenten stabförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, Licht linear zu kondensieren.

Figur 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stabes 2 mit einem Abschnitt eines Zylinderschnitts und einer Kondenserlinse 17, etwa einer zylindrischen Linse oder einer linearen Fresnel-Linse, die zueinander benachbart auf einer optischen Achse angeordnet sind. Die Lichtstrahlen, die an der diffusen Reflektionsschicht 3, welche an dem Abschnitt der Stange, der durch G angegeben ist, gebildet ist, werden durch die Kondenserlinse 17 gesammelt, um an dem Punkt B der optischen Achse der Kondenserlinse 17 gesammelt zu werden.
Um die Lichtstrahlen an dem Punkt B zu sammeln, wie in Figur 11 gezeigt, rnuß das Licht, das von dem Punkt B reflektiert wird, von einem Punkt K auf einer Linie, die durch die Punkte O-G verläuft, wie durch die gepunkteten Linien in Figur 12 gezeigt, gestreut werden. Um diesen Zustand zu verwirklichen, muß die Position G auf der diffusen Reflektionsschicht auf einen Abstand R/n von der Mitte O eingestellt werden. Der Grund dafür wird im folgenden beschrieben.
Figur 13A ist eine Querschnittsansicht eines zylindrischen Stabs mit einem Refraktionsindex von n und einem Radius von R.
Es sei ein X-Y-Koordinatensystems mit der Mitte 0 auf dem Stab 20 als Ursprung und einem optischen Weg, der von einem Punkt G (Koordinatenwert (g, 0)) auf der X-Achse reflektiert wird und an dem Punkt P auf der Umfangsfläche gebrochen wird, um in die Richtung Q reflektiert zu werden, angenommen. Wenn ein Schnittpunkt der X-Achse und eine Zeile, die durch die Punkte P und Q verläuft, die durch die gepunktete Linie gezeigt wird, durch K dargestellt wird, ΔAPO = α, ΔKPO = β und ΔPAO = θ, gilt
nsinα = sinβ
da der Refraktionsindex der stange 20 gleich n ist.
Die Linie KP kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
Y = tan(α+θ-β){X - Rcos(α+θ)} + Rsin(α+θ) ...(9)
wobei
Where
Der Koordinatenwert des Punktes K ist dort, wo die Zeile KP die X-Achse schneidet (k, O) und der Wert k kann als der Wert von X (= k) berechnet werden, wenn in der Gleichung (9) Y = 0 ist.
Gl. 20
Durch Dividieren der beiden Seiten der Gleichung (10) durch (R) ergibt sich
Unter der Annahme, daß in Gleichung (11) g = -R/n ist, gilt
Wenn g = -R/n ist, ist die Koordinate des Punktes K, an dem die Linie KP die X-Achse schneidet, von dem Ursprung (0) "-nR". Dies schließt nicht den Winkel θ des Lichtstrahls mitte X-Achse ein, so daß die Position des Punktes K konstant ist. Die optischen Pfade der Lichtstrahlen, die von dem Punkt G reflektiert werden und an der Umfangsfläche des Stabes refraktiert werden, um ausgesandt zu werden, werden insbesondere alle in dem Punkt K gesammelt.
Wenn der Stab 20 daher an einer Fläche parallel zu der Y-Achse einschließlich des Punktes G geschnitten ist, der von dem Ursprung (0) um einen Abstand "R/n" beabstandet ist, wird eine engere diffuse Reflektionsschicht in der Richtung einer Achse gebildet, die durch den Punkt G verläuft und die Lichtstrahlen erreichen die Endfläche der Stange 20. Die Lichtstrahlen, die von der diffusen Reflektionsschicht dispergiert werden, verlaufen durch den optischen Pfad, reflektiert von dem Punkt K. Durch ein Sammeln des reflektierten Lichts durch Anordnen einer zylindrischen Linse 11 (oder aber einer linearen Fresnel-Linse) in der nachfolgenden Stufe des Stabes 20 werden alle Lichtstrahlen an dem Punkt B der optischen Achse konvergiert. Infolgedessen kann das Licht in einem Bereich gesammelt werden, der enger ist als bei dem Stand der Technik.
Die Verteilung der Beleuchtung der transparenten stabförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung unter Verwendung einer zylindrischen Linse wird im folgenden beschrieben. Es wird auf Figur 13B Bezug genommen. Es sei angenommen, daß die Helligkeit auf einer Fläche (in der Figur als eine Linie dargestellt) vertikal zu der X-Achse verläuft und durch den Punkt M auf der X-Achse verläuft.
Die folgenden Gleichungen können wie oben angegeben verwendet werden:
Durch Einsetzen der Gleichung (18) in die Gleichung (15) ergibt sich:
θ = β ...(19)
durch Einsetzen der Gleichung (16) in die Gleichung (11),
γ = α ...(20)
durch Einsetzen der Gleichung (13) in die Gleichung (19),
Entsprechend gilt
Durch Einsetzen der Gleichung (17) in die Gleichung
h = (m - k)tanα
durch Einsetzen der obigen Gleichung in die Gleichung (21),
Wenn eine gleichförmige Diffusionslichtquelle an dem Punkt (g, 0) ist, ist die optische Energie, die von der Lichtquelle ausgesandt wird, proportional zu dem Winkel θ. Unter der Annahme eines kleinen Abstands (Δh) in der Richtung der Y-Achse an einem Punkt (der Koordinatenwert ist (m, h)), an dem die Beleuchtung zu beurteilen ist, wird angenommen, daß die Helligkeit gleichförmig in dem Bereich des Abstandes Δh ist.
Unter der Annahme, daß die Beleuchtung proportional zu der optischen Energie, die auf eine Einheitsfläche auftrifft, ist, ist die Beleuchtung proportional zu (Δθ/Δh) (wobei Δθ eine Zunahme des Winkels θ entsprechend Δh ist).
Da
gilt, ist die Helligkeit an dem Punkt (m, h) proportional zu dθ/dh.
Entsprechend kann die Gleichung (22) transformiert werden in
Da der Wert der Verteilung der Helligkeit ein Verhältnis des oben erwähnten Punktes und eines Punktes auf der X-Achse ist (dessen Koordinatenwert (m, 0)) ist, wird das Verhältnis (I) der Beleuchtung sich ergeben zu
Die Verteilung der Helligkeit, die in Übereinstimmung mit der Gleichung (24) berechnet wird, wird im folgenden gezeigt.
Die Verteilung der Helligkeit von mehr als 96 % der Helligkeit des Bezugspunktes ist in dem Bereich von θ ≤ 50º gegeben. Diese stabförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung hat daher gegenüber einer Flächenlichtquelle eine überlegene Eigenschaft.
Wenn n = 1,8
Wenn der Refraktionsindex n des transparenten Materials, das den zylindrischen Stab bildet nicht weniger als V3 ist, wird die Helligkeit an der optischen Achse minimal, wo θ = 0º ist und wird an der Peripherie heller.
Obwohl der zylindrische Stab an einer flachen Fläche geschnitten ist, die von der Mittellinie um einen Abstand von R/n beabstandet ist und eine lineare diffuse Reflektionsschicht in dem oben beschriebenen Beispiel an dessen Mitte gebildet ist, kann die Querschnittsfläche des Stabes geändert werden. Beispielsweise kann der Querschnitt eine Kombination eines Halbkreises mit dem Durchmesser von R auf der rechten Seite der Y-Achse und ein gleichschenkliges Dreieck auf der linken Seite sein, wobei die einander gegenüberliegenden Enden in der Y-Achse des Halbkreises und ein Punkt G, der von dem Mittelpunkt 0 um den Abstand R/n beabstandet ist, verbunden sein und die diffuse Refraktionsschicht kann an dem Punkt G vorgesehen sein, wie in Figur 14A gezeigt. Der Querschnitt kann eine Kurve aufweisen, die den Punkt G mit den gegenüberliegenden Enden der Y-Achse des Halbkreises verbindet, wie in Figur 14B gezeigt.
Wenn es technisch schwierig ist, aus einem einstückigen transparenten Material einen Stab zu bilden, der einen Querschnitt hat, wie er in den Figuren 14A und 148 gezeigt ist, können der Halbkreis auf der rechten Seite und das Dreieck oder der ovale Abschnitt auf der linken Seite können gesondert hergestellt werden und danach können sie mittels Canada-Balsam oder dergleichen aneinander angesetzt werden.

(2) Eine stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, parallele Lichtstrahlen herzustellen

Figur 15 zeigt eine Anwendung des ersten Ausführungsbeispiels für ein lineares Sammeln von Licht bei dem unregelmäßig reflektiertes Licht von der diffusen Reflektionsschicht 3 des Stabes 12 mittels der sägezahnförmigen Kerben 11 zu parallelen Strahlen gemacht werden.
Dies entspricht einem Fall, bei dem in der oben beschriebenen Gleichung b = Ñ und K = 0 sind
Durch Schaffen eines transparenten Stabes 12 mit den Winkeln der Flächen der jeweiligen sägezahnförmigen Kerben, die in Übereinstimmung mit der obigen Gleichung gebildet worden sind, werden die Lichtstrahlen, die an dem Punkt E reflektiert werden, daher parallele Lichtstrahlen sein, die in Richtung der X-Achse verlaufen, wie in Figur 15 gezeigt. In dem in Figur 15 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Refraktionsindex des transparenten Stabes n = 1,5 und die Zunahme des Winkels der reflektierten Lichtstrahlen beträgt 5º. Auch in diesem Fall kann die Zunahme des Winkels willkürlich auf einen kleineren Wert gewählt werden.

(3) Eine stangenförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, gleichförmige Verteilung der Helligkeit zu bewirken

Figuren 16 und 17 zeigen andere Anwendungen der transparenten stabförmigen Lichtdiffusionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, linear Licht zu sammeln, gezeigt in dem ersten Ausführungsbeispiel, unter Schaffung von Lichtstrahlen, deren Verteilung der Helligkeit gleichförmig ist.
Figur 18 zeigt das Prinzip der Beleuchtung einer Fläche, wie sie in den Figuren 16 und 17 gezeigt ist mit gleichförmiger Verteilung der Beleuchtung.
Figur 18 ist ein Querschnitt eines zylindrischen Stabes 22 mit einem Radius von R, der aus einem transparenten Material gefertigt ist, dessen Refraktionsindex n wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel in Figur 5 ist. In einem X-Y-Koordinatensystem mit der Mitte 0 des Stabes 22 als Ursprung werden die Lichtstrahlen, die auf die Endfläche des Stabes 22 auftreffen, durch eine diffuse Reflektionsschicht dispergiert, die an dem Punkt E auf der äußeren Umfangsfläche auf der X-Achse gebildet ist.
An diesem Abschnitt an der Umfangsfläche des Stabes 22, die dem Punkt 22 gegenüberliegt, sind eine Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben 23 parallel zueinander entlang der Längsrichtung vorgesehen.
Wie in Figur 5 ist lediglich eine der Kerben 23 in Figur 18 dargestellt. Die Lichtstrahlen von dem Punkt E werden an dem Punkt C gebeugt, um auf den Punkt H auf der zu beleuchtenden Fläche 14 geworfen zu werden. In Figur 18 sind die Punkte, die denjenigen von den Figuren 5 und 138 entsprechen, durch dieselben Bezugszeichen repräsentiert, wobei:
Punkt A: Ein Schnittpunkt auf der normalen CD- Fläche an dem Punkt C und der X-Achse mit dem Koordinatenwert (a, 0)
Punkt N: Ein Schnittpunkt auf einer gepunkteten Linie, die eine Erstreckung des gebeugten Lichtstrahls und der X-Achse ist mit einem Koordinatenwert von (n, 0),
Punkt C: Punkt der Beugung des Lichtstrahles,
CD: Fläche der Kerbe 23,
Punkt E: Punkt des reflektierenden Lichtstrahls,
der den Koordinatenwert von (-R, 0) hat,
Punkt M: Ein Schnittpunkt auf der X-Achse und der zu beleuchtenden Fläche 14, die den Koordinatenwert von (m, 0) hat,
Punkt H: Ein Punkt der Projektion des Lichtstrahls auf die zu beleuchtende Fläche 14 mit dem Koordinatenwert von (m, h),
α: Auftreffwinkel des Lichtstrahls an dem Punkt C,
β: Winkel der Strahlung des Lichtstrahls an dem Punkt C,
γ: Winkel der normalen CA der Fläche CD der X-Achse,
η: Winkel des gebeugten Lichtstrahls CH (NC) mit der X-Achse, und
θ: Winkel des Lichtstrahls von dem Punkt E mit der X-Achse.
Es können jetzt die folgenden Beziehungen aufgestellt werden:
nsin = sinβ
γ = θ - α = η = β
Es wird jetzt die Verteilung der Helligkeit an der zu beleuchtenden Fläche 14 betrachtet. Der Grundgedanke der Verteilung der Helligkeit, die im folgenden beschrieben werden wird, ist ähnlich demjenigen, wie sie unter (i) und (iii) beschrieben worden ist.
Es wird auf Figur 19 Bezug genommen. Es sei angenommen, daß der Punkt O eine lineare Lichtquelle darstellt, die in einer Richtung vertikal zu der Ebene der Zeichnung ausreichend lang ist, repräsentiert. SL stellt eine zu beleuchtende Fläche dar, die mit einem Abstand S von dem Punkt 0 positioniert ist. Es wird angenommen, daß die lineare Lichtquelle Licht gleichförmig in alle Richtungen ausstrahlt. Die Helligkeit auf der Fläche SL ist bei jedem Querschnitt in der Richtung vertikal zu der Ebene der Zeichnung gleichförmig, so daß wir die Helligkeit an einem Segment SL an einem beliebigen Querschnitt betrachten können.
Wenn wir nur diejenigen der Lichtstrahlen von der Lichtquelle betrachten, die auf der Ebene der Zeichnung liegen, ist die Helligkeit an dem Punkt L umgekehrt proportional zu dem Abstand der Lichtquelle und ist direkt proportional zu dem cosinus (cos) des Winkels der normalen auf der Fläche sl an dem Punkt L mit dem Lichtstahl.
In Figur 19 gilt
Dabei gibt an:
cosθ: den Cosinus des Winkels der normalen der SL-Fläche mit dem Lichtstrahl, und
s/cosθ: den Abstand zwischen OL
Die Beleuchtung an dem Punkt L ist daher direkt proportional dθ/dh.
Die Verteilung der Helligkeit SL wird daher unter der Bedingung gleichförmig, das
dθ/dh = 1/k (k is a constant)
namely, h = kθ.
Es wird jetzt wieder auf Figur 18 Bezug genommen, in der gilt:
Durch Einsetzen h = kθ ergibt sich
In Übereinstimmung mit der Gleichung (26) kann der Winkel γ der Normalen AC auf der Fläche CD der sägezahnförmigen Kerbe 23 mit der X-Achse an einem Punkt, bei dem der Lichtstrahl, der von dem Punkt E reflektiert ist, mit einem Winkel θ bestimmt werden. Durch Bilden einer Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben 23 in Übereinstimmung mit diesem Wert kann die zu beleuchtende Fläche, die vertikal zu der X-Achse verläuft, mit einer gleichförmigen Verteilung der Helligkeit beleuchtet werden an einer Position, die von der Mitte 0 der Stange 22 um einen Abstand m beabstandet ist, beleuchtet werden. Der Faktor des Abstands m der Strahlung in der Gleichung (26) ist in den Daten des Winkels η, gezeigt in der Gleichung (25), einbezogen.
Figur 16 und 17 sind Querschnittsansichten, die Ausführungsbeispiele der transparenten stabförmigen linearen Lichtdiffusionsvorrichtung zeigt, die eine zu beleuchtende Fläche mit gleichförmiger Verteilung der Helligkeit beleuchtet, basierend auf der oben beschriebenen Theorie. In beiden Ausführungsbeispielen hat die Stange 22 einen Refraktionsindex von n = 1,5, der Abstand m zwischen der Mitte 0 des Stabes und der zu beleuchtenden Fläche 14 ergibt sich zu m = 4R und die Zunahme des Winkels des Lichtflusses der von dem Punkt E reflektiert wird, beträgt 5º. In Figur 16 ist die Konstante k = 1 und in Figur 17 ist die Konstante k = 4.
In jedem der in den Figuren 16 und 17 gezeigten Ausführungsbeispiele ist der Winkel der Fläche der sägezahnförmigen Kerbe 23, die auf der Fläche gebildet ist, von der die Lichtstrahlen emittiert werden, auf der oben beschriebenen Gleichung basierend eingestellt. Durch Bilden derartiger Kerben 23 auf dem transparenten Stab 22 werden die Lichtstrahlen, die von dem Punkt E mit einer gleichen Zunahme des Winkels reflektiert werden, auf die zu beleuchtende Fläche 14 mit einem konstanten Abstand projiziert. Es kann daher eine gleichförmige Verteilung der Helligkeit in Richtung der Y-Achse geschaffen werden.
In den in den Figuren 16 und 17 gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Zunahme des Winkels der Lichtstrahlen, die von dem Punkt E reflektiert werden, mit 5º gewählt. Durch Einstellen eines kleineren Winkels kann die Gleichförmigkeit der Verteilung der Beleuchtung weiter verbessert werden.
Wenn die Stange aus einem weichen Material gebildet ist, etwa einem Acrylharz, können eine Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben auf der Umfangsfläche der transparenten Stange entlang der Längsrichtung mittels eines Diamantwerkzeugs hergestellt werden. Wenn die Stange aus einem brüchigen Material gefertigt ist, etwa einem optischen Glas oder Quarz, ist es schwierig, die sägezahnförmigen Kerben zu schneiden. Es muß dann zunächst eine flache Platte aus einem Acrylharz auf die Umfangsfläche der Stange eingebracht werden und die Kerben werden in die Platte eingebracht.
Eine transparente stabförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben, geschaffen werden durch Bringen der Querschnittsform der Stange, die die transparente stangenförmige Lichtdiffusionsvorrichtung bildet, in eine sägezahnform.
Wenn die transparente stabförmige lineare Lichtdiffusionsvorrichtung in Übereinstimmung mit den vorangehenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist weiter kein zusätzliches optisches System, wie eine zylindrische Linse erforderlich, so daß der Aufbau einer Kopiermaschine, eines Faksimile- Gerätes oder eines Abtasters, wie eines zeilensequentiellen Abtasters sehr einfach und kompakt aufgebaut werden kann. Die transparente stangenförmige lineare Diffusionsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann als ein allgemeines Beleuchtungsgerät zur Bewirkung der gewünschten Beleuchtung verwendet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in ihren Einzelheiten beschrieben und erläutert worden ist, versteht es sich, daß diese lediglich zur Illustration dient und beispielhaft ist und in keiner Weise beschränken soll. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist lediglich durch die Ausdrücke der beiliegenden Ansprüche eingeschränkt.

Claims

1. Vorrichtung zum Erstellen eines vorbestimmten Beleuchtungsmusters, mit:

- einem Stabelement (2, 10) aus einem transparenten Material zum Transmittieren von auffallendem Licht in eine erste Richtung, die zu der Achse (0) des Stangenelements (2, 10) parallel ist, wobei das Stangenelement (2) ein erstes Ende zum Aufnehmen des auffallenden Lichtes und ein zweites Ende zum Reflektieren des auffallenden Lichtes hat, und

- einem linienförmigen Diffusionsmittel (3), das auf der Fläche des Stangenelements (2, 10) entlang der ersten Richtung angeordnet ist, um das auffallende Licht diffus zu reflektieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Stangenelement (2, 10) in seiner Form zylindrisch ist und eine Mehrzahl von sägezahnförmigen Kerben (11) hat, um das diffus reflektierte Licht zu brechen und zu sammeln, ausgebildet auf dem Stabelement (2, 10) gegenüberliegend zu den Diffusionsmitteln (3) parallel zu der ersten Richtung, so daß das diffus reflektierte Licht an den Flächen der Kerben gebrochen wird, um so ein vorgegebenes Muster des Lichtflusses in einer Ebene parallel zu einer Achse der Stange zu bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

jede der sägezahnförmigen Kerben eine erste Fläche und eine zweite Fläche hat,

wobei die erste Fläche bezüglich einer Bezugsebene (EOAB), die die Achse (0) des stangenelements und die Linie, auf der das Diffusionsmittel (3) vorgesehen ist, einschließt, geneigt ist, und

der Winkel (γ) der Normalen AC jeder ersten Fläche (CD) mit der Bezugsebene ein vorgegebener Winkel ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel γ die Gleichung

tan γ = (n sin θ + k) / (n cos θ - (1 - k²)1/2)

erfüllt, wobei das Stabelement (2) einen Refraktionsindex von n hat, der Winkel (θ) zwischen der Bezugsebene (EOAB) und dem auffallenden Licht, das von den Diffusionsmitteln (3) diffus reflektiert wird, mit der ersten Fläche θ ist, und

die Variable (k) durch einen Abstand (08) zwischen einer Sammellinse (B) und der Achse des Stabelements (2) definiert ist, wodurch die erste Fläche das diffus konvergierte Licht in Richtung auf die Sammellinse (B) konvergiert, sich parallel zu der ersten Richtung erstreckend und in der Bezugsebene (EOAB) liegend.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel γ die Gleichung

tan γ = n sin θ / (n cos θ - 1)

erfüllt,

wobei das stangenelement den Refraktionsindex n hat und der Winkel zwischen der Bezugsebene und dem auffallenden Licht, das von dem Diffusionsmittel reflektiert wird, zu der ersten Fläche θ beträgt, so daß paralleles Licht gewonnen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel γ die Gleichung

γ = θ - tan&supmin;¹ (sin (η - θ) / (n - cos (η - θ))

erfüllt, wobei das Stabelement (22) den Refraktionsindex n hat und der Winkel zwischen der Bezugsebene und der ersten Fläche θ beträgt und die Variable ηdurch die Gleichung definiert wird, wobei R der Radius des Stabelements und m der Abstand der Beleuchtung ist, so daß Licht von gleichförmiger Verteilung der Helligkeit gewonnen werden kann.