AT413591B

AT413591B - Lichtprojektor

Info

Publication number: AT413591B
Application number: AT9792004A
Authority: AT
Inventors: Dieter Mag Feger
Original assignee: Photonic Optische Geraete Gmbh
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2006-04-15
Also published as: ATA9792004A

Description

Γ 2

AT 413 591 B

Die Erfindung betrifft einen Lichtprojektor zur linienförmigen Beleuchtung eines Objekts mittels einer kreis- od. punktförmigen Lichtquelle, der einen aus einer Vielzahl von optischen Fasern gebildeten Querschnittswandler aufweist, dessen optischer Eingang im wesentlichen kreisrund und dessen optischer Ausgang im wesentlichen rechteckig und linienförmig ausgebildet ist, 5 wobei der Querschnittswandler in einem formstabilen Gehäuse angeordnet ist.

Derartige bekannte Querschnittswandler werden dazu verwendet, die Oberfläche eines Objekts während eines visuellen Prüfprozesses zu beleuchten. Bei einem visuellen Prüfprozess ist es erforderlich, eine streifenförmige, erforderlichenfalls auch eine möglichst linienförmige Fläche io am Objekt mit großer Helligkeit und vor allem gleichförmig zu beleuchten. Als Lichtquelle mit großer Helligkeit werden elektrische Lichtquellen wie Halogen-Kaltlichtspiegellampen, Bogen-Lampen, od. dgl. verwendet, die aber das Licht kreis- od. punktförmig abstrahlen. Das Licht wird hiebei über einen flexiblen, aus einer Vielzahl von optischen Lichtleiterfasern gebildeten Lichtleiter an das von der Lichtquelle entfernt angeordnete zu prüfende Objekt geführt. Das auf die 15 Lichtquelle gerichtete Ende des Lichtleiters weist kreisrunden Querschnitt auf und an dem von der Lichtquelle entfernt angeordneten Ende des Lichtleiters sind die einzelnen optischen Lichtleiterfasern derart zueinander angeordnet, daß diese einen rechteckigen bzw. linienförmigen Lichtaustritt bilden. 20 Derartige bekannte Querschnittswandler sind am Ende eines Lichtleiters und einstückig mit dem Lichtleiter ausgebildet, wobei der Lichtleiter eine Länge aufweist, die es ermöglicht, das Licht von der entfernt angeordneten Lichtquelle bis an das Objekt zu führen und am Ort des zu prüfenden Objekts die erforderliche Ausrichtung des Lichtaustritts auf das Objekt vorzunehmen. Derartige bekannte, einen Querschnittswandler aufweisende Lichtleiter sind vor allem durch 25 ihre erforderliche Länge teuer und können, da diese einstückig mit dem Querschnittswandler ausgebildet sind, nur für diese speziellen Prüfungen verwendet werden.

Aus der US 5 894 686 A ist ein faseroptisches Beleuchtungssystem für Schuhe bekannt, wobei im Schuh eine batteriebetriebene Lichtquelle vorgesehen ist, die auf einen aus einem Faser-30 bündel gebildeten Querschnittswandler ausgerichtet ist. Die Lichtquelle und und die Fasern am Eingang des Querschnittswandlers sind in einem rohrförmigen Halter miteinander mechanisch fest verbunden und bilden eine bauliche Einheit.

Die US 6185 638 A beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung für Prüfprozesse, die einen Quer-35 schnittswandler aufweist, der unlösbar mit vier faseroptischen Lichtleitern verbunden ist. Dem linienförmig bzw. rechteckig ausgebildeten optischen Ausgang ist eine Anordnung von Zylinderlinsen nachgeschaltet. Die Lichtleiter und der Querschnittswandler bilden eine bauliche Einheit.

Aus der US 4 677 531 A ist ein Lichtprojektor bekannt, dem Licht über eine Vielzahl von opti-40 sehen Fasern zugeführt wird. Diese optischen Fasern sind im Gehäuse des Lichtprojektors derart über einen verschraubten Klemmsteg befestigt, daß der Lichtaustritt aus dem Gehäuse linienförmig bzw. rechteckig ist, wobei diesem Lichtaustritt eine im Gehäuse angeordnete Zylinderlinse nachgeschaltet ist. 45 Alle diese bekannten Beleuchtungssysteme weisen den Nachteil auf, daß der Querschnittswandler einstückig mit dem faseroptischen Lichtleiter ausgebildet ist und somit die Kombination mit unterschiedlich langen faseroptischen Lichtleitern nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile zu vermeiden und so gemäß der Erfindung wird daher für einen eingangs beschriebenen Lichtprojektor vorgeschlagen, daß das Gehäuse im Bereich des faseroptischen Eingangs der Querschnittswandlers einen Fortsatz aufweist, der einerseits den faseroptischen Eingang des Querschnittswandlers aufnimmt und anderseits als mechanische Aufnahme und lösbare Halterung für ein Endstück eines getrennten, vorzugsweisen flexiblen faseroptischen Lichtleiters zur Zufuhr von Licht einer 55 entfernt angeordneten elektrischen Lichtquelle oder für ein, mindestens eine Leuchtdiode auf- 3

AT 413 591 B weisendes Leuchtmodul vorgesehen ist. Durch diese erfindungsgemäße Konstruktion wird in einfacher Weise ein Lichtprojektor mit einem faseroptischen Querschnittswandler geschaffen, dessen Gehäuse einem Stecker eines Lichtleiters entspricht, der an nahezu jedes Endstück eines Lichtleiters mit im Querschnitt kreisförmig angeordneten optischen Einzelfasern oder mit 5 nur einer einzelnen optischen Faser aufsteckbar ist. Hiedurch kann ein universell verwendbarer Lichtleiter kostengünstigst für jene speziellen Anwendungsfälle benützt werden, bei denen eine Projektion von Licht mit rechteckigem bzw. linienförmigen Querschnitt erforderlich ist. Somit ist auch eine einfache Nachrüstung bestehender Lichtleiter mit einem Querschnittswandler durchführbar. 10

Die Einspeisung von Licht in den Lichtprojektor kann aber auch ohne Verwendung eines teuren Lichtleiters, der an eine entfernt vorgesehene Lichtquelle anzuschließen ist, erfolgen. Die Anordnung eines eine Leuchtdiode aufweisenden Leuchtmoduls im Fortsatz des Lichtprojektors erspart in vorteilhafter Weise eine entfernt angeordnete Lichtquelle, wodurch der Lichtprojektor 15 auch für mobilen Einsatz gut verwendbar ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Fortsatz des Gehäuses vorzugsweise als zylindrischer, das Endstück des Lichtleiters aufnehmbarer Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Achse mit der optischen Achse des faseroptischen Eingangs fluchtet. 20

Durch diese erfindungsgemäße Konstruktion des Fortsatzes wird in einfacher Weise das erforderliche mechanische Gegenstück zur Aufnahme des Endstücks des an die entfernt angeordnete Lichtquelle angeschlossenen Lichtleiters gebildet bzw. kann in einfacher Weise das Leuchtmodul aufgenommen werden, wobei eine exakte axiale optische Ausrichtung zusam-25 mengesteckter Bauelemente sichergestellt ist.

Um das aus dem Lichtprojektor austretende Licht am zu prüfenden Objekt zu fokussieren, wird gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Lichtprojektors vorgeschlagen, daß vor dem im wesentlichen rechteckig und linienförmig ausgebildeten faseroptischen Aus-30 gang des Querschnittswandlers in an sich bekannter Weise eine Zylinderlinse angeordnet ist und für die Zylinderlinse eine verstellbare Halteeinrichtung am Gehäuse vorgesehen ist, wobei der Abstand der Zylinderlinse zum faseroptischen Ausgang des Querschnittswandlers über eine fixierbare Führungseinrichtung einstellbar ist. Hiedurch ist bei unterschiedlichen Objektabständen die Anpassung bzw. Fokussierung der Objektbeleuchtung einfach durchführbar. 35

Schließlich wird bei einem erfindungsgemäßen Lichtprojektor vorgeschlagen, daß im Fortsatz vor dem faseroptischen Eingang des Querschnittswandlers ein optisches Kondensorsystem vorgesehen ist. Hiedurch wird in vorteilhafter Weise eine gleichmäßigere Helligkeitsverteilung über den gesamten Bereich des Lichtaustritts erreicht. 40

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einer Ausführungsform beispielsweise schematisch dargestellt. Hiebei zeigen

Fig. 1 den Lichtprojektor in Schrägansicht, und 45 Fig. 2 den Lichtprojektor, teilweise zerlegt, in Schrägansicht.

In Fig. 1 ist der steckerförmige Lichtprojektor dargestellt, dessen wesentliche Bauteile, wie der faseroptische Querschnittswandler 1, das Gehäuse 5 und die Zylinderlinse 12 in Fig. 2 im Detail dargestellt sind. In der Fig. 2 ist der Lichtprojektor explosionsartig dargestellt. 50

Der faseroptische Querschnittswandler 1 besteht aus einer Vielzahl von optischen Einzelfasern, die im Bereich 2 zu einem Faserbündel mit kreisrundem Querschnitt zusammengefaßt sind und die übergehend in den Bereich 3 derart nebeneinander gereiht angeordnet sind, daß der Lichtaustritt 4 in seinem Querschnitt linienförmige bzw. rechteckige Form aufweist. Die Einzelfasern 55 sind nicht dargestellt. 4

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Der Querschnittswandler 1 ist in dem lichtdichten Gehäuse 5, bestehend aus dem Bodenteil 6, dem Deckel 7 und dem Fortsatz 8 derart angeordnet, daß der den kreisförmigen Querschnitt aufweisende Bereich 2 des Querschnittwandlers 1 innerhalb des Fortsatzes 8 liegt und der den linienförmigen bzw. rechteckigen Querschnitt aufweisende Bereich 3 des Querschnittswandlers 5 1 auf dem Steg 10 des Bodenteils 6 aufliegt.

Der Deckel 7 verschließt das Gehäuse 5 und klemmt die am Steg 10 aufliegenden optischen Fasern im Bereich des Lichtaustritts 4. Der Bodenteil 6 und der Deckel 7 werden über die Stifte 11 zusammengehalten. Diese Stifte 11 sind auch zur Orientierung der optischen Fasern im io flachen Bereich 3 des Querschnittswandlers 1 vorgesehen.

Der Fortsatz 8 des Gehäuses 5 ist als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet, wobei der Bereich 2 des Querschnittwandlers 1 mit kreisrundem Querschnitt durch Verklebung im Fortsatz 8 gehalten ist. Auf den Fortsatz 8 ist eine geschlitzte Hülse 9 aufgeschoben und mit dem Fortsatz 8 15 verklebt.

Die Hülse 9 des Fortsatzes 8 ist zur mechanischen Aufnahme eines nicht dargestellten Lichtleiters vorgesehen, der das Licht einer entfernt angeordneten, nicht dargestellten elektrischen Lichtquelle, wie eine Kaltlicht-Spiegellampe, eine Xenon-Bogenlampe, od. dgl. in den Lichtpro-20 jektor bzw. Querschnittswandler 1 einspeist.

Zur Einspeisung von Licht kann auch ein nicht dargestelltes Leuchtmodul mit einer od. mehreren Hochleistungs-Leuchtdioden anstelle eines Lichtleiters in die Hülse 9 des Fortsatzes 8 eingesteckt werden. 25

Durch die Ausbildung von Schlitzen 9a in der Wandung der Hülse 9 des Fortsatzes 8 wird eine sichere Steckverbindung zwischen einem Endstück eines nicht dargestellten Lichtleiters und dem Lichtprojektor durch Klemmung hergestellt werden. Durch die Schlitze 9a in der Hülse 9 des Fortsatzes 8 wird der Wandung der Hülse 9 Federwirkung gegeben, die die Klemmung 30 zwischen dem Endstück des Lichtleiters und dem Fortsatz des Gehäuses 5 des Lichtprojektors erhöht.

Zur Projektion des Lichts auf ein Objekt ist nach dem Lichtaustritt 4 des Querschnittswandlers 1 eine Zylinderlinse 12 angeordnet. Die Rotationsachse der Zylinderlinse 12 ist parallel zum 35 Lichtaustritt 4 des Querschnittswandlers 1 vorgesehen. Die Zylinderlinse 12 ist über die Führungsstifte 13 in Bohrungen des Bodenteils 6 am Gehäuse 5 gehalten. Diese Führungsstifte 13 sind mit der Zylinderlinse 13 fest verbunden und sind in Bohrungen des Bodenteils 6 verschiebbar angeordnet. Mittels der Klemmschraube 14 ist ein Führungsstift 13 in unterschiedlichem Abstand der Zylinderlinse 12 vom Lichtaustritt 4 des Querschnittswandlers 1 fixierbar, sodaß die 40 dem Objektabstand entsprechende Fokussierung durchführbar ist.

Es können Zylinderlinsen mit unterschiedlicher Brechkraft verwendet werden. Anstelle der Zylinderlinse 12 oder auch zusätzlich zur Zylinderlinse 12 kann ein Farbfilter nach dem Lichtaustritt 4 angeordnet werden. Wird dieses Farbfilter mit zu den Führungsstangen 13 korrespon-45 dierende Bohrungen ausgerüstet, so kann das Farbfilter zwischen dem Gehäuse 5 und der Zylinderlinse 12 angeordnet werden und wird durch die Führungsstifte 13 gehalten.

Zur Erzielung möglichst gleichmäßiger Helligkeitsverteilung kann in nicht dargestellter Weise innerhalb des Fortsatzes 8 ein optisches Kondensor-System angeordnet werden. 50

Das Gehäuse 5 samt dem Fortsatz 8 kann aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein. Die Zylinderlinse 12 kann als Kunststofflinse oder als Glaslinse ausgebildet sein.

Die Erfindung ist auf das beschriebene Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. 55

Claims

5 AT 413 591 B Patentansprüche: 1. Lichtprojektor zur linienförmigen Beleuchtung eines Objekts mittels einer kreis- od. punktförmigen Lichtquelle, der einen aus einer Vielzahl von optischen Fasern gebildeten Quer- 5 schnittswandler aufweist, dessen faseroptischer Eingang im wesentlichen kreisrund und dessen faseroptischer Ausgang im wesentlichen rechteckig und linienförmig ausgebildet ist, wobei der Querschnittswandler in einem formstabilen Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) im Bereich des faseroptischen Eingangs (2) des Querschnittswandlers (1) einen Fortsatz (8) aufweist, der einerseits den faseroptischen io Eingang (2) des Querschnittswandlers (1) aufnimmt und andrerseits als mechanische Auf nahme und lösbare Halterung für ein Endstück eines getrennten, vorzugsweisen flexiblen faseroptischen Lichtleiters zur Zufuhr von Licht einer entfernt angeordneten elektrischen Lichtquelle oder für ein, mindestens eine Leuchtdiode aufweisendes Leuchtmodul vorgesehen ist. 15
2. Lichtprojektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (8) des Gehäuses (5) als vorzugsweise zylindrischer, das Endstück des Lichtleiters aufnehmbarer Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Achse mit der optischen Achse des faseroptischen Eingangs (2) fluchtet. 20
3. Lichtprojektor nach Anspruch 1 od. 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem im wesentlichen rechteckig und linienförmig ausgebildeten faseroptischen Ausgang (3) des Querschnittswandlers (1) in an sich bekannter Weise eine Zylinderlinse (12) angeordnet ist und für die Zylinderlinse (12) eine verstellbare Halteeinrichtung (14) am Gehäuse (5) vorgese- 25 hen ist, wobei der Abstand der Zylinderlinse (12) zum faseroptischen Ausgang (3) des Querschnittswandlers (1) über eine fixierbare Führungseinrichtung (13) einstellbar ist.
4. Lichtprojektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Fortsatz (8) vor dem faseroptischen Eingang (2) des Querschnittswandlers (1) ein optisches Kon- 30 densorsystem vorgesehen ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 55