Lichtleiter zur Lichtverteilung von einer Punktlichtquelle oder einer abgegrenzten Lichtquelle zum kreisförmigen lichtdurchlässigen Diffusor

Die Erfindung betrifft den Lichtleiter, der insbesondere je zur Lichtverteilung von einer Punktlichtquelle oder einer abgegrenzten Lichtquelle zum kreisförmigen lichtdurchlässigen Diffusor, insbesondere der Blitzlampe, in den Ringansatz, der die weiche Streuung vom Licht aus der Blitzlampe im Raum vor dem Fotoapparat gewährleistet, bestimmt ist.

Es sind kreisförmige Blitzlampenansätze bekannt, die zur Erzielung der sogen, weichen fotografischen Beleuchtung, d.h. der Beleuchtung ohne scharfe Schatten, dienen. Diese Ansätze sind als Zusatzadapter zu klassischen externen Blitzlampen, die auf die Fotoapparate befestigt werden können, gebildet, und sie dienen zur Transferierung von deren Punktlicht in die Kreis- bzw. Kreisringausstrahlungsfläche.

Z. B. nach der tschechischen Autorenbescheinigung Nr. 221782 „Reflexionsring zur Transferierung der Lichtentladung von der klassischen Blitzlampe in die kreisförmige Fläche um das Objektiv des Fotoapparats herum" (MUDr. Petr Cuban, Anmeldungsdatum 22.7.1981, PV 5566-81) ist ein Ringansatz der Blitzlampe bekannt, der aus dem Außenzylindermantel, dem Innenzylindermantel, dem vorderen Diffusor und der Hinterwand besteht, wo der Innenraum von diesem Ansatz, mit der Ausnahme vom Vorderdiffusor, mit Reflexionsschichten aus Balotina Glaskörnchen versehen ist. Die Blitzlampe ist zur öffnung am Ansatzumkreis tangential angebracht, und der Ansatz selbst ist auf das Objektiv des Fotoapparats konzentrisch aufgesetzt. Die Lichtentladung der Blitzlampe geht durch die öffnung in den Ansatz radial gegenüber dessen Achse durch, und fällt an die Balotina Glaskörnchen ein, welche die Innenreflexionsschicht bilden.

Die Balotina Körnchen beeinflussen sich untereinander gegenseitig durch die Lichtinduktion, so dass es zum gleichmäßigen Aufstrahlen der ganzen Reflexionsfläche kommt. Diese vielfach abgespiegelte und gestreute Strahlung wird durch die Anordnung von Reflexionsschichten parallel zu der optischen Achse des Objektivs vom Fotoapparat gelenkt.

Die Nachteile vom beschriebenen Ringansatz bestehen darin, dass er einen sehr geringen Wirkungsgrad hat, da die Ausgangslichtstärke durch die vielfache Abspiegelung, die Lichtbrechung und -Streuung an einzelnen Balotina Kömchen extrem senkt, und daher wäre es erforderlich, sehr starke Blitzlampen für übliche Fotografie, z. B. Studiofotografie zu verwenden. Darüber hinaus, infolge der vielfältigen Brechungen kommt es zur änderung vom chromatischen Spektrum der verwendeten Lichtquelle, was ein unerwünschter Effekt ist. Die Verwendung vom beschriebenen Ansatz ist auf die sogen. Makroaufnahmen beim Fotografieren auf kleine Entfernungen, sowie auf externe, vom Fotoapparat getrennte Blitzlampen, die an den Ringansatz tangential aufgesetzt werden können, beschränkt.

Die Anlage kann für zeitgenössische, überwiegend digitale Fotoapparate nicht verwendet werden, welche die externen Blitzlampen direkt in dem Fotoapparat parallel zu dem Objektiv angeordnet haben, und die daher auf den Ringansatz nicht tangential aufgesetzt werden können. Die Anlage eliminiert auch keineswegs die verschiedenen Abmessungen von Blitzlampen.

Eine gleichartige Lösung vom Ringansatz für Makroaufnahmen, jedoch für Fotoapparate mit eingebauter Blitzlampe, ist in der veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10146158 beschrieben. Der Akrylatringansatz ist mittig zum Objektiv angeordnet, das Licht aus der eingebauten Blitzlampe tritt darin axial, durch die öffnung, welche die Blitzröhre der eingebauten Blitzlampe überdeckt, hinein, und spiegelt sich von der Seitenschieffläche in den Ansatzinnenraum ab, wo es wiederum mittels Reflexionsschichten kreisförmig um das Objektiv herum ausgestrahlt wird.

Durch die beschriebene Lösung werden zwar einige Nachteile des vorstehenden Ansatzes teilweise behoben, insbesondere was die Befestigung auf die Fotoapparate mit eingebauter Blitzlampe betrifft, seine Ausstrahlungswirksamkeit ist für übliche Studioanwendung jedoch immer noch ungenügend. Der niedrige Wirkungsgrad ist durch die Verwendung der Seitenschiefreflexionsfläche gegeben, die das Licht ungenügend in die Kreisringfläche abspiegelt.

Aus dem tschechischen Gebrauchsmuster Nr. 15919 ist ein anderer Ringansatz für den Fotoapparat mit Blitzlampe bekannt, wo ein Reflexionsprisma im Ansatzinnenraum gegenüber der Eingangsöffnung, deren Form für dichtes Aufsetzen vom Kopf der Blitzlampe angepasst sind, angeordnet sind. Dieses Reflexionsprisma verteilt das Licht der Blitzlampe in zwei Lichtbündel, die von zwei Seiten in die Kreisringinnenfläche des Ansatzes hineintreten, wo sie an den Reflexionsflächen abgespiegelt werden und durch den Vorderdiffusor ausgestrahlt werden. Das Reflexionsprisma besteht mindestens aus zwei Reflexionsflächen, die einen scharfen Winkel zueinander einschließen. Der Scheitel dieses Winkels liegt in der Projektion der Ansatzmittelachse an der Eingangsöffnung, und die Winkelschenkel breiten sich in der Richtung zum Vorderdiffusor so aus, dass jede Reflexionsfläche schief gegenüber dem Ansatzinnenraum auf beiden Seiten der Eingangsöffnung gerichtet ist.

Die Vorteile von dieser Lösung bestehen insbesondere darin, dass der Ringansatz an Fotoapparate mit angemachter externer Blitzlampe aufgesetzt werden kann, deren Kopf parallel zum Objektiv des Fotoapparats gerichtet ist, sowie darin, dass die Anordnung von Reflexionsflächen die Lichtverteilung in den Ansatzinneren und dessen Aussendung durch den Diffusor mit geringeren Verlusten ermöglicht, und daher ist der Ansatz anwendbar auch bei üblichen Leistungen der Blitzlampe zum Fotografieren von größeren Objekten im Interieur, sowie im Exterieur.

Der Nachteil besteht darin, dass das widergespiegelte Licht nicht in alle Ansatzteile gleichmäßig eindringt. Der größte Lichtanteil wird durch den Diffusor in der Nähe der Eingangsöffnung abgespiegelt und ausgestrahlt, der kleinste Anteil wird hingegen aus dem Diffusor im gegenüberliegenden Bereich zur Eingangsöffnung ausgestrahlt. Diese Ungleichmäßigkeit ist ungünstig, da die Lichtstreuung nicht vollkommen regelmäßig ist, und beim Fotografieren unerwünschte Schatten entstehen.

Aus der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP 1 574 897 „Ring illumination apparatus an photographing apparatus having the same" (CANON KABUSHIKI KAISHA, Anmeldungsdatum 16.2.2005) ist ferner ein Beleuchtungsapparat bekannt, den ein Ringansatz der Blitzlampe oder der Zusatzbeleuchtung von Videokamera darstellt. Der Ring aus lichtleitendem Material mit prismatischen Teilen wird konzentrisch auf das Objektiv der Videokamera, bzw. des Fotoapparats aufgesetzt, er empfängt das aus der Punktlichtquelle ausgestrahlte Licht an der Einfallfläche, und transferiert es an die Kreisringausstrahlfläche, wovon das Licht als kreisförmige Beleuchtung ausgestrahlt wird.

Das Wesen von dem hier beschriebenen Ringansatz besteht darin, dass es sich um einen optischen Ring mit einer Abspiegelungshinterfläche zur änderung der Lichtrichtung handelt, an die der konzentrierte Lichtbündel einfällt, der tangential in den Ansatzinnenraum geführt wird. Die Abspiegelungsfläche wird aus vielen angrenzenden Teilen von der prismatischen Form gebildet, welche die zugeleiteten Lichtstrahlen auf zwei Komponenten verteilen, wobei eine der Komponenten mit bestimmter Wellenlänge an die Ausstrahlfläche abgespiegelt wird, und das restliche Licht aus dem optischen Glied ausgeht und an den benachbarten prismatischen Teil einfällt, wo der gesamte Prozess wiederholt wird. Auf dieser Weise gerät das Licht an die gesamte kreisförmige Ausstrahlungsfläche.

Der beschriebene Apparat ist für die Lichtstreuung an die kreisförmige Ausstrahlungsfläche für geringere Leistungen gut geeignet, sein Nachteil besteht jedoch darin, dass er für die übertragung der Lichtleistung von starken externen Blitzlampen ungeeignet ist, und nicht einmal zum Aufsetzen auf sie geartet ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, solche Konstruktionen des Lichtleiters zur Lichttransferierung aus der Punktquelle in die Kreisringausstrahlungsfläche zu finden, die die o.g. Nachteile beheben würden.

Wesen der Erfindung

Die o.g. Nachteile werden im wesentlichen durch den Lichtleiter zur Lichtverteilung von einer Punktlichtquelle oder einer abgegrenzten Lichtquelle zum kreisförmigen lichtdurchlässigen Diffusor behoben, dessen Mittelachse parallel zur Achse der Lichtquelle verläuft, mit Vorteil im kreisförmigen Ansatz der Blitzlampe, der aus der Einfallfläche, mindestens einer Abspiegelungsfläche und mindestens einer Ausstrahlungsfläche besteht und der aus lichtleitendem Material hergestellt ist.

Sein Wesen besteht darin, dass er aus dem Kopf besteht, der mit der Einfallfläche und der gegenüberliegenden Abspiegelungsfläche gebildet wird, die gegenüber der Einfallfläche unter dem Winkel α = 45° geneigt ist, und zwei vierseitigen Armen, die an die Abspiegelungsfläche anschließen und mit dem Kopf den Winkel ß = 90° einschließen, sie sind in der Form des umgekehrten Buchstaben „V" angeordnet, und sie weisen die ersten Teile, die den scharfen Scheitelwinkel Y zueinander einschließen, und deren Außenseiten auf der Ebene der Seitenwände von dem Kopf liegen, und die zweiten Teile, die den Winkel δ > Y zueinander einschließen, und deren Außenseiten zu den Außenseiten der ersten Teile den Winkel ε einschließen, der im Bereich von 100 bis 150° liegt, wobei die Abschlüsse der zweiten Teile von Armen mit mindestens einer Ausstrahlungsfläche versehen sind.

Das Licht, dass auf die Einfallfläche einfällt und an der Abspiegelungsfläche abgespiegelt wird, wird im Scheitelwinkel y in zwei Lichtbündel verteilt, die in zwei Arme durchgehen. Die zweiten Teile von Armen öffnen sich noch mehr, wobei in der vorteilhaften Ausführung der Erfindung der Winkel Y im Bereich von 30 bis 50°, und der Winkel δ im Bereich von 50 bis 80° liegt.

Die Lichtstrahlen gehen vom Abschluss der Arme in beide Kreisseiten aus, wobei es vom Vorteil ist, wenn die Abschlüsse der zweiten Teile von Armen mit zwei Ausstrahlungsflächen versehen sind, wobei die erste Ausstrahlungsfläche ungefähr den rechten Winkel zur Innenseite des Armes einschließt, und die zweite Ausstrahlungsfläche ungefähr den rechten Winkel zur Außenseite des Armes einschließt, wobei der Arm in der Richtung zu seinem Abschluss in die Breite geht. Die Folge der Schaffung von zwei Ausstrahlungsflächen ist, dass eine Ausstrahlungsfläche die Lichtstrahlen direkt in den Innenraum vom Rundansatz durchlässt, während die kleinere Ausstrahlungsfläche die Lichtstrahlen an die Seitenwände vom Rundansatz ausstrahlt, wovon sie wiederum in die entfernteren Kreisteile abgespiegelt werden können.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung sind die Vorder- und Hinterseiten der ersten Teile und/oder der zweiten Teile von Armen unter dem Winkel, der im Bereich von 2 bis 10° liegt, abgeschrägt. Die Abschrägung hat die bessere Konzentrierung von Lichtstrahlen in der Richtung zu den Ausstrahlungsflächen zu Folge.

In der vorteilhaften Ausführung des Lichtleiters gemäß der Erfindung sind der Kopf und die ersten Teile von Armen außerhalb des Ringansatzes der Blitzlampe vom Fotoapparat angeordnet, und die zweiten Teile von Armen gehen durch die Ausschnitte in den Innenraum vom Ringansatz durch, der mit den Reflexionsflächen versehen ist. In dieser Ausführung dient der Lichtleiter zur Lichtverteilung aus der Blitzlampe in den Ringansatz, der die weiche Streuung vom Licht aus der Blitzlampe im Raum vor dem Fotoapparat gewährleistet.

Zur besseren Ausstrahlung vom Licht der Blitzlampe in den kreisförmigen Raum ist es günstig, wenn die Außenseite vom lichtdurchlässigen Diffusor nicht glatt ist, sondern aus einem System von regelmäßig angeordneten Pyramiden besteht, an denen weitere Brechungen und Abspiegelungen von Lichtstrahlen erfolgen, die aus dem lichtdurchlässigen Diffusor herausgehen, wodurch eine homogene weiche Beleuchtung erzielt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Lichtleiters gemäß der Erfindung ist am Kopf auf der Seite der Einfallfläche ein Spannadapter geartet für Einspannungen der Lichtquelle, insbesondere der Blitzlampe vom Fotoapparat, befestigt.

Da sich die Blitzlampen verschiedener Fotoapparaten durch deren Außenmaße unterscheiden, ist die Lösung des Universaleinspannens vorteilhaft, wo der Spannadapter eine Spannkammer hat, in derer Oberteil die Spanneinrichtung mit Oberanpressandruck angeordnet ist.

Die Konstruktion der Spanneinrichtung kann mit Vorteil so ausgeführt werden, dass das drehbare Spannsteuerungsstellglied, über die spiralförmigen Flächen auf den Oberanpressandruck aufsetzt, mit dem die einzuspannende Lichtquelle einfach eingespannt und wieder gelöst werden kann.

Die Vorteile des Lichtleiters gemäß der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass er geeignet für die übertragung der Lichtleistung von starken externen Blitzlampen in die kreisförmigen Ansätze, die die weiche Streuung vom Licht aus der Blitzlampe im Raum vor dem Fotoapparat gewährleisten, ist, wobei es nur zu den minimalen Verlusten des Lichtflusses kommt, und die Konstruktion des Lichtleiters ermöglicht die gleichmäßige Lichtstreuung in dem ganzen Raum des Ringansatzes, sowie die gleichmäßige Lichtausstrahlung aus dem lichtdurchlässigen Diffusor. Die Vorrichtung ist einfach, und in der Kombination mit dem Ringansatz und dem

Universalspannadapter ist sie für alle Typen der Fotoapparate und der Blitzlampen, die gewöhnlich verkauft werden, als deren Zusatzeinrichtung anwendbar.

übersicht der Bilder in den Zeichnungen

Die Erfindung wird mit Hilfe von Zeichnungen näher erklärt, wobei Fig. 1 die axonometrische Perspektiveansicht des Lichtleiters vom vorne, d.h. von der Lichtquelle, Fig. 2 die Seitenansicht des Lichtleiters, Fig. 3 die Rückansicht des Lichtleiters, Fig. 4 den Schnitt durch den ersten Teil des Armes, Fig. 5 den Schnitt durch den zweiten Teil des Armes, Fig. 6 die Rückansicht des Lichtleiters, der im Ringansatz, aufgesetzt an der Blitzlampe des Fotoapparats, angeordnet ist, Fig. 7 die Seitenansicht des in der Fig. 6 abgebildeten Systems, Fig. 8 die Ansicht auf den lichtdurchlässigen Diffusor, Fig. 9 den Schnitt durch den lichtdurchlässigen Diffusor, Fig. 10 den Schnitt durch den Spannadapter, Fig. 11 den Grundriss des Spannadapters, Fig. 12 den Rückansicht des Spannadapters, darstellen.

Beispiele der Erfindunqsausführunq

Es versteht sich, dass die nachstehend beschriebenen und dargestellten konkreten Beispiele der Erfindungsausführung nur zur Illustration vorgestellt werden, und nicht als Beschränkung der Beispiele der Erfindungsausführung auf die angeführten Beispiele. Die Fachleute, die den Stand der Technik kennen, finden oder sind fähig, unter der Anwendung von Routineexperimentierung, größere oder kleinere Zahl von äquivalenten zu den spezifischen Erfindungsausführungen, die hier speziell beschrieben werden, zu finden. Auch diese äquivalente sind im Umfang von nachstehenden Patentansprüchen eingeschlossen.

Der in den Fig. 1 bis 12 dargestellte Lichtleiter 1 ist aus dem lichtleitenden Kunststoff TROGAMID CX, mit der Gusstechnologie mit folgender Bearbeitung und Polierung hergestellt. Denselben Zweck erfüllen jedoch auch andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften.

Der Lichtleiter 1_ selbst hat zwei Hauptbestandteile, und zwar den Kopf IJ und zwei daraus ausgehende Arme 12. Der Kopf IJ. verfügt über die Einfallfläche 7, durch welche darin die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 2, z. B. aus der Blitzlampe des Fotoapparats 28 hineintreten. Die Strahlen spiegeln sich von der polierten Abspiegelungsfläche 8, die unter dem Winkel α = 45° geneigt ist, ab, und treten in zwei gerade Arme J2 hinein.

Die Arme 12 sind vierseitig, sie sind in der Form des umgekehrten Buchstaben „V" angeordnet, und sie schließen den Scheitelwinkel Y = 44° ein, unter dem das Licht in zwei Lichtbündel verteilt wird, die in die ersten Teile J3 der Arme 1_2 hineintreten, deren Außenseiten 14 auf der Ebene von Seitenflächen J5 des Kopfs U liegen. An diese ersten Teile 13 schließen die zweiten Teile 16 an, die sich noch mehr öffnen und den Winkel δ = 68° zueinander einschließen. Die zweiten Teile J6 von Armen 12 gehen in der Richtung zu dessen Abschluss in die Breite, und an ihren Abschlüssen sind zwei Ausstrahlungsflächen 9, 10 gebildet, wobei die eine ungefähr normal zur Innenseite vom Arme 12 ist. Aus der Außenseite schließen die ersten Teile 13 und die zweiten Teile 16 von Armen 12 den Winkel 100° < ε < 150° ein. Die Lichtstrahler, die in die ersten Teile 13 hineintreten, werden in die zweiten Teile 16 von Armen 12, geführt und abgespiegelt, und ferner werden sie durch die Ausstrahlungsflächen 9, 10 ausgestrahlt. Die Anordnung von diesen Flächen 9, 10 ist solche, dass beim Einbau des Lichtleiters 1 in den Ringansatz 6 die erste Ausstrahlungsfläche 9 die Strahler direkt in den Ringansatz 6 richtet, und die zweite Ausstrahlungsfläche IQ die Strahler eher an die Seitenwände des Ansatzes 6 richtet, von wo aus sie durch die Abspiegelung bis in den gegenüberliegenden Teil des Ansatzes 6 zur Lichtquelle 2 geraten.

Um die Lichtstrahler optimal zu konzentrieren, sind die ersten Teile 1 _. 3, sowie die zweiten Teile 16 von Armen 12 an deren Vorderseitenflächen IjJ ₁ . sowie den Hinterseitenflächen 19 unter dem Winkel von 5° abgeschrägt.

Der Lichtleiter 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit dem Ringansatz 6 des Fotoapparats 28 verknüpft. Der Kopf H und die ersten Teile 13 von Armen 12 liegen außerhalb des Ringansatzes 6, die zweiten Teile 16 von Armen 12 gehen hinein, wobei sie in die Ausschnitte 20 einklinken.

Der Ringansatz 6 ist aus Kunststoff, ist mit dem lichtdurchlässigen Diffusor 3 in der Form der Kreisringfläche versehen, und ist als ein hohler Körper bestehend aus dem Außen- und Innenzylindermantel, der Hinterwand und dem Diffusor 3 gebildet. Die Reflexionsflächen 2J _. des Ringansatzes 6 können Innen- und Außenflächen sein, sie können aus Reflexionseinlagen oder Beschichtungen bestehen, im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Reflexionsflächen 21 aus bedampften Pulveraluminium hergestellt.

Der lichtdurchlässige Diffusor 3 ist auf der Außenseite nicht glatt, sondern die Oberfläche besteht aus dem System von regelmäßig angeordneten Pyramiden 22, welche die aus dem Diffusor 3 ausgehenden Lichtstrahlen wiederum so brechen und abspiegeln, dass die resultierende Beleuchtung höchstmöglich homogen, indirekt und weich, d.h. ohne unerwünschte Schatten ist.

Um den Lichtleiter 1 mit dem Ansatz 6 auf unterschiedlich große Lichtquellen 2, d.h. auf unterschiedlich großen Blitzlampen verschiedener Fotoapparate 28 befestigen zu können, ist auf dem Kopf H auf der Seite der Einfallfläche 7 ein Spannadapter 23 aufgeklebt, mit Vorteil auch aus Kunststoff. Der Adapter 23 verfügt über eine Spannkammer 24, in der sich die Spanneinrichtung 25 mit Oberanpressandruck 26 befindet, der über die spiralförmigen Flächen mit dem drehbaren Spannsteuerungsstellglied 27 verbunden ist. Nach dem Einlegen der Lichtquelle 2 in die Spannkammer 24 hinein wird die Quelle durch den

Oberanpressandruck 26 durch Drehen vom Spannsteuerungsstellglied 27 nachgezogen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann als Lichtleiter zur Verteilung der Lichtstrahlung aus jeder Punktlichtquelle oder abgegrenzten Lichtquelle zum kreisförmigen lichtdurchlässigen Diffusor, insbesondere aus der Blitzlampe in den Ringansatz zur Streuung vom Licht der Blitzlampe im Raum vor dem Fotoapparat, verwendet werden.

Liste der in den Zeichnungen verwendeten Verhältniszeichen

1 Lichtleiter

2 Lichtquelle

3 Diffusor Mittelachse des Diffusors Achse der Lichtquelle Ringansatz Einfallfläche Abspiegelungsfläche Ausstrahlungsfläche

10 Ausstrahlungsfläche 1 Kopf 2 Arm 3 erster Teil von Armen 4 Außenseitenfläche des ersten Teils von Armen 5 Außenseitenfläche vom Kopf 6 zweiter Teil von Armen 7 Außenseitenfläche des zweiten Teils von Armen 8 Vorderseitenfläche von Armen 9 Hinterseitenfläche von Armen 0 Ausschnitt im Ringansatz 1 Reflexionsfläche vom Ringansatz 2 Pyramide des Diffusors 3 Spannadapter 4 Spannkammer des Adapters 5 Spanneinrichtung des Adapters 6 Oberanpressandruck des Adapters 7 Spannsteuerungsstellglied des Adapters 8 Fotoapparat