DE4428188C1 - Telezentrisches Beleuchtungssystem - Google Patents
Telezentrisches BeleuchtungssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein telezentrisches Beleuchtungssystem und wird
vorzugsweise in optische oder optoelektronische Aufnahmekanäle mit
telezentrischen Optiken eingesetzt.
Bekannt sind telezentrische Beleuchtungssysteme, die aus einer aufwendigen Kombination von Lichtquelle, Filter, Homogenisator, Kollektor und Kondensor
aufgebaut sind sowie nichttelezentrische Durchlichtbeleuchtungen, die vorwiegend
aus einer oder mehreren Lichtquellen und einem streuendem System (eine Glasplatte
mit definierten streuenden Eigenschaften) bestehen. Diese
Beleuchtungseinrichtungen setzen einen hohen Energieaufwand (Lichtquelle)
voraus, der unter anderem eine hohe Verlustleistung (Wärmeentwicklung) mit sich
bringt. Weitere Nachteile sind deren relativ große optische Baulänge und der relativ
hohe Fertigungs-, Montage- und Justieraufwand.
Aus der DE PS 25 03 14 ist eine Beleuchtungseinrichtung für Projektionsapparate
bekannt, bei welcher in einem kugelartig ausgebildeten Hohlkörper, der mit diffus
reflektierenden Innenflächen versehen ist, mindestens eine Lichtquelle angeordnet
ist. Damit wird gegenüber dem damaligen Stand der Technik erreicht, daß das
gesamte von den Lichtquellen ausgestrahlte Licht nach Reflexion zur diffusen
Beleuchtung des zu projizierenden Gegenstandes ausgenutzt wird.
Aus dem DE G 92 04 063 ist eine Hintergrundleuchte bekannt, bei welcher zur
Schaffung einer diffusen Ausleuchtung eines Objektfeldes um einem mit
reflektierenden Schichten versehenen transparenten Körper lichtemittierende Dioden
angeordnet sind. Zur Einkopplung der gesamten Diodenstrahlung sind die Dioden
als Flachelemente ausgebildet und stehen in unmittelbarem Kontakt mit dem
transparenten Körper.
Die Anordnung einer Fresnellinse hinter einer Lichtquelle zur Schaffung einer
Beleuchtung mit parallelem Licht ist z. B. aus dem DE G 92 04 063.2 bekannt.
Sämtlich genannte Lösungen sind nicht geeignet um eine Durchlichtbeleuchtung zu
erzielen, die höchsten Anforderungen an eine homogene und telezentrische
Ausleuchtung eines Objektfeldes genügt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein telezentrisches Beleuchtungssystem zu schaffen,
mit dem unter geringem Aufwand eine telezentrische und homogene
Durchlichtbeleuchtung mit großem Felddurchmesser erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem telezentrischem Beleuchtungssystem
bestehend aus einer Lichtquelle, einem Tubus und einer Optik gelöst, wobei die
Lichtquelle als Ulbrichtsche Kugel mit einer streuenden und wenig selektiven
Innenbeschichtung, vorzugsweise als Halbkugel, ausgebildet ist, die mindestens eine
an sich bekannte LED zum Einkoppeln der Lichtenergie aufweist und die LED′s
eine plangeschliffene und mattierte Austrittsöffnung zur Erzielung eines großen
Öffnungswinkels besitzen, sowie die Optik aus einer asphärischen Fresnellinse
besteht, wobei der Brennpunkt in der Austrittsblende der Ulbrichtschen Kugel liegt.
Günstig ist es, ein Vielfaches von vier LED′s anzuordnen, wobei eine stochastische
Verteilung optimal ist, da jede strukturierte Anordnung trotz Streuung an der
Innenoberfläche wieder abgebildet wird. Um Alterungserscheinungen oder
Betriebsspannungsschwankungen entgegenzutreten ist es günstig, zusätzlich einen
optoelektronischen Sensor anzuordnen, der mit einer Regelungsschaltung verknüpft
ist. Die Regelungsschaltung veranlaßt sodann beim Feststellen von Schwankungen
die Kompensation über die LED′s.
Die vorliegende Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden. Die dazugehörige Zeichnung veranschaulicht gemäß
Fig. 1 eine erfindungsgemäße schematische Anordnung eines telezentrischen
Beleuchtungssystems.
Fig. 1 zeigt als seine wesentlichen Bestandteile eine Ulbrichtsche Halbkugel 1 mit
einer LED 2, einem Sensor 3 und einer Blende 5, eine Regelungsschaltung 4, einen
Tubus 6 sowie der Fresnellinse 7. Die Innenoberfläche der Halbkugel 1 besitzt eine
streuende und wenig selektive Schicht. Als günstig erweist es sich, wenn in nicht
dargestellter Form ein Vielfaches von vier LED′s auf einer oder mehreren
Kreisbahnen der Halbkugel 1 angeordnet sind, um ein gleichmäßiges Einkoppeln der
Lichtenergie zu gewährleisten. Die zum Einsatz kommenden LED′s 2 weisen durch
Planschleifen und mattieren der Austrittsöffnung einen großen Öffnungswinkel (nahe
180°) auf die LED′s 2 werden bündig zur Innenoberfläche der Halbkugel 1
angeordnet, um unerwünschte Reflexionen an den Zylinderoberflächen der LED′s 2
zu vermeiden. Die Strahlungsenergie im Innern der Halbkugel 1, die durch Alterung
der LED′s 2 oder Veränderung des Streugrades der Innenschicht oder
Schwankungen der Betriebsspannung ergeben können, wird durch den Sensor 3
überwacht und durch die Regelungsschaltung 4 über die Verbindung zu den LED′s
2 kompensiert. Der Sensor 3 wird dabei geometrisch ebenso wie eine beliebige LED
2 angeordnet. Im vorliegenden Fall anstelle einer LED. Die homogene
monochromatische Strahlung wird durch die Blende 5, die die Aperatur des Systems
bestimmt, in den Tubus 6 ausgekoppelt. Durch die nachfolgende Fresnellinse 7 wird
ein telezentrischer Strahlenverlauf erreicht, wobei der Brennpunkt der Fresnellinse 7
in der Blende 5 liegt.
Claims (6)
1. Telezentrisches Beleuchtungssystem bestehend aus einer Lichtquelle, einem
Tubus und einer Optik, wobei
- - die Lichtquelle als Ulbrichtsche Kugel mit einer streuenden und wenig selektiven Innenbeschichtung ausgebildet ist, die mindestens eine an sich bekannte LED (2) zum Einkoppeln der Lichtenergie aufweist,
- - die LED′s (2) eine plangeschliffene und mattierte Austrittsöffnung zur Erzielung eines großen Öffnungswinkels besitzen,
- - die Optik aus einer asphärischen Fresnellinse (7) besteht, wobei der Brennpunkt in der Austrittsblende der Ulbrichtschen Kugel liegt.
2. Telezentrisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ulbrichtsche Kugel als Halbkugel (1) ausgebildet ist.
3. Telezentrisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der LED′s (2) ein Vielfaches von vier ist.
4. Telezentrisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die LED′s (2) auf mindestens einer Kreisbahn angeordnet sind.
5. Telezentrisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die LED′s (2) stochastisch verteilt angeordnet sind.
6. Telezentrisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein elektrooptischer Sensor (3) und eine Regelungsschaltung (4) vorhanden
sind, wobei die Regelungsschaltung (4) sowohl mit dem Sensor (3) als auch mit
den LED′s (2) verbunden ist, um Veränderungen der durch den Sensor
gemessenen Lichtenergie zu kompensieren.
Priority Applications (2)
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DE (1) | DE4428188C1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20220334498A1 (en) * | 2021-04-14 | 2022-10-20 | Innovations In Optics, Inc. | High uniformity telecentric illuminator |
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DE9100027U1 (de) * | 1991-01-03 | 1991-03-21 | Oculus Optikgeräte GmbH, 6330 Wetzlar | Anomaloskop |
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1994
- 1994-08-09 DE DE19944428188 patent/DE4428188C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-07-25 EP EP95111642A patent/EP0696752A3/de not_active Withdrawn
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US11868049B2 (en) * | 2021-04-14 | 2024-01-09 | Innovations In Optics, Inc. | High uniformity telecentric illuminator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0696752A2 (de) | 1996-02-14 |
EP0696752A3 (de) | 1996-08-14 |
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