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HINTERGRUND
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Bei Präzisionsmaschinen-Sichtinspektionssystemen ist oft eine merkmalsspezifische Beleuchtung von Werkstücken notwendig, um eine Kante oder ein anderes Merkmal in einem Inspektionsbild hervorzuheben. Viele solcher Systeme einschließlich Beleuchtungssystemen sind imstande, eine relativ fokussierte koaxiale Beleuchtung durch eine Kamera oder Mikroskoplinse, „Bühnenlicht“ aus dem Hintergrund eines Werkstücks zur Schaffung eines präzisen Silhouettenabbilds und/oder eine diffuse Beleuchtung bereitzustellen. Manche Beleuchtungssysteme beinhalten Anordnungen, welche imstande sind, Licht auf das Werkstück in einem einstellbaren Einfallswinkel relativ zu einer Achse zu projizieren, die zu der nominalen Objektebene, welche abgebildet wird, normal bzw. senkrecht ist. In vielen konventionellen Sichtsystemen ist die zur nominalen Objektebene normale bzw. senkrechte Achse parallel zur optischen Achse des Visionssystems oder fällt mit ihr zusammen. Licht, das in einem ausgewählten Winkelbereich und/oder Einfallswinkel zwischen 0° und 90° projiziert wird, kann den Kontrast von Kanten im Bild verbessern und/oder strukturierte Oberflächen deutlicher beleuchten. Typischerweise verfügen solche Lichtquellen über einen auswählbaren Bereich für den Einfallswinkel, der zwischen ungefähr 10° und 70° variiert. Ein solcher Bereich ist relativ breit, um die Fähigkeit zu haben, den Bildkontrast für eine Vielfalt von Werkstückmerkmalstypen zu verbessern.
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Ein verbesserter Bildkontrast für ein Merkmal ist wichtig, da Bildverarbeitungsalgorithmen, die Kantenfindungs- und Oberflächen-Autofokus-Vorgänge durchführen, oft dazu ausgelegt sind, Stellen zu erfassen, die mit maximalen Grauskalengradienten in einem Inspektionsbild verbunden sind. Somit sind Grauskalengradienten in Werkstück-Inspektionsbildern von besonderer Bedeutung und diese „Gradientensignale“ werden verstärkt, wenn der Bildkontrast verbessert wird.
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Einige Beleuchtungssysteme können auch die radiale Richtung der Beleuchtung um eine optische Achse einstellen oder auswählen, beispielsweise durch Verwendung von Beleuchtungselementen, die um die optische Achse in einer „Ringlicht“-Konfiguration angeordnet sind, welche adressierbare Sektoren oder Quadranten einschließt. Das Sichtfeld einer Kamera kann durch eine beliebige Kombination von Sektoren oder Quadranten eines solchen im Allgemeinen ringförmigen Beleuchtungssystems beleuchtet werden. Der Intensitätspegel und/oder Farbgehalt der Lichtquelle kann mit dem Einfallswinkel und der radialen Richtung der Lichtquelle koordiniert werden, um die Beleuchtung einer Werkstückkante zu optimieren.
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Bei einem Beleuchtungssystemtyp sind Licht emittierende Dioden (LEDs) in einem ringförmigen Muster angeordnet, so dass sie die optische Achse des Sichtsystems umgeben. Ein beispielhaftes Beleuchtungssystem dieser Art ist in dem US-Patent Nr.
US 5 897 195 A , ausgegeben an Choate (nachstehend„das '195-Patent“) offenbart. Das '195-Patent offenbart eine schräge LED-Beleuchtungsvorrichtung, die aus einer zylindrischen oder kegelstumpfartigen-konischen LED-Anordnung hergestellt ist. Die Anordnung von LEDs erzeugt kollimierte Lichtstrahlen und leitet sie auf die geneigten Oberflächen eines ringförmigen Fresnel-artigen Diffusors bzw. Umlenkers, der radial einwärts der LED-Anordnung koaxial angeordnet ist. Der Fresnel-artige Diffusor bricht und leitet LED-Lichtstrahlen in verschiedenen Einfallswinkeln auf die Oberfläche eines Werkstücks. Der Fresnel-artige Diffusor beinhaltet mehrere ringförmige, prismenförmige Vorsprünge, die sich in Abhängigkeit von dem gewünschten Einfallswinkel in der Form unterscheiden. Um einen Lichtstrahl mit einem besonderen Winkelbereich und/oder Einfallswinkel zu erzeugen, wird ein Lichtstrahl von bestimmten LEDs (zum Beispiel einer oder mehreren LEDs) an den/die zugeordneten prismenförmigen Vorsprung/Vorsprünge in dem Fresnel-artigen Diffusor emittiert, der den Lichtstrahl mit dem besonderen Winkelbereich und/oder Einfallswinkel auf das Werkstück umleitet.
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Stroboskop-Beleuchtung wird zunehmend bei Präzisionsmaschinen-Sichtinspektionssystemen verwendet, um genaue, unverzerrte Bilder zu liefern, während sich das Werkstück ununterbrochen bewegt, wodurch der Inspektionsdurchsatz verbessert wird. Zwar ermöglicht das Beleuchtungssystem des '195-Patents ein schnelles Umschalten zwischen verschiedenen LEDs und damit zwischen verschiedenen Einfallswinkeln, aber die relativ niedrige optische Energieausgabe von LEDs begrenzt die Beleuchtungsintensität, was die Beleuchtungszeit verlängert, die für eine gegebene Bildbelichtung erforderlich ist (zum Beispiel auf mehrere zehn oder hundert Mikrosekunden oder mehr). Längere Bildbelichtungszeiten erfordern im Allgemeinen eine langsamere Werkstückbewegung, um die Werkstückverzerrung auf ein annehmbares Niveau zu begrenzen. Daher schränkt das System des '195-Patents den Inspektionsdurchsatz ein, da es zulässige Werkstück-Bewegungsgeschwindigkeiten begrenzt.
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In einem anderen Ringbeleuchtungssystemtyp werden LEDs und zugeordnete optische Elemente selektiv bewegt, um einen gewünschten Einfallswinkel zu erreichen. Ein Beispiel für diesen Systemtyp ist im US-Patent Nr.
US 6 857 762 B2 , ausgegeben an Shimokawa et al. (nachstehend „das '762-Patent“), offenbart, das hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Das '762-Patent offenbart LEDs, die im Allgemeinen ringförmig um eine optische Achse des Sichtsystems angeordnet sind. Ein ringförmiger Reflektorspiegel ist radial auswärts der ringförmigen LEDs koaxial angeordnet, so dass das Licht von den LEDs auf den Reflektorspiegel gerichtet ist, und wird von diesem in Richtung eines Brennpunkts auf der Abbildungsebene in einem spezifischen Einfallswinkel reflektiert. Der Reflektorspiegel weist eine konvexe Oberfläche auf, die einen variierenden Krümmungsradius hat, und kann relativ zu den LEDs entlang der optischen Achse bewegt werden. Somit kann ein Benutzer den Reflektorspiegel relativ zu den LEDs so selektiv bewegen, dass das Licht von den LEDs von einer unterschiedlichen Position entlang des variierenden Krümmungsradius des Reflektorspiegels reflektiert wird, so dass er einen Brennpunkt auf der Abbildungsebene in einem unterschiedlichen Einfallswinkel beleuchtet. In dieser Anordnung können die LEDs durch hochintensive Lichtquellen ersetzt werden, wie etwa faseroptische Kabel, die mit einer Halogenlampe verwendet werden. Insbesondere kann eine Anzahl faseroptischer Kabel so angeordnet werden, dass erste Enden der faseroptischen Kabel Licht von einer hochintensiven Lichtquelle, wie etwa einer Halogenlampe, empfangen, während die zweiten Enden der faseroptischen Kabel in einer Ringform um die optischen Kabel herum angeordnet werden. Die faseroptischen Kabel oder Sätze der faseroptischen Kabel können einzeln gesteuert werden, um das Hochintensitätslicht von der Lichtquelle auf das Sichtfeld einer Kamera in einem gewünschten Einfallswinkel auf der Grundlage einer selektiven Bewegung des ringförmigen Reflektorspiegels zu projizieren. Zwar ermöglicht ein solches Beleuchtungssystem die Einstellung des Einfallswinkels einer Hochintensitäts-Beleuchtungsquelle, aber aufgrund der mechanischen Bewegung verschiedener beteiligter Teile kann diese Einstellung mehrere zehn oder hunderte von Millisekunden oder mehr erfordern. Somit kann die Einstellung eines Einfallswinkels nicht so schnell wie in dem Fall des vorstehend beschriebenen '195-Patents erfolgen, das keine beweglichen Teile einschließt. Daher begrenzt das System des '762-Patents den Inspektionsdurchsatz, da das Werkstück eventuell an (oder zwischen) Werkstückmerkmals-Abbildungspositionen verzögert werden muss, während darauf gewartet wird, dass die Beleuchtungssystemkonfiguration auf die bestimmte Konfiguration, die für das nächste Bild verwendet werden soll, neu konfiguriert wird.
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Es besteht Bedarf an einer Beleuchtungssystemkonfiguration zur Verwendung in einem Präzisionsmaschinen-Sichtinspektionssystem vor, das Erhöhungen des Inspektionsdurchsatzes erlaubt, indem sowohl eine sehr schnelle Einstellung des Winkelbereichs und/oder nominalen Einfallswinkels der Beleuchtung als auch die Verwendung einer Hochintensitäts-Lichtquelle, wie etwa einer Halogenlampe, vorgesehen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine schnelle, variable Einfallswinkel-Beleuchtungskonfiguration zur Verwendung in einem Maschinensichtinspektionssystem zur Verfügung gestellt. Das Maschinensichtinspektionssystem beinhaltet zumindest eine erste Objektivlinse, die eine optische Achse hat. Die schnelle, variable Einfallswinkel-Beleuchtungskonfiguration beinhaltet im Allgemeinen drei Elemente: eine erste Lichtquelle, die dazu konfiguriert ist, einen Lichtstrahl entlang eines ersten optischen Wegabschnitts zu leiten; eine Strahlsteuerungsanordnung, die dazu konfiguriert ist, den Lichtstrahl entlang des ersten optischen Wegabschnitts zu empfangen und den Lichtstrahl entlang eines zweiten optischen Wegabschnitts zu steuern; und eine Strahlablenkungsanordnung, die den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts empfängt und den Lichtstrahl entlang eines dritten optischen Wegabschnitts ablenkt, um ein Sichtfeld der Objektivlinse zu beleuchten. Die Strahlablenkungsanordnung beinhaltet mehrere jeweilige Oberflächenabschnitte, die in jeweiligen nominalen Einfallswinkeln relativ zur optischen Achse anordnet sind, wie etwa mehrere jeweilige streifenartige gebogene Flächen, die dazu angeordnet sind, das empfangene Licht an mehreren jeweiligen Einfallswinkeln zu reflektieren. Bei einer Umsetzung kann der Übergang zwischen den jeweiligen Oberflächenabschnitten leicht erkannt werden. Bei einer anderen Umsetzung kann der Übergang zwischen den jeweiligen Oberflächenabschnitten allmählich sein, so dass jeder Oberflächenabschnitt primär eher durch seinen jeweiligen Einfallswinkel als durch eine offensichtliche physische Grenze unterschieden wird.
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Die Strahlsteuerungsanordnung beinhaltet im Allgemeinen drei Unterelemente: zumindest ein bewegliches Strahlsteuerungselement und eine steuerbare Betätigungsvorrichtung, die das bewegliche Strahlsteuerungselement bewegt, zumindest einen ersten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt, der einen ersten nominalen Divergenzbetrag für den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts liefert, wobei der Divergenzbetrag in einer Ebene, die die optische Achse einschließt, definiert ist; und zumindest einen zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt, der einen zweiten nominalen Divergenzbetrag für den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts liefert, wobei der Divergenzbetrag in der Ebene, die die optische Achse einschließt, definiert ist.
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Der erste nominale Divergenzbetrag entspricht dem Lichtstrahl, der ungefähr einen einzelnen jeweiligen Oberflächenabschnitt der Strahlablenkungsanordnung beleuchtet, so dass die schnelle, variable Einfallswinkel-Beleuchtungskonfiguration das Sichtfeld von einem schmalen Einfallswinkelbereich beleuchtet, der dem jeweiligen nominalen Einfallswinkel jenes einzelnen jeweiligen Oberflächenabschnitts entspricht. Mit anderen Worten, der erste nominale Divergenzbetrag führt zu einem „schmalen“ Lichtstrahl (zum Beispiel einem blattartigen gebogenen oder konischen Strahl), der das Sichtfeld beleuchtet.
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Der zweite nominale Divergenzbetrag entspricht dem Lichtstrahl, der zumindest zwei jeweilige Oberflächenabschnitte der Strahlablenkungsanordnung beleuchtet, so dass die schnelle, variable Einfallswinkel-Beleuchtungskonfiguration das Sichtfeld von einem breiteren Einfallswinkelbereich beleuchtet, der breiter als der schmale Einfallswinkelbereich ist und der die jeweiligen nominalen Einfallswinkel der zumindest zwei jeweiligen Oberflächenabschnitte einschließt. Mit anderen Worten, der zweite nominale Divergenzbetrag führt zu einem „breiteren“ Lichtstrahl (zum Beispiel einem dicken gebogenen oder konischen Strahl), der das Sichtfeld beleuchtet.
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Die Strahlablenkungsanordnung ist dazu konfiguriert, den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts mit dem ersten nominalen Divergenzbetrag an verschiedene jeweilige Oberflächenabschnitte der Strahlablenkungsanordnung zu liefern, um das Sichtfeld von dem schmalen Einfallswinkelbereich zu beleuchten. Mit anderen Worten, die Strahlsteuerungsanordnung ist dazu konfiguriert, das Sichtfeld mit einem „schmalen“ Lichtstrahl in verschiedenen Einfallswinkeln (beispielsweise bei 30°, bei 35°, bei 40°, usw.) zu beleuchten. Die Strahlsteuerungsanordnung ist weiterhin dazu konfiguriert, den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts mit dem zweiten nominalen Divergenzbetrag an die zumindest zwei jeweiligen Oberflächenabschnitte der Strahlablenkungsanordnung zu liefern, um das Sichtfeld aus dem breiteren Einfallswinkelbereich zu beleuchten. Mit anderen Worten, die Strahlsteuerungsanordnung ist weiterhin dazu konfiguriert, das Sichtfeld mit einem „breiteren“ Lichtstrahl zu beleuchten, der mehrfache Einfallswinkel einschließt (zum Beispiel einen „breiteren“ Lichtstrahl mit Einfallswinkeln, die über einen beliebigen Bereich zwischen 10° und 70° reichen).
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Dementsprechend ermöglicht die Beleuchtungskonfiguration gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine schnelle Einstellung nicht nur des nominalen Beleuchtungseinfallswinkels, sondern auch des Einfallswinkelbereichs (schmal oder breit), der in der Beleuchtung beinhaltet ist. Des Weiteren erlaubt die Beleuchtungskonfiguration leicht die Verwendung einer Lichtquelle mit hoher optischer Energie, wie etwa einer Halogenlampe.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die ersten und zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte der Strahlsteuerungsanordnung und/oder die jeweiligen Oberflächenabschnitte der Strahlablenkungsanordnung reflektierend sein. Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die jeweiligen Oberflächenabschnitte der Strahlablenkungsanordnung refraktiv sein.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Strahlsteuerungsanordnung ein befestigtes Element einschließen, das den Lichtstrahl von dem beweglichen Strahlsteuerungselement empfängt und den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts ausgibt. Das befestigte Element kann mehrere verschiedene Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte einschließen und verschiedene Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte geben den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts an verschiedene jeweilige Oberflächenabschnitte der Strahlablenkungsanordnung aus. Beispielsweise kann das befestigte Element die ersten und zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte einschließen.
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Gemäß einem noch weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die mehreren befestigten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte erste und zweite Sätze verschiedener Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte beinhalten, um das Sichtfeld der Objektivlinse in einem ersten Abstand (auf einer ersten Brennebene) bzw. in einem zweiten Abstand (auf einer zweiten Brennebene) entlang der optischen Achse von der Objektivlinse zu beleuchten.
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Gemäß einem anderen bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die ersten und zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte in dem beweglichen Strahlsteuerungselement beinhaltet und somit beweglich sein. Der erste Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt kann eine im Allgemeinen flache Oberfläche einschließen, um einen „schmalen“ Lichtstrahl zu erzeugen, während der zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt eine im Allgemeinen halbkugelförmige Oberfläche einschließen kann, um einen „breiteren“ Lichtstrahl zu erzeugen.
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Gemäß einem noch weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die mehreren jeweiligen Oberflächenabschnitte der Strahlablenkungsanordnung erste und zweite Sätze jeweiliger Oberflächenabschnitte einschließen, die dazu konfiguriert sein können, den Lichtstrahl entlang des dritten optischen Wegabschnitts auszugeben, um das Sichtfeld der Objektivlinse in einem ersten Abstand (auf einer ersten Brennebene) bzw. in einem zweiten Abstand (auf einer zweiten Brennebene) entlang der optischen Achse von der Objektivlinse zu beleuchten.
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Figurenliste
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Die vorstehenden Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser Erfindung werden leichter gewürdigt, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines Sichtsystems, das eine Beleuchtungskonfiguration gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
- 2 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Beleuchtungskonfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Querschnittsansicht der Beleuchtungskonfiguration der 2, die für einen Quadranten eines im Allgemeinen kreisförmigen Beleuchtungssystems vorgesehen ist, welches weiterhin die gleiche Beleuchtungskonfiguration in einem für den gegenüberliegenden Quadranten vorgesehenen Spiegelbild einschließt;
- 4 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Beleuchtungskonfiguration gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Beleuchtungskonfiguration gemäß einem noch anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 6 eine Querschnittsansicht, die für einen Quadranten einer Beleuchtungskonfiguration gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist;
- 7 eine Querschnittsansicht, die für einen Quadranten einer Beleuchtungskonfiguration gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist; und
- 8 eine Querschnittsansicht, die für einen Quadranten einer Beleuchtungskonfiguration gemäß einem unterschiedlichen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 veranschaulicht ein Maschinen-Sichtinspektionssystem (oder „Sichtsystem“) 10, das zum Aufnehmen einer schnellen, variablen Einfallswinkel-Beleuchtungskonfiguration gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Das Sichtsystem 10 beinhaltet eine Basiskonsole 12 mit einem Tisch 14. Eine Bühne 16 ist auf dem Tisch 14 in der Y-Richtung relativ zu dem Tisch 14 unter Steuerung eines Antriebs 18 beweglich angebracht. Der Antrieb 18 umfasst einen Motor und eine Gewindespindel. Eine vertikal angebrachte Kamera 90 betrachtet ein zu inspizierendes Werkstück 20 über ein optisches System 92, das eine Objektivlinse 23 einschließt (in 1 nicht gezeigt, aber in 2 gezeigt). Die Bühne 16 ist beweglich, um das Werkstück 20 in einer gewünschten Position innerhalb des Sichtfelds der Kamera 90 zu platzieren.
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Die Kamera 90 ist auf einer Z-Achsen-Stütze 94 montiert, die von einem Z-Achsen-Antrieb 36 so in vertikaler Richtung angetrieben wird, dass sich die Kamera 90 auf bestimmte Bereiche und Oberflächen des Werkstücks 20, die innerhalb des Sichtfelds liegen, fokussieren kann. Die Kamera 90 und die Z-Achsen-Stütze 94 sind auf einem X-Achsen-Schlitten 70 angebracht, der wiederum auf einer vibrationsfreien Brücke 72 angeordnet ist, die das Sichtfeld über der Bühne 16 überspannt. Der Schlitten 70 wird durch einen Antrieb 74, der einen Motor und eine Gewindespindel umfasst, in die horizontale Ebene übersetzt. Die Antriebe 18 und 74 sowie der Z-Achsen-Antrieb 36 werden durch Signale von einem Prozessor 80 gesteuert. Der Prozessor 80 ist typischerweise dazu programmiert, das Werkstück 20 an gegebenen X- und Y-Achsen-Positionen relativ zur Kamera 90 zu positionieren und auch die Kamera 90 auf einem bestimmten Niveau des Werkstücks 20 entlang der Z-Achse zu fokussieren. Eine Beleuchtungskonfiguration 100 mit Elementen, die mit der optischen Achse des optischen Systems 92 konzentrisch sind, ist auf der Z-Achsen-Stütze 94 zusammen mit der Kamera 90 und dem optischen System 92 angebracht. Die Beleuchtungskonfiguration 100 ist eine schnelle, variable Einfallswinkel-Beleuchtungskonfiguration gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, steuert der Prozessor 80 den Betrieb der Beleuchtungskonfiguration 100, wie etwa die Eigenschaften des Beleuchtungslichts, einschließlich seiner Intensität und Farbe („LICHTER“) sowie die Position der Beleuchtungsvorrichtung („BELEUCHTUNGSVORRICHTUNGSPOSITION“) einschließlich welche(r) Quadrant(en) oder Abschnitt(e) eines kreisförmigen Beleuchtungssystems aktiviert ist, in welchen/m Einfallswinkel(n) usw..
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2 und 3 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungskonfiguration 100a, die einen schnellen, variablen Einfallswinkel aufweist (den Einfallswinkel β mit oder ohne unteren Index, siehe 3), der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Die Beleuchtungskonfiguration 100a dient zur Verwendung in einem Maschinen-Sichtinspektionssystem, das eine Objektivlinse 23 mit einer optischen Achse 25 und eine Bühne 16 einschließt, auf der ein zu inspizierendes Werkstück (nicht gezeigt) zu platzieren ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird auf die Darstellung des übrigen Maschinen-Sichtinspektionssystems verzichtet.
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2 ist eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungskonfiguration 100a, während 3 eine Querschnittsansicht der beiden derselben Beleuchtungskonfiguration, 100a' und 100a", ist, die auf den gegenüberliegenden Seiten der Objektivlinse 23 vorgesehen sind, um den ersten Quadranten bzw. den gegenüberliegenden Quadranten eines im Allgemeinen kreisförmigen Beleuchtungssystems abzudecken. Die Beleuchtungskonfigurationen 100a' und 100a" sind gleich konfiguriert und werden gleich betrieben, ausgenommen, dass sie gegenseitige Spiegelbilder sind.
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Die Beleuchtungskonfiguration 100a schließt im Allgemeinen drei Elemente ein: (a) eine erste Lichtquelle 30a, die dazu konfiguriert ist, einen Lichtstrahl entlang eines ersten optischen Wegabschnitts 41 zu leiten; (b) eine Strahlsteuerungsanordnung 50a, die dazu konfiguriert ist, den Lichtstrahl entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 zu empfangen und den Lichtstrahl entlang eines zweiten optischen Wegabschnitts 43 (der mehrere Segmente haben kann) zu steuern; und (c) eine Strahlablenkungsanordnung 38, die mehrere jeweilige Oberflächenabschnitte umfasst (zum Beispiel die Oberflächenabschnitte 38NA-38NH und 38W's in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel), die in jeweiligen nominalen Einfallswinkeln relativ zur optischen Achse 25 angeordnet sind, um den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu empfangen und den Lichtstrahl entlang eines dritten optischen Wegabschnitts 45 abzusteuern, um ein Sichtfeld 46 ungefähr an der Brennweite der Objektivlinse 23 unter Verwendung eines gewünschten Einfallswinkelbereichs in einem jeweiligen nominalen Einfallswinkel zu beleuchten.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Strahlablenkungsanordnung 38 jeweilige Oberflächenabschnitte 38NA-38NH, die mit abwechselnden Oberflächenabschnitten 38W angeordnet sind. Die jeweiligen Oberflächenabschnitte 38NA-38NH werden verwendet, um das Sichtfeld 46 mit einem schmalen Einfallswinkelbereich (zum Beispiel entsprechend θN) in jeweiligen nominalen Einfallswinkeln zu beleuchten, und die Oberflächenabschnitte 38W werden verwendet, um das Sichtfeld 46 mit einem breiten Einfallswinkelbereich (zum Beispiel entsprechend θW) zu beleuchten, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. In einer hier verwendeten Bezifferungskonvention beziehen sich Bezugszeichen, wenn sie ein „N“ beinhalten, im Allgemeinen auf Elemente, die arbeiten, um einen relativ schmaleren Einfallswinkelbereich vorzusehen, und wenn Bezugszeichen ein „W“ beinhalten, beziehen sie sich im Allgemeinen auf Elemente, die arbeiten, um einen relativ breiteren Einfallswinkelbereich vorzusehen. Wie jedoch aus der Gesamtbeschreibung klar wird, können Elemente in manchen Fällen in beiden Modi arbeiten, ungeachtet des Vorhandenseins oder Fehlens einer N- oder W-Bezeichnung.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die erste Lichtquelle 30a ein optisches Faserkabel 31a (zum Beispiel eine Faser oder ein Faserbündel) und umfasst weiterhin eine Strahlformungslinse 35a, welche Licht 33 überträgt, das von einer entfernen Lichtquelle erzeugt wird. Die Strahlformungslinse 35a formt und fokussiert den Lichtstrahl entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41. Die entfernte Lichtquelle weist bevorzugt ausreichend optische Energie auf, um Hochintensitätslicht zu liefern, das sehr kurze Bildbelichtungszeiten (zum Beispiel in der Größenordnung von Mikrosekunden) unterstützt, wie etwa eine Halogenlampe, eine LED-Lichtmaschine, eine Superkontinuum-Lichtquelle, eine Laserlichtquelle, eine Xenon- oder Quecksilberbogenlampe, Xenon-Blitzlampe oder andere Arten von Blitzlampen oder dergleichen. In manchen Ausführungsbeispielen kann eine Fernlichtquelle leistungssteuerbar oder auslösersteuerbar sein, um verschiedene steuerbare Impulslängen und/oder Farben usw. zu liefern. Alternativ kann die erste Lichtquelle 30a mit einer lokalen Lichtquelle ausgebildet sein, wie etwa einer LED (anstatt einer Fernlichtquelle). Gegebenenfalls können eine oder mehrere zusätzliche Lichtquelle(n) verwendet werden, um eine breitere kombinierte Strahlform oder zusätzliche Lichtintensität oder eine unterschiedliche Lichtcharakteristik als diejenige der ersten Lichtquelle 30a vorzusehen (zum Beispiel eine unterschiedliche Farbe).
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Die Strahlsteuerungsanordnung 50a beinhaltet im Allgemeinen zumindest ein bewegliches Strahlsteuerungselement 51, eine steuerbare Betätigungsvorrichtung 52, die das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 zu ausgewählten Positionen bewegt, zumindest einen Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54N (zum Beispiel die Oberflächenabschnitte 54NA-54NH in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel), der einen ersten relativ schmalen nominalen Divergenzbetrag (zum Beispiel entsprechend θN, der in einer Ebene definiert ist, die die optische Achse 25 einschließt) und/oder einen Winkeleinfallsbereich liefert, und zumindest einen zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54W, der einen zweiten relativ breiten nominalen Divergenzbetrag (zum Beispiel entsprechend θW, der in einer Ebene definiert ist, die die optische Achse 25 einschließt) und/oder einen Einfallswinkelbereich liefert, wie nachstehend eingehender beschrieben ist. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind der/die erste(n) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt(e) 54N (in diesem Fall 54NA-54NH) und die zweite(n) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt(e) 54W an einer Stütze 55a in der Nähe der Objektivlinse 23 befestigt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Lichtquelle 30a, die Strahlsteuerungsanordnung 50a und die Strahlablenkungsanordnung 38 an einem Rahmen in einer betriebsfähigen Konfiguration rund um die Objektivlinse 23 (d. h. dem in 3 gezeigten Rahmen 58a) befestigt sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Strahlablenkungsanordnung 38 und/oder der/die erste(n) oder zweite(n) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt(e) 54N und 54W aus unitären geformten reflektierenden Elementen oder einem Aufbau von Elementen oder nach Maßgabe anderer bekannter Herstellungsverfahren für optische Komponenten hergestellt sein. In den verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die steuerbare Betätigungsvorrichtung 52 aus einem Galvanometer, piezoelektrischen Motor, Miniaturschrittmotor oder Gleichstrommotor oder dergleichen bestehen und das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 beinhaltet eine reflektierende (zum Beispiel Spiegel-) Oberfläche, um zusammen einen steuerbaren Ablenkspiegel zu bilden, der das Steuern des von der Lichtquelle 30a empfangenen Lichtstrahls steuert.
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Wie zuvor angegeben, kann der zweite optische Wegabschnitt 43 vielfache Segmente umfassen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst er ein erstes („ungestrichenes“) Segment 43N oder 43W zwischen dem beweglichen Strahlsteuerungselement 51 und den ersten oder zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitten 54N oder 54W und ein zweites („gestrichenes“) Segment 43N' oder 43W' zwischen den ersten oder zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitten 54N oder 54W und entsprechenden Oberflächenabschnitten 38N oder 38W der Strahlablenkungsanordnung 38. Beispielsweise sind drei alternative zweite optische Wegabschnitte, die alternative erste und zweite Segmente 43NA und 43NA', 43NH und 43 NH' bzw. 43W1 und 43W1' umfassen, in 2 veranschaulicht.
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Ein Betriebsbeispiel, das typisch für den Fall ist, wenn das Sichtfeld mit einem relativ schmalen Einfallswinkelbereich (zum Beispiel entsprechend einem ersten relativ schmalen Divergenzbetrag θN) aus einem bestimmten nominalen Einfallswinkel zu beleuchten ist, kann unter Bezugnahme auf einen optischen Weg beschrieben werden, der das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 und den bestimmten Satz entsprechender Oberflächenabschnitte 54NA und 38NA einschließt. In diesem Beispiel ist das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 dazu positioniert, den Lichtstrahl entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 zu empfangen und den Lichtstrahl entlang des ersten Segments 43NA des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zum ersten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54NA zu steuern. Der Oberflächenabschnitt 54NA lenkt dann den Lichtstrahl entlang des zweiten Segments 43NA' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zum Oberflächenabschnitt 38NA der Strahlablenkungsanordnung 38 ab, während er den relativ schmalen Divergenzwinkel θN in einer Ebene parallel zur optischen Achse vorsieht oder bewahrt (zum Beispiel können die Oberflächenabschnitte 54N mit relativ kleiner Krümmung in Ebenen geformt sein, die die optische Achse 25 einschließen). Wie in 2 veranschaulicht ist, kann der erste Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54NA so geformt sein, dass er in einer Ebene gekrümmt ist, die im Allgemeinen senkrecht zur optischen Achse 25 ist, was den Lichtstrahl veranlasst, im Allgemeinen horizontal entlang des zweiten Segments 43NA' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 auseinander zu laufen, um die Länge des Oberflächenabschnitts 38NA entlang zu füllen. Beispielsweise veranschaulicht 2 drei repräsentative Lichtstrahlen, die von dem ersten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54NA ausgegeben werden, die horizontal entlang des zweiten Segments 43NA' auseinander laufen, um den Oberflächenabschnitt 38NA an drei jeweiligen Punkten 38NA1, 38NA2 und 38NA3 zu beleuchten. Der Oberflächenabschnitt 38NA empfängt den Lichtstrahl entlang des zweiten Segments 43NA' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 und lenkt ihn entlang des dritten optischen Wegabschnitts 45NA ab, wo er einen gekrümmten, blattförmigen Lichtstrahl bildet, der ungefähr entlang eines Segments (zum Beispiel eines Quadranten) eines Konus konvergiert, um das Sichtfeld von einem ersten Quadranten rund um die optische Achse 25 in einem entsprechenden nominalen Einfallswinkel βNA über einem relativ schmalen Einfallswinkelbereich (zum Beispiel entsprechend θN) zu beleuchten.
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Wie in 2 gezeigt und unmittelbar vorstehend beschrieben, kann der relativ schmale nominale Divergenzbetrag θN ein erster Divergenzbetrag sein, der dem Lichtstrahl entspricht, welcher ungefähr einen einzelnen der jeweiligen Oberflächenabschnitte 38N (zum Beispiel 38NA, 38NB usw.) der Strahlablenkungsanordnung 38 beleuchtet, so dass die schnelle, variable Einfallswinkel-Beleuchtungskonfiguration 100a das Sichtfeld 46 aus einem relativ schmalen Einfallswinkelbereich um den jeweiligen nominalen Einfallswinkel eines bestimmten der jeweiligen Oberflächenabschnitte 38N herum beleuchtet. Mit anderen Worten, der erste nominale Divergenzbetrag θN führt zu einem „schmalen“ oder dünnen blattartigen Lichtstrahl entlang des dritten optischen Wegabschnitts 45N, der das Sichtfeld 46 beleuchtet. Es versteht sich, dass durch angemessenes Positionieren des beweglichen Strahlsteuerungselements 51 eine ähnliche Beleuchtung entlang analoger optischer Wege vorgesehen werden kann, die entsprechende Paare von Elementen 54NX-38NX einschließen (worin X für eine der Identifizierungen A-H steht), um eine ähnliche „Schmaler-Einfallswinkelbereich“-Beleuchtung für das Sichtfeld 46 an anderen jeweiligen nominalen Einfallswinkeln βNX zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise veranschaulicht 2 die zentralen Strahlen entlang eines optischen Wegs 43H-54NH-43NH'-38NH-45NH, was eine Beleuchtung in nominalen Einfallswinkel βNH vorsieht. In manchen Ausführungsbeispielen kann der Einfallswinkelbereich, der dem ersten relativ schmalen Divergenzbereich θN entspricht, höchstens 15° oder 10° oder weniger betragen.
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Ein Betriebsbeispiel, das typisch dafür ist, wenn das Sichtfeld mit einem relativ breiten Einfallswinkel beleuchtet werden soll (zum Beispiel entsprechend einem zweiten relativ breiten Divergenzbereich θW), kann unter Bezugnahme auf einen optischen Weg beschrieben werden, der das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 und den Satz entsprechender Oberflächenabschnitte 54W und 38W einschließt. In diesem Beispiel ist das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 dazu positioniert, den Lichtstrahl entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 zu empfangen und den Lichtstrahl entlang des ersten Segments 43W des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu dem zweiten (Typ von) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54W zu steuern. In dem in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Oberflächenabschnitt 54W mehrere Facetten umfassen, die dazu geformt sind, den Lichtstrahl entlang einzelner Winkel im zweiten Segment 43W' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu einzelnen der Oberflächenabschnitte 38W der Strahlablenkungsanordnung 38 einzeln abzusteuern (zum Beispiel sind einzelne Facetten in einer Ebene gekrümmt, die im Allgemeinen senkrecht zur optischen Achse 25 ist, und in einer Ebene, die die optische Achse 25 einschließt, liegen sie in einem individuellen Facettenwinkel und sind nicht einzeln bedeutend gekrümmt). Wie in 2 gezeigt ist, stellen somit der Lichtstrahl/die Lichtstrahlen aus dem Satz Facetten des Oberflächenabschnitts 54W in Kombination einen relativ breiten Divergenzwinkel θW in einer Ebene bereit, die parallel zur optischen Achse 25 ist. Der Satz Oberflächenabschnitte 38W, die dazu verteilt sind, das meiste der Strahlablenkungsanordnung 38 zu überspannen, empfangen den Lichtstrahl/die Lichtstrahlen von den Facetten des Oberflächenabschnitts 54W über den relativ breiten Divergenzwinkel θW entlang des zweiten Segments 43NA' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 und lenken den Lichtstrahl/die Lichtstrahlen entlang des dritten optischen Wegabschnitts 45NA ab, um einen Lichtstrahl zu bilden, der durch ein Segment (zum Beispiel einen Quadranten) eines Konus hindurch verteilt ist, um das Sichtfeld von einem ersten Quadranten rund um die optische Achse 25 über einen relativ breiten Einfallswinkelbereich (zum Beispiel entsprechend θW und/oder dem Einfallswinkelbereich, der dem kombinierten Satz Oberflächenabschnitte 38W entspricht) zu beleuchten. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Einfallswinkelbereich, der dem zweiten relativ breiten Divergenzbetrag θW entspricht, mindestens zwei der von den Oberflächenabschnitten 38N bereitgestellten nominalen Einfallswinkel überspannen, oder zumindest 30° oder 45° oder 60° oder mehr.
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Es wird gewürdigt werden, dass für die Beleuchtungskonfiguration 100a ein Schalten zwischen dem schmalen und dem breiten Einfallswinkelbereich sowie die Auswahl eines bestimmten nominalen Einfallswinkels für den schmalen Einfallswinkelbereich sehr schnell auf der Grundlage der sehr kleinen Winkeleinstellungen vorgenommen werden kann, die für das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 notwendig sind, die sehr klein und leicht erfolgen können (zum Beispiel in der Größenordnung einiger weniger Quadratmillimeter im Oberflächenbereich). Gleichzeitig kann eine leistungsstarke konzentrierte Lichtquelle (zum Beispiel Licht, das durch eine optische Faser von einer leistungsstarken entfernten Lichtquelle geleitet wird) verwendet werden. Diese Kombination von Merkmalen kann wesentlich sein, um eine schnell konfigurierbare Stroboskopbeleuchtung bereitzustellen, welche Bilder liefern kann, die die Hochgeschwindigkeitsbewegung, die zur Erhöhung des lnspektionsdurchsatzes in verschiedenen Anwendungen von Allzweck-Präzisionsmaschinen-Sichtinspektionssystemen wirksam einfrieren kann. Es wird gewürdigt werden, dass bei solchen Hochgeschwindigkeitsanwendungen nicht nur eine leistungsstarke Stroboskopbeleuchtung wichtig ist, sondern es ist ebenso wichtig, dass sehr wenig Zeit (zum Beispiel in der Größenordnung von Mikrosekunden oder Millisekunden) erlaubt und/oder verwendet wird, um eine solche Beleuchtung zwischen Bildern zu rekonfigurieren, die eine Abfolge von Standorten (inspizierten Merkmalen) auf einem Werkstück abdecken. Somit ist die Kombination von Beleuchtungskonfigurationsmerkmalen, wie vorstehend umrissen, für solche Anwendungen besonders vorteilhaft.
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Die vorstehend umrissene Beleuchtungskonfiguration ist dazu konfiguriert, eine Maximierung der Intensität (konzentrierter Fokus) und Winkelspezifizität der Beleuchtung im Sichtfeld 46 zu erlauben. Da die Oberflächenabschnitte 54N und 54W verschiedene einzelne Standorte aufweisen, haben daher auch ihre zusammenwirkenden Oberflächenabschnitte 38N und 38W verschiedene Standorte. Jedoch wird gewürdigt werden, dass in anderen Ausführungsbeispielen mit einigem Kompromiss in den obigen Faktoren der Oberflächenabschnitt 54W mit dem Satz Oberflächenabschnitte 38N zusammenwirken kann und die Oberflächenabschnitte 38W weggelassen werden können. Des Weiteren können in einigen Ausführungsbeispielen die Oberflächenabschnitte 54N (und/oder 38N und/oder 38W) weniger ausgeprägt und/oder von Abschnitten einer ununterbrochenen Oberfläche vorgesehen sein.
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Zwei oder mehr der Beleuchtungskonfigurationen 100a können vorgesehen sein, um die Objektivlinse 23 zu umgeben, jeweils eine zum Abdecken eines Abschnitts oder Quadranten eines im Allgemeinen kreisförmigen Beleuchtungssystems rund um die optische Achse 25. 3 zeigt zwei Beleuchtungskonfigurationen 100a' und 100a" zum Abdecken zwei gegenüberliegender Quadranten als Teil von vier Quadranten, obwohl es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein sollte, dass der Beleuchtungsraum um die optische Achse 25 in eine beliebige Anzahl von Abschnitten, wie etwa acht oder mehr, unterteilt werden kann.
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Die unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschriebene Beleuchtungskonfiguration 100a ist eine einzelne Brennweitengestaltung. Das heißt, die Beleuchtung ist ungefähr auf einen einzigen Standort entlang der optischen Achse 25 fokussiert, der mit einem fokussierten Sichtfeld 46 für die Objektivlinse 23 zusammenfällt. Jedoch kann es in manchen Allzweckmaschinen-Sichtinspektionssystemen, die untereinander austauschbare Objektivlinsen verwenden, gewünscht sein, dass eine Beleuchtungskonfiguration eine ungefähr fokussierte Beleuchtung an einem von zwei Standorten entlang der optischen Achse in Abhängigkeit von dem Standort des fokussierten Sichtfelds für verschiedene alternative Objektivlinsen bereitstellt.
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4 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Beleuchtungskonfiguration 100b, die duale Fokaldistanzen fa und fb entlang der optischen Achse 25 bereitstellt, wobei verschiedene Alternativen für die Objektivlinse 23 eines von zwei unterschiedlichen fokussierten Sichtfeldern 46a und 46b, die den Fokaldistanzen fa bzw. fb entsprechen, vorsehen können. Elemente, die gleiche Funktionen vorsehen, haben typischerweise gleiche Bezugszeichen-Präfixe in den 2-8 (zum Beispiel ist das Element 54a oder 54b in 4 analog dem Gegenstückelement 50a in den 2 und 3, 50b in 4 ist analog dem Gegenstückelement 54 in 2 und 3, und so weiter). Des Weiteren wird die Verwendung der zuvor beschriebenen Konvention betreffend die schmalen und breiten Einfallswinkelbereichs-Anzeigevorrichtungen N und W fortgesetzt, und diese werden so verstanden, dass sie mit einem Vorgang übereinstimmen, der einem ersten schmalen Divergenzwinkel (zum Beispiel θN) bzw. einem zweiten breiten Divergenzwinkel (beispielsweise ähnlich θw, wie in 2 gezeigt) zugeordnet ist, wie zuvor unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die Elemente der Kodiererkonfigurationen der 4-8 können daher als größtenteils auf der Grundlage der vorhergehenden Beschreibung ihrer analogen Gegenstücke in den 1 und 2 verstanden werden, wenn nicht anders durch die Beschreibung oder den Kontext angegeben. Daher werden nur bestimmte Gesichtspunkte der Beleuchtungskonfigurationen der 4-8 nachstehend detailliert beschrieben.
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Die in 4 gezeigte Beleuchtungskonfiguration 100b arbeitet ähnlich wie die vorstehend beschriebene Beleuchtungskonfiguration 100a, ausgenommen, dass sie erste und zweite Lichtquellen 30a und 30a' beinhaltet und die Strahlsteuerungsanordnung 50b die Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte 54aN (54aNA-54aNH) und 54aW einschließt, die mit der Lichtquelle 30a verwendet werden, sowie die Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte 54bN (54bNA-54bNH) und 54bW, die mit der Lichtquelle 30a' verwendet werden. Die ersten und zweiten Sätze Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte empfangen den Lichtstrahl jeweils von den ersten und zweiten Lichtquellen 30a und 30a' und richten den Lichtstrahl auf das Sichtfeld auf der ersten bzw. zweiten Brennebene 46a bzw. 46b.
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Ein Betriebsbeispiel, das typisch für den Fall ist, wenn das Sichtfeld 46a in einer Fokaldistanz fa mit einem relativ schmalen Einfallswinkelbereich (beispielsweise entsprechend einem ersten relativ schmalen Divergenzbetrag θN) aus einem bestimmten nominalen Einfallswinkel beleuchtet werden soll, kann unter Bezugnahme auf einen optischen Weg einschließlich der ersten Lichtquelle 30a, des beweglichen Strahlsteuerungselements 51 und des bestimmten Satzes entsprechender Oberflächenabschnitte 54aNA und 38NA beschrieben werden. In diesem Beispiel ist die erste Lichtquelle 30a an (die zweite Lichtquelle 30a' ist aus) und das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 ist dazu positioniert, den Lichtstrahl von der ersten Lichtquelle 30a entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 zu empfangen und den Lichtstrahl entlang des ersten Segments 43aNA des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu dem ersten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54aNA zu steuern. Der Oberflächenabschnitt 54aNA lenkt dann den Lichtstrahl entlang des zweiten Segments 43aNA' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zum Oberflächenabschnitt 38NA der Strahlablenkungsanordnung 38 ab, während er einen relativ schmalen Divergenzwinkel in einer Ebene parallel zur optischen Achse 25 bereitstellt oder aufrechterhält. Der Oberflächenabschnitt 38NA empfängt den Lichtstrahl entlang des zweiten Segments 43aNA' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 in einem bestimmten Winkel vom Oberflächenabschnitt 54aNA und als Ergebnis lenkt er ihn entlang des entsprechenden dritten optischen Wegabschnitts 45aNA ab, wo er einen gekrümmten blattähnlichen Lichtstrahl bildet, der ungefähr entlang eines Segments (beispielsweise eines Quadranten) eines Konus konvergiert, um das Sichtfeld 46a in der Brennweite fa in einem entsprechenden nominalen Einfallswinkel βaNA (generisch als βaN gezeigt) über einen relativ schmalen Einfallswinkelbereich zu beleuchten. Durch Analogie mit der vorhergehenden Beschreibung wird verständlich, dass durch angemessenes Positionieren des beweglichen Strahlsteuerungselements 51, um den Lichtstrahl auf die verschiedenen ersten (Typ) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte 54aX zu richten, eine Beleuchtung in der Fokaldistanz fa in anderen jeweiligen nominalen Einfallswinkeln βaNX vorgesehen oder eine Beleuchtung durch Richten des Lichtstrahls auf den zweiten (Typ) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54aW in der Fokaldistanz fa über einen breiten Einfallswinkel vorgesehen werden kann.
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Ein Betriebsbeispiel, das typisch für den Fall ist, wenn das Sichtfeld 46b in der Fokaldistanz fb mit einem relativ schmalen Einfallswinkelbereich (beispielsweise entsprechend einem ersten relativ schmalen Divergenzbetrag θN) aus einem bestimmten nominalen Einfallswinkel beleuchtet werden soll, kann unter Bezugnahme auf einen optischen Weg einschließlich der zweiten Lichtquelle 30a', des beweglichen Strahlsteuerungselements 51 und des bestimmten Satzes entsprechender Oberflächenabschnitte 54bNA und 38NA beschrieben werden. In diesem Beispiel ist die zweite Lichtquelle 30a' an (die erste Lichtquelle 30a ist aus), das bewegliche Strahlsteuerungselement 51 ist dazu positioniert, den Lichtstrahl von der ersten Lichtquelle 30a' entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 zu empfangen und den Lichtstrahl entlang des ersten Segments 43bNA des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu dem ersten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54bNA zu steuern. Der Oberflächenabschnitt 54bNA lenkt dann den Lichtstrahl entlang des zweiten Segments 43bNA' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zum Oberflächenabschnitt 38NA der Strahlablenkungsanordnung 38 ab, während er einen relativ schmalen Divergenzwinkel in einer Ebene parallel zur optischen Achse 25 bereitstellt oder aufrechterhält. Der Oberflächenabschnitt 38NA empfängt den Lichtstrahl entlang des zweiten Segments 43bNA' des zweiten optischen Wegabschnitts 43 in einem bestimmten Winkel vom Oberflächenabschnitt 54bNA. Da dieser bestimmte Winkel sich von demjenigen unterscheidet, der von dem Oberflächenabschnitt 54aNA in dem vorigen Betriebsbeispiel bereitgestellt wird, lenkt ihn der Oberflächenabschnitt 38NA als Ergebnis entlang eines entsprechenden dritten optischen Wegabschnitts 45bNA ab, wo er einen gekrümmten blattähnlichen Lichtstrahl bildet, der ungefähr entlang eines Segments (beispielsweise eines Quadranten) eines Konus konvergiert, um das Sichtfeld 46b in der Brennweite fb in einem entsprechenden nominalen Einfallswinkel βbNA (generisch als βbN gezeigt) über einen relativ schmalen Einfallswinkelbereich zu beleuchten. Durch Analogie mit der vorhergehenden Beschreibung wird verständlich, dass durch angemessenes Positionieren des beweglichen Strahlsteuerungselements 51, um den Lichtstrahl auf die verschiedenen ersten (Typ) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte 54bX zu richten, eine Beleuchtung in der Fokaldistanz fb in anderen jeweiligen nominalen Einfallswinkeln βbNX vorgesehen oder eine Beleuchtung durch Richten des Lichtstrahls auf den zweiten (Typ) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54bW in der Fokaldistanz fb über einen breiten Einfallswinkel vorgesehen werden kann.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die zwei Lichtquellen 30a, 30a' einzeln so ausgerichtet, dass das gleiche bewegliche Strahlsteuerungselement 51 und die gleiche steuerbare Betätigungsvorrichtung 52 für alle Vorgänge verwendet werden. Jedoch ist es auch möglich, ein unabhängiges, separates bewegliches Strahlsteuerungselement 51 und eine unabhängige, separate steuerbare Betätigungsvorrichtung 52 für jede Lichtquelle bereitzustellen oder ein bewegliches Strahlsteuerungselement zu verwenden, das in zwei Achsen steuerbar ist, um einen Lichtstrahl von einer einzelnen Lichtquelle zu irgendeinem der Oberflächenabschnitte 54aN, 54aW, 54bN oder 54bW angemessen zu steuern. Es sollte für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass weitere Ausführungsformen, die eine Beleuchtung des in drei oder mehr Brennebenen befindlichen Sichtfelds 46 erlauben, möglich sind.
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5 veranschaulicht ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Beleuchtungskonfiguration 100c, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Kurz gesagt, die in 5 gezeigte Beleuchtungskonfiguration 100c arbeitet in ähnlicher Weise wie die vorstehend beschriebene Beleuchtungskonfiguration 100a mit Ausnahme von zwei Hauptunterschieden. Erstens beinhaltet die Lichtquelle 30c eher eine zylindrische Linse 35c als eine kreisförmige Linse. Daher erlaubt es die „nicht-fokussierende Ebene“ der zylindrischen Linse 35c dem Lichtstrahl, weiterhin in einer Ebene entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 und entlang des ersten Segments 43NX (beispielsweise 43NA) des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu einem ersten oder zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54cNX (zum Beispiel 54cNA) oder 54cW auseinander zu laufen. Zweitens sind der erste und zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54cNX und 54cW dazu geformt, mit dem breiteren Lichtstrahl zusammenzuwirken, der sich aus der von der zylindrischen Linse 35c erlaubten vorgenannten Divergenz ergibt (siehe den in gestricheltem Umriss gezeigten Strahlfleck auf dem ersten Oberflächenabschnitt 54cNA in 5). In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste und zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54cNX und 54cW breiter und können in einer zur optischen Achse 25 senkrechten Ebene im Vergleich zu ihren Gegenstücken in 2 weniger gekrümmt sein. Es versteht sich, dass die Krümmung der Oberflächenabschnitte 38cNX und 38cW der Strahlablenkungsanordnung 38c (relativ zu ihren zuvor beschriebenen Gegenstücken) im Licht der vorgenannten Lichtstrahldifferenzen eingestellt werden kann, um den gewünschten Beleuchtungsfokus im Sichtfeld 46 bereitzustellen.
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Ein Vorteil der Beleuchtungskonfiguration 100c besteht darin, dass sie es praktischerweise erlaubt, dass sich die Lichtstrahlen aus mehrfachen Lichtquellen, die Seite an Seite angeordnet sein können (wie zum Beispiel für die zwei Lichtquellen 30c und 30c' in 5 gezeigt), entlang der im Wesentlichen gleichen optischen Wege unter Verwendung relativ einfacher optischer Elemente und ohne komplexe Ausrichtung überlappen. Solche Lichtquellen können für eine verstärkte Intensität gleichzeitig und/oder einzeln für eine verbesserte Spektrumsauswahl betätigt werden. Dies kann insbesondere bei Ausführungsbeispielen von Vorteil sein, die lokale LED-Lichtquellen anstatt der Lichtquellen 30c und/oder 30c' verwenden (die leistungsstarke entfernte Lichtgeneratoren sein können), da eventuell mehrfache LEDs kombiniert werden müssen, um gewünschte Lichtintensitäten vorzusehen.
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6 veranschaulicht ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Beleuchtungskonfiguration 100d, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Die gleiche Beleuchtungskonfiguration 100d, wie in einem „1. Quadranten“ gezeigt, ist zwar nicht veranschaulicht, kann aber in dem gegenüberliegenden Quadranten in einem Spiegelbild und/oder in zusätzlichen Quadranten oder Segmenten rund um die Objektivlinse 23 vorgesehen sein, wie für vorherige Ausführungsbeispiele beschrieben. Kurz gesagt, die in 6 gezeigte Beleuchtungskonfiguration 100d ist eine „Dualbrennweiten“-Ausgestaltung, die in ähnlicher Weise wie die vorstehend beschriebenen Beleuchtungskonfigurationen arbeitet, mit Ausnahme von zwei primären Unterschieden. Ein erster Unterschied liegt in der Konfiguration der Strahlsteuerungsanordnung 50d relativ zu ihren zuvor beschriebenen Gegenstücken. Ein zweiter Unterschied liegt in der Strahlablenkungsanordnung 38d, die als Ergebnis der Änderungen in der Strahlsteuerungsanordnung 50d auf spezielle breite Einfallswinkelbereich-Oberflächenabschnitte verzichtet (vergleichbar beispielsweise 38W in vorherigen Ausführungsformen), aber einen Satz Oberflächenabschnitte 38dXa bereitstellt, die eine erste Beleuchtungsbrennweite fa vorsehen, und einen Satz Oberflächenabschnitte 38dXb bereitstellt, die eine zweite Beleuchtungsbrennweite fb vorsehen (worin X für eine der Identifizierungen A-H steht), wie nachstehend eingehender beschrieben. In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel schließen Oberflächenabschnitte des Elements 38d die in vorhergehenden Ausführungsbeispielen gezeigten N- und W-Bezeichnungen nicht ein, da in diesem Ausführungsbeispiel jeder Oberflächenabschnitt am Vorsehen beider Beleuchtungstypen (zu verschiedenen Zeiten) beteiligt sein kann, wie nachstehend eingehender beschrieben ist.
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Wie in 6 gezeigt, beinhaltet ähnlich wie bei vorherigen Ausführungsbeispielen die Strahlsteuerungsanordnung 50d ein bewegliches Strahlsteuerungselement 51d und eine steuerbare Betätigungsvorrichtung 52. Jedoch steuert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 50d das bewegliche Strahlsteuerungselement 51d den Lichtstrahl direkt zu den Elementen 38dXa oder 38dXb, wie nachstehend eingehender beschrieben, und es schließt einen ersten (Typ) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dN zum Erzeugen einer schmalen Einfallswinkelbereichsbeleuchtung und auch zwei zweite (Typ) Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte 51dW1, 51dW2 zum Erzeugen einer breiten Einfallswinkelbereichsbeleuchtung ein. Auf das Element 54 (oder seine Gegenstücke 54a, usw.), das in vorherigen Ausführungsbeispielen beinhaltet ist, wird daher verzichtet.
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Ein Betriebsbeispiel, das typisch für den Fall ist, wenn das Sichtfeld 46a in der Fokaldistanz fa mit einem relativ schmalen Einfallswinkelbereich (beispielsweise entsprechend einem ersten relativ schmalen Divergenzbetrag θN) aus einem bestimmten nominalen Einfallswinkel beleuchtet werden soll, kann unter Bezugnahme auf einen optischen Weg einschließlich der ersten Lichtquelle 30d, des beweglichen Strahlsteuerungselements 51d und der bestimmten Oberflächenabschnitte 51dN und 38dAa beschrieben werden. In diesem Beispiel ist das bewegliche Strahlsteuerungselement 51d so positioniert, dass der erste Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dN den Lichtstrahl von der ersten Lichtquelle 30a entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 empfängt und den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu dem Oberflächenabschnitt 38dAa der Strahlablenkungsanordnung 38d steuert, während er einen relativ schmalen Divergenzwinkel θN in einer Ebene parallel zur optischen Achse 25 bereitstellt oder bewahrt. Der Oberflächenabschnitt 38dAa empfängt den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 in einem bestimmten Winkel vom Oberflächenabschnitt 51dN, und als Ergebnis lenkt er ihn entlang des entsprechenden dritten optischen Wegabschnitts 45 ab, wo er einen gekrümmten blattähnlichen Lichtstrahl bildet, der ungefähr entlang eines Segments (beispielsweise eines Quadranten) eines Konus konvergiert, um das Sichtfeld 46a in der Brennweite fa in einem entsprechenden nominalen Einfallswinkel βaNA (generisch als β gezeigt) über einen relativ schmalen Einfallswinkelbereich, ähnlich wie den bei zuvor beschriebenen Ausführungsformen, zu beleuchten. Durch Analogie mit der vorhergehenden Beschreibung wird verständlich, dass durch angemessenes Positionieren des beweglichen Strahlsteuerungselements 51d, um den Lichtstrahl von dem ersten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dN auf die verschiedenen Oberflächenabschnitte 38dXa zu richten (worin X für eine der Identifizierungen A-H steht), eine schmale Einfallswinkelbereichsbeleuchtung in der Fokaldistanz fa in anderen jeweiligen nominalen Einfallswinkeln βaNX vorgesehen werden kann. Alternativ kann, um eine breite Einfallswinkelbereichsbeleuchtung in der Fokaldistanz fa vorzusehen, das bewegliche Strahlsteuerungselement 51d so gedreht oder positioniert werden, dass der zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dW1 den Lichtstrahl von der ersten Lichtquelle 30a entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 empfängt und den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 mit einem breiten Divergenzwinkel in einer Ebene parallel zur optischen Achse 25 (beispielsweise ähnlich dem in 2 gezeigten breiten Divergenzwinkel θW) zu jedem der Oberflächenabschnitte 38dAa-38dHa der Strahlablenkungsanordnung 38d steuert. Die Lichtstrahlen von der Kombination von Oberflächenabschnitten 38dAa-38dHa werden dann kombiniert, um die breite Einfallswinkelbereichsbeleuchtung in der Fokaldistanz fb vorzusehen.
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Es versteht sich, dass analoge Vorgänge angewendet werden können, wenn das Sichtfeld 46b in der Fokaldistanz fb beleuchtet werden soll, ausgenommen, dass in dem Fall des Bereitstellens einer schmalen Einfallswinkelbereichsbeleuchtung der erste Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dN so positioniert wird, dass er den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu einem Oberflächenabschnitt 38dAb der Strahlablenkungsanordnung 38d steuert, und in dem Fall des Bereitstellens einer breiten Einfallswinkelbereichsbeleuchtung der zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dW2 so positioniert wird, dass er den Lichtstrahl entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 empfängt und den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 mit einem breiten Divergenzwinkel zu jedem der Oberflächenabschnitte 38dAb-38dHb der Strahlablenkungsanordnung 38d steuert. In einem Ausführungsbeispiel kann der erste Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dN eine Form analog derjenigen aufweisen, die zuvor für die in 2 gezeigten ersten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitte 54N beschrieben wurde (zum Beispiel kann der Oberflächenabschnitt 51dN mit relativ geringer Krümmung in einer Ebene geformt sein, die die optische Achse 25 einschließt, und in einer Ebene gekrümmt sein, die im Allgemeinen senkrecht zur optischen Achse 25 ist), so dass der Lichtstrahl horizontal entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 auseinander läuft, um die Länge der Oberflächenabschnitte 38dXa oder 38dXb entlang zu füllen. Der zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dW1 oder 51dW2 kann eine Form analog derjenigen aufweisen, die zuvor für den in 2 gezeigten zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 54W beschrieben wurde. Beispielsweise kann der zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dW1 gekrümmte Facetten umfassen, die in verschiedenen Facettenwinkeln nach Bedarf angeordnet sind, um Lichtstrahlen zum Füllen mehrerer der Oberflächenabschnitte 38dXa gleichzeitig zu leiten (oder in ähnlicher Weise für den zweiten Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dW2 und die Oberflächenabschnitte 38dXb). Wie zuvor angegeben, können bei manchen Ausführungsbeispielen die Oberflächenabschnitte 38dXa (und/oder 38dXb) so ausgebildet sein, dass sie nicht leicht voneinander unterscheidbar und/oder Teil einer kontinuierlich gekrümmten Oberfläche sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dW1 (oder 51dW2) eine kontinuierlich gekrümmte Oberfläche umfassen, die eher den breiten Divergenzwinkel als unterscheidbare Facetten vorsieht. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Beleuchtungskonfiguration 100d so konfiguriert sein, dass die zweite Strahlsteuerungs-Oberfläche 51dW2 weggelassen wird, und der zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51dW1 kann so positioniert sein, dass er eine breite Einfallswinkelbeleuchtung für eine der Brennweiten fa oder fb vorsieht. Für einen Fachmann auf dem Gebiet sollte es offensichtlich sein, dass weitere Ausführungsbeispiele möglich sind, welche eine Beleuchtung des Sichtfelds 46 bei 3 oder mehr Brennweiten erlauben oder dass, wenn eine Beleuchtung bei einer einzelnen Brennweite gewünscht ist, die Oberflächenabschnitte 51dW2 und 38dXb dann weggelassen werden können.
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7 veranschaulicht eine noch andere Ausführungsform der Beleuchtungskonfiguration 100e, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Diese Ausführungsform kann so verstanden werden, dass sie ähnlich dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der 6 arbeitet, mit Ausnahme des Standorts der Lichtquelle 30e. Da die Lichtquelle 30e in der vorliegenden Ausführungsform nahe der Objektivlinse 23 vorgesehen ist, wird es insbesondere unnötig für die Lichtquelle 30e und/oder den ersten optischen Wegabschnitt 41, sich durch die Strahlablenkordnung 38e hindurch zu erstrecken. Daher kann im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 6 die Strahlablenkungsanordnung 38e einen Satz „ununterbrochener“ jeweiliger Oberflächenabschnitte 38eXa und 38eXb einschließen, die die Herstellung und Montage vereinfachen und die Gleichförmigkeit der vorgesehenen Beleuchtung verstärken können. Es ist zwar nicht gezeigt, aber die gleiche Beleuchtungskonfiguration 100e, wie sie im „1. Quadranten“ gezeigt ist, kann in dem gegenüberliegenden Quadranten in einem Spiegelbild und/oder in anderen Segmenten oder Quadranten rund um die Objektivlinse 23 vorliegen, ähnlich den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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8 veranschaulicht eine noch andere Ausführungsform der Beleuchtungskonfiguration 100f, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Diese Ausführungsform kann so verstanden werden, dass sie ähnlich wie die zuvor beschriebene Ausführungsform der 7 arbeitet, ausgenommen, dass bei dieser Ausführungsform die mehreren jeweiligen Oberflächenabschnitte 38fA-38fH der Strahlablenkungsanordnung 38f refraktiv oder diffraktiv und nicht reflektierend sind (beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel die Strahlablenkungsanordnung 38f relativ flache, Fresnel-artige Diffraktionslinsen-Oberflächenabschnitte umfassen). Kurz gesagt, wenn das Sichtfeld 46 mit einem relativ schmalen Einfallswinkelbereich aus einem bestimmten nominalen Einfallswinkel beleuchtet werden soll, wird das bewegliche Strahlsteuerungselement 51f so positioniert, dass der erste Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51fN den Lichtstrahl von der ersten Lichtquelle 30f entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 empfängt und den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 zu einem Oberflächenabschnitt 38fX (worin X für eine der Identifizierungen A-H steht) der Strahlablenkungsanordnung 38f steuert, während er einen relativ schmalen Divergenzwinkel θN in einer zur optischen Achse 25 parallelen Ebene vorsieht oder bewahrt. Der Oberflächenabschnitt 38fX empfängt den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 und lenkt ihn entlang des entsprechenden dritten optischen Wegabschnitts 45 ab, wo er einen gekrümmten, blattartigen Lichtstrahl bildet, der ungefähr entlang eines Segments (zum Beispiel eines Quadranten) eines Konus konvergiert, um das Sichtfeld 46 in einem nominalen Einfallswinkel βNX (generisch als β gezeigt) über einem relativ schmalen Einfallswinkelbereich zu beleuchten, ähnlich den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Um eine breite Einfallswinkelbereichsbeleuchtung bereitzustellen, kann alternativ das bewegliche Strahlsteuerungselement 51f so gedreht oder positioniert werden, dass der zweite Strahlsteuerungs-Oberflächenabschnitt 51fW den Lichtstrahl von der ersten Lichtquelle 30f entlang des ersten optischen Wegabschnitts 41 empfängt und den Lichtstrahl entlang des zweiten optischen Wegabschnitts 43 mit einem breiten Divergenzwinkel in einer Ebene parallel zur optischen Achse 25 (beispielsweise ähnlich dem in 2 gezeigten breiten Divergenzwinkel θW) zu jedem der Oberflächenabschnitte 38fA-38fH der Strahlablenkungsanordnung 38f lenkt. Die Lichtstrahlen von der Kombination von Oberflächenabschnitten 38fA-38fH werden dann kombiniert, um die breite Einfallswinkelbereichsbeleuchtung vorzusehen.
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Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine Einzelbrennweitenausgestaltung. Jedoch sollte es für einen Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass weitere Ausführungsbeispiele möglich sind, die eine Beleuchtung des Sichtfelds 46 bei zwei oder mehr Brennweiten erlauben. Beispielsweise kann ein solches Ausführungsbeispiel eine refraktive oder diffraktive Strahlablenkungsanordnung 38f mit abwechselnden Oberflächenabschnitten 38fX einschließen, die unterschiedliche Brennweiten auf eine Weise vorsehen, die analog den in 7 gezeigten abwechselnden reflektierenden Oberflächenabschnitten 38eXa und 38eXb ist. Obwohl nicht gezeigt, kann die gleiche Beleuchtungskonfiguration 100f, wie sie in dem „1. Quadranten“ gezeigt ist, in dem gegenüberliegenden Quadranten in einem Spiegelbild und/oder in anderen Segmenten oder Quadranten rund um die Objektivlinse 23 vorliegen, ähnlich wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
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Obwohl veranschaulichende Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben worden sind, wird man anerkennen, dass verschiedene Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Merkmale, Bestandteile und spezifische Einzelheiten der Aufbauten der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere für den jeweiligen Anwendungszweck optimierte Ausführungsformen zu bilden. Soweit jene Modifikationen für einen Fachmann auf dem Gebiet leicht ersichtlich sind, sollen sie der Kürze und Prägnanz der vorliegenden Erfindung halber von der obigen Beschreibung implizit offenbart sein, ohne jede mögliche Kombination explizit zu spezifizieren.
