DE102021002972B4

DE102021002972B4 - Kompakte und geschlossene Vorrichtung zur Beleuchtung lichtoptischer Systeme mittels kreisförmig bewegter LED und inkludiertem Linsensystem

Info

Publication number: DE102021002972B4
Application number: DE102021002972.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Günther
Original assignee: Systamatec GmbH
Current assignee: Systamatec GmbH
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2041-06-11
Also published as: DE112022002994A5; DE102021002972A1; WO2022258091A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels mehrerer LEDs unterschiedlicher Wellenlängen mit integriertem Linsensystem vorgeschlagen, die auf Spiegel verzichtet. Die LEDs sind auf einem Radkörper auf einer Kreisbahn gehaltert und werden durch Drehung des Radkörpers selektiv an das Linsensystem herangeführt. Damit wird verlustarm eine hohe Ausleuchtungshomogenität im zu beleuchtenden lichtoptischen System bei kompakter Einbaugröße erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung von lichtoptischen Systemen zur Beobachtung, der Aufnahme von Bildern oder Filmen in diesen Systemen.
Die Beleuchtung von optischen Systemen ist kein neues Feld und bei Sichtung der Fachliteratur ist natürlich auch eine historische Entwicklung zu erkennen. Was sich jedoch im Laufe der Jahrzehnte nicht geändert hat, sind die physikalischen Grundlagen. Es geht im Wesentlichen um Quantität und Qualität der Beleuchtung, also um Fragen wie Leuchtdichte und spektrale Anteile, Wellenlängenverteilung oder Thermik in direktem Bezug zum Preis für die Lösung zur Anwendung.
Eine universelle Lichtquelle für die Optik gibt es nicht und wird es auch nicht geben, dafür sind die Anforderungen der Spezialdisziplinen zu unterschiedlich. Was es aber geben kann und muss sind Lösungen, die aus der neuesten technologischen Entwicklung der Lichtquellen entstehen, um somit neue Produktformen zu generieren.
Die LED hat auf Grund ihrer positiven Eigenschaften hinsichtlich der Qualität und Quantität der Strahlung und bezogen auf die geometrische Größe und ihrer thermischen Verhaltensweisen bereits umfangreich Einzug in viele Bereiche der Optik und Lithographie gehalten. So werden z.B. vermehrt auch lasertechnische Anwendungen durch LEDs ersetzt, um erhebliche kommerzielle Effekte zu erzielen.
Ein bekannter Lösungsansatz zur Einsteuerung des Lichtes mit LEDs gemäß dem Stand der Technik stellt das Beleuchtungssystem Colibri der Fa. Zeiss dar. Hierbei sind (wie im Übrigen in allen anderen bekannten Lösungsansätzen auch) die LEDs verschiedenster Wellenlängen fest installiert und das Licht wird über Spiegelsysteme in ein Linsensystem zur Strahlformung wie z.B. Kollimation eingesteuert, von wo es in ein optisches System zur Beleuchtung des optischen Systems eingekoppelt wird. Beispiele für optische Systeme sind z.B. Mikroskope der verschiedensten Varianten, Kamerasysteme in der Medizintechnik oder Eigenschaftenkontrolle oder die Analysetechnik auf Basis der Auswertung von Abtastungen mit verschiedenen Wellenlängen des Lichtes.
Bei diesen bekannten Lösungsansätzen werden also die LEDs nicht bewegt, und das Licht der LEDs wird über Spiegelsysteme an die Linsen am Lichteintrittspunkt des Linsensystems geführt. Die LEDs werden dabei ein- und ausgeschalten und die Spiegel so angeordnet, dass das Licht abhängig von der Wellenlänge der jeweiligen LED möglichst verlustarm gespiegelt oder durchgelassen wird.
Ein entscheidendes Kriterium ist dabei der Spiegel, welcher die Eigenschaften bezüglich verlustarmer Spiegelung oder Transmission möglichst optimal erfüllen muss. Die Verluste sind jedoch durch die einmalige oder auch mehrmalige Spiegelung sehr hoch und es ist nicht möglich den Lichtstrahl verlustfrei an die erste Linse des Linsensystems zur Strahlformung und Einkopplung in das optische System zu bringen.
Dazu ist es aus dem derzeitigen Stand der Technik auch bekannt, die LEDs jeweils mit einer Linse oder einem kleinen Linsensystem zu versehen, um den sehr langen und verlustreichen Strahlengang zum Eintrittspunkt in das Linsensystems zur Strahlformung bewerkstelligen zu können. Dies verursacht schon im Vorfeld Verluste und Kosten und geht dann auf Kosten der Flexibilität und der Möglichkeiten zum gleichmäßigen Ausleuchten von Feldern am Bildpunkt des zu beleuchtenden optischen Systems.
In bekannten Systemen muss auch mit zunehmender Anzahl der LEDs und der verschiedenen Wellenlängen erheblich in die Entwicklung optimaler Spiegel investiert werden. Des Weiteren entstehen in der Herstellung Kosten die sich in einem sehr hohen Preis niederschlagen.
Der derzeitige Stand der Technik, welcher mit Spiegelsystemen arbeitet, kann zwar auch in moderat kleine Geometrien gefasst werden, benötigt jedoch einen hohen Aufwand im optischen Teil der Auskoppelung zum Bildpunkt. Aus diesem Grund ist es nur bedingt möglich, diese Beleuchtungssysteme in das optische System auf geometrisch kleinem Bauraum so zu integrieren, dass ein geometrisch kompakter Aufbau entsteht, der mit moderatem Aufwand z.B. in Automatisierungsanlagen bewegt werden kann.
Eine LED besitzt einen kleinen Leuchtpunkt und eine stark lichtstreuende Abstrahlung bei variabler Öffnungsweite. Eine wesentliche Anforderung an ein Beleuchtungssystem für optische Systeme ist die Generierung einer kollinearen Beleuchtung. Dabei bestimmt der spezielle Anwendungsfall die Beleuchtungsaperturen und Energieinhalte am Beobachtungspunkt, wobei es in jeden Fall wichtig ist, die Bildebene im Beobachtungsfeld möglichst gleichmäßig und homogen auszuleuchten, also ein homogenes Leuchtfeld zu erzeugen. Hierbei sind lange Strahlenwege oder eine Vielzahl von Linsen wie in den vorhandenen Systemen im Stand der Technik hinderlich und führen zu Verlusten und inhomogenen Leuchtfeldern.
Andererseits ist es aus dem Bereich der Unterhaltungs- und Konferenzelektronik von Bildprojektionsgeräten bekannt, verschiedenfarbige LEDs auf einem drehbar gelagerten Radkörper vorzusehen und periodisch anzusteuern, um ein farbiges Projektionsbild zu erzeugen.
Beispielsweise offenbart die US 020050180161 A1 eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Bildprojektionsgerät zur Beleuchtung eines zu beleuchtenden US 2011/ 0 069 382 A1 mit Licht von einer Lichtquelle, die aus mehreren LEDs besteht. Die mehreren LEDs sind auf einem ebenen Abschnitt einer drehbaren Unterlage im ungefähr gleichen Abstand von der Rotationsachse angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ferner eine Treiberschaltung zum Treiben der LEDs, ein optisches Kondensorsystem, das emittiertes Licht von der LED wie durch die Treiberschaltung angesteuert auf den zu beleuchtenden Abschnitt kondensiert, ein Lichtsteuerelement zur Änderung eines Lichtwegs des Lichts von den LEDs zum Beleuchten des zu beleuchtenden Abschnitts und/oder zur Bewegung der LEDs, einen bewegbaren Abschnitt, der das Lichtsteuerelement in einer vorbestimmten Periode bewegt, und eine Lichtauswahlsteuerung, die den bewegbaren Abschnitt und/oder eine Treiberschaltung steuert, um das Licht zum Beleuchten des zu beleuchtenden Abschnitts aus dem Licht der mehreren LEDs auszuwählen, um ein farbiges Projektionsbild zu erzeugen.
Mit LEDs bestückte, periodisch angesteuerte Radkörper zur Integration und Projektion eines Farbbildes sind weiterhin aus US 020070052938 A1 , KR 10 0 777 907 B1 , US 000006155687 A und US 020060279709 A1 bekannt. Extrem kurze Strahlenwege zur Generierung einer kollinearen Beleuchtung, wie sie für lichtoptische Beobachtungs- und Inspektionssysteme wie Mikroskope und Kamera-Mikroskop-Kombinationen gewünscht sind, werden mit diesen Anordnungen nicht angesprochen. Eine Einstellung der verschiedenen LEDs in Richtung des Strahlenganges, die für eine homogene Ausleuchtung mit hoher Lichtintensität der Bildebene im Beobachtungsfeld von Mikroskopen und Kamera-Mikroskop-Kombinationen erforderlich ist, wird nicht adressiert.
Die US 4 809 062 A beschreibt ein als Farbrad bezeichnetes Bauteil für Bildscannanwendungen, wobei es sich hierbei um ein passives Bauteil mit verschiedenen Farbfiltern handelt. Ein mit LEDs bestückter Radkörper ist nicht offenbart.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die vorstehend benannten Nachteile zu beseitigen oder zumindest zu vermindern. Insbesondere soll eine kompakte Geometrie, geringe Verluste, gute Ausleuchtungseigenschaften am Bildpunkt und hohe Flexibilität bezüglich der Wellenlängen erreicht werden, bei gleichzeitig geringem Kostenaufwand und einfacher Herstellungsweise.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden anhand der weiteren Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlich werden.
Dementsprechend wird eine Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED zur Verfügung gestellt, die eine Mehrzahl von LEDs umfasst, die sich hinsichtlich der Wellenlänge der emittierten Strahlung unterscheiden, wobei die LEDs in einer LED-Aufnahme gehaltert sind. Weiter umfasst die Vorrichtung ein Linsensystem mit mindestens einer Linse zur Strahlformung, z.B. Kollimation, Sammlung, Streuung und/oder kollinearer Führung, der von zumindest einer der LEDs emittierten Strahlung und Einkoppeln in ein optisches System zur Beleuchtung des optischen Systems, wobei das Linsensystem in einem Linsengehäuse gehaltert ist, das eine Mittelachse der Linsen und eine Einkoppelöffnung für die Strahlung von den LEDs definiert.
Die Erfindung folgt nicht der Logik, dass die Lichtquellen, d.h. die LEDs, fest installiert sein müssen und die Strahlung über Spiegel an die Einkoppelöffnung des strahlformenden Linsensystems geführt wird.
Vielmehr umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung zur Führung der von einer LED emittierten Strahlung zu der Einkoppelöffnung des Linsengehäuses einen Radkörper, der um seine Mittelachse drehbar auf einer Antriebsachse befestigt ist und eine dem Linsengehäuse zugewandte Frontseite senkrecht zu der Mittelachse aufweist, an der eine Mehrzahl von LED-Aufnahmen mit mindestens einer zugeordneten LED entlang einer Kreisbahn gehaltert sind, eine rückseitige Platte, die an der Rückseite des LED-Radkörpers angebracht ist und über die der Radkörper drehbar gelagert ist, eine elektrische Drehdurchführung zum Durchführen von Anschlussleitungen zur Ansteuerung und Stromversorgung der LEDs, einen Motor, der mit der Antriebsachse gekoppelt ist, zum rotatorischen Antrieb des Radkörpers. Dabei ist die Antriebsachse des Radkörpers parallel zu der Mittelachse der mindestens eine Linse in dem Linsengehäuse und derart seitlich versetzt zu dieser gelagert ist, dass durch Rotation des Radkörpers jeweils eine ausgewählte der an der Frontseite gehalterten LEDs an der Einkoppelöffnung des Linsensystems positioniert oder an dieser vorbeigeführt werden kann, so dass die von der jeweiligen LED emittierte Strahlung in das Linsensystem eingekoppelt wird.
In Sinne der vorliegenden Erfindung sind Richtungsbezeichnungen wie Frontseite, Rückseite, frontseitig oder rückseitig in Bezug auf die Abstrahlrichtung der LEDs zu verstehen, wobei Frontseite die in Richtung der Abstrahlung gerichtete Seite und Rückseite die dazu entgegengesetzte Seite meint.
Unter LED wird im Zusammenhang der Erfindung eine Leuchtdiode in Form eines gehäusten Bauelements verstanden, das üblicherweise elektrische Anschlusskontakte sowie eine Kühlfläche zur Kontaktierung mit einer Wärmesenke aufweist und auch als LED-Chip bezeichnet wird.
Die Begriffe Licht und Strahlung der LED werden in der nachfolgenden Beschreibung synonym verwendet und sind im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht auf den sichtbaren Wellenlängenbereich beschränkt. Beispielsweise können auch LEDs zum Einsatz kommen, die mittels Markern emittieren, z.B. für Fluoreszenzanwendungen. Beispielhafte Wellenlängen sind LB - Blue 470, LT - true green 528, LD - deep blue 455, LR - red 625, LA - amber 617, LY - yellow 590.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bewegung der Lichtquellen auf einer Kreisbahn innerhalb einer geschlossenen Anordnung. Dies macht es möglich, die LEDs verlustfrei sehr nah an die erste Linse des Strahlganges zu führen. Das Linsengehäuse zur Sammlung, Streuung und/oder kollinearer Führung der LED-Strahlung ist im geometrischen System bereits integriert. Das Linsensystem kann eine Mehrzahl von Linsen und Distanzringen zur Strahlformung der über den Radkörper eingekoppelten Strahlung von den LEDs umfassen. Durch die Integration der Strahlformungslinse(n) in die Beleuchtungsvorrichtung und die Bewegung der Leuchtpunkte direkt an den Übergabepunkt zur Strahlformungsoptik wird eine hohe Ausleuchtungshomogenität, Verlustarmut, Flexibilität und kompakte Geometrie erreicht.
Mit einem Motor, Sensormitteln zur Lagebestimmung und einer zugehörigen externen Steuerung ist es möglich, die LED-Positionen exakt am Lichteinkoppelpunkt des Linsengehäuses zu positionieren. Als Sensormittel kann Messtechnik verschiedenster Bauarten zum Einsatz kommen. (die dem Fachmann bekannt sind und hier keiner weiteren Erläuterung bedürfen). Mit einem entsprechend hochgenauen Positionsmesssystem kann die LED auch am Einkoppelpunkt vorbeigeführt werden und während des Vorbeifahrens die Bildaufnahme einer Probe generiert werden, ohne den Radkörper anzuhalten. Diese Art von Positioniersystem beruht auf einem inkrementalen Miniaturmesssystem für die berührungslose, optische Weg- und Winkelmessung, wobei Teilungsperioden von 20 Mikrometer und darunter mittlerweile am Markt angeboten werden.
Der Radkörper dient der Halterung einer Mehrzahl von LED-Aufnahmen entlang einer Kreisbahn. Die Anzahl der LED -Aufnahmen kann dabei variieren und wird begrenzt durch ihre jeweilige Größe und den Durchmesser des Radkörpers. Jede LED-Aufnahme haltert jeweils mindestens eine zugeordnete LED. Auch kommt die Halterung mehrerer LEDs auf einer LED-Aufnahme in Betracht, beispielsweise von 3 oder 6 oder 7 LEDs in einer rotationssymmetrischen Anordnung, um die Intensität der jeweils zur Beleuchtung zur Verfügung gestellten Strahlung zu erhöhen oder Strahlung verschiedener Wellenlänge gleichzeitig einzukoppeln. Eine besonders kostengünstige Implementierung ist bei Baugleichheit aller LED verschiedener Wellenlängen möglich. Dies ist aber nicht zwingend notwendig und oft nicht möglich. Die mehreren LED-Aufnahmen können daher auch bauartspezifisch angepasst an die gehalterten LEDs ausgebildet sein, so dass auf dem Radkörper LEDs verschiedener Bauarten integriert werden können. Diese können selektiv über eine externe Ansteuerung schaltbar sein.
Der Radkörper ist mit der vorderen- und rückseitigen Platte fest verbunden wobei die angetriebene Drehachse die vordere Platte sowie den Radkörper direkt antreibt. Die Energieübertragungseinrichtungen umfassen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine elektrische Drehdurchführung zum Durchführen von Anschlussleitungen zur Ansteuerung und Stromversorgung der LEDs. Alternativ ist eine Energieübertragung über Schleifplatten oder ähnliches möglich.
Der Radkörper weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen auf, die zur Frontseite hin offen sind und die entlang einer Kreisbahn angeordnet sind, und die LED-Aufnahmen weisen eine zu den Ausnehmungen komplementäre Querschnittsform auf und sind jeweils passgenau in einer der Ausnehmungen aufgenommen. Hierbei sind auf einer Kreisbahn mindestens 2 Bohrungen oder andere lineare Führungsgeometrien als Ausnehmungen ausgebildet. Mit anderen Worten können die Ausnehmungen eine kreisförmige oder polygonale Querschnittsform aufweisen. Die Anzahl der Führungsgeometrien, also der Ausnehmungen für die LED-Aufnahmen kann dabei variieren und wird begrenzt durch den Durchmesser des Radkörpers. Der Radkörper kann mit exakter Teilung mit den Führungsgeometrien gemäß der LED-Aufnahme ausgestattet werden, um damit eine exakte Positionierung des Lichtpunkts vor der Einkoppelöffnung des Linsengehäuses zu gewährleisten.
Um die Bildebene im Beobachtungsfeld homogen mit hoher Lichtintensität auszuleuchten, ist eine exakte Einstellung der verschiedenen LEDs in Richtung des Strahlenganges erforderlich, d.h. eine individuelle Einstellung des Abstands der Lichtaustrittsfläche der LED zur ersten Linse des Linsensystems. Dazu sind die mehreren LED-Aufnahmen axial verschiebbar in einer jeweiligen Ausnehmung des Radkörpers aufgenommen und sind dabei mittels einer an der Rückseite angeordneten Feder, die sich an der rückseitigen Platte abstützt, in Richtung des von der LED emittierten Lichts vorgespannt. Die Position der LED-Aufnahme in Richtung der Lichtemission und senkrecht zu der Frontseite des Radkörpers, d.h. in Richtung der Flächennormalen der Frontseite, ist mittels einer Stellschraube einstellbar, die durch die rückseitige Platte hindurchreicht. Die Stellschraube kann beispielsweise in der Rückseite der LED-Aufnahme verankert sein und der Federkraft entgegen wirken. Durch die Kombination aus LED-Aufnahme, Feder und Stellschraube wird eine Einstellung der LED in Richtung des Strahlenganges und mithin eine exakte individuelle Einstellung des Abstands der Lichtaustrittsfläche der auf einer LED-Aufnahme gehalterten LED zur Einkoppelöffnung des Linsengehäuses und damit zum strahlformenden Linsensystem für LEDs verschiedener Wellenlängen und Bauarten möglich.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die LED-Aufnahme als Kühlkörper für die LED ausgebildet. Dazu kann die LED-Aufnahme aus einem gut wärmeleitenden Material wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder Kupfer ausgebildet sein, so dass die in der LED entstehende Wärme über die LED-Aufnahme zur Rückseite hin und weiter über den Radkörper abgeleitet werden kann. Die LED steht nur mit ihrer Kühlfläche mit dem Kühlkörper in Kontakt. Dabei bleiben elektrische Kontakte der LED frei und die elektrische Kontaktierung der LEDs erfolgt getrennt vom Kühlkörper. Die Erfinder haben festgestellt, dass es für eine besonders gute Wärmeableitung vorteilhaft ist, die LED entgegen der üblichen Kontaktierungsform mit Lötpad direkt mit dem Kühlkörper zu kontaktieren, d.h. für direkten Flächenkontakt zwischen Kühlkörper und Kühlfläche der LED zu sorgen.
LEDs sind in einer Vielzahl von Bauformen bekannt, die sich neben der Emissionswellenlänge auch in der geometrischen Anordnung der Anschlusskontakte und der Kühlfläche zueinander unterscheiden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die LED-Aufnahme jeweils dafür ausgebildet, mit einer Lagesicherungsplatte zusammenzuwirken, um die LED in ihrer Lage im 3-dimensionalen Raum relativ zu dem Radkörper zu fixieren. Die Lagesicherungsplatte weist dabei eine zu der LED-Aufnahme und der LED komplementäre geometrische Gestalt auf, so dass, wenn sie auf der LED aufgesetzt ist, die LED in einem Freiheitsgrad durch die LED-Aufnahme festgelegt ist und in einem zweiten und dritten Freiheitsgrad durch die Lagesicherungsplatte festgelegt ist und eine Kontaktierung der Kühlfläche der LED mit der als Kühlkörper fungierenden LED-Aufnahme formschlüssig gesichert ist. Mit dieser Ausführung wird der Leuchtpunkt in die zentrale Achse gelegt und eine geometrisch sichere und reproduzierbare Lage bezüglich des Strahlenganges vollzogen. Wie bereits erwähnt können LEDs unterschiedlicher Bauarten zum Einsatz kommen. Die einzelnen LED-Aufnahmen in dem LED-Radkörper können daher je nach Bauart der aufzunehmenden LED auch unterschiedliche Geometrien aufweisen, um in ihrer Grundkonzeption den oben dargelegten Prinzipien zu folgen, also die elektrische Kontakte der LED freizulassen und die Lagesicherung der LED zu gewährleisten, optional in Kombination mit einer komplementär geformten Lagesicherungsplatte. Die Lagesicherungsplatte kann dabei zusätzlich kraftschlüssig mit der LED-Aufnahme verbunden sein, beispielsweise durch Presspassung und/oder eine Klebeverbindung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der Frontseite des Radkörpers eine Abdeckplatte aufgesetzt, wobei die Abdeckplatte Durchgangsöffnungen jeweils ausgerichtet mit den LED-Aufnahmen zum Durchtritt der Strahlung von den LEDs aufweist. Die Abdeckplatte hat die Aufgabe, durch die Durchgangsöffnungen den Austrittsstrahl der LED in seiner Größe zu begrenzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abdeckplatte so ausgeformt, dass sie zusammenwirkend mit dem Linsengehäuse eine Lichtfalle bereitstellt. Dazu kann die Abdeckplatte auf der von den LED-Aufnahmen abgewandten Seite Strukturen zur Abschottung der Einkoppelöffnung des Linsengehäuses von Fremdlicht aufweisen.
Damit wird für eine Abschottung des Strahlengangs zwischen LED und Linsensystem gegenüber Licht von außen gesorgt. Dieses ist wichtig, um Fremdlichteinwirkung zu verhindern und um die Wellenlängen der verschiedenen LED in ihrem Frequenzbereich zu halten. Außerdem können so Messaufgaben, Kontrollaufgaben und ähnliches in einem engen Frequenzbereich gehalten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die Strukturen zur Abschottung der Einkoppelöffnung von Fremdlicht ringförmige Rippen, die konzentrisch zur Antriebsachse radial einwärts und auswärts der Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, wobei die radial innere Rippe in eine Nut eingreift, die in dem Linsengehäuse auf einer Seite neben der Einkoppelöffnung ausgebildet ist, und die äußere Rippe eine äußere Schulter des Linsengehäuses auf der gegenüberliegenden Seite der Einkoppelöffnung überlappt.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtig garantiert hohe Ausleuchtungshomogenität, geringe Verluste im Strahlengang, hohe Flexibilität bezüglich verwendbarer LEDs bei gleichzeitig kompakter Geometrie. Damit kann eine Beleuchtungsvorrichtig mit äußerst vorteilhaften kompakten Einbaumaßen bereitgestellt werden. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtig weist Außenabmessungen mit einem Raddurchmesser von 47mm und einer Gesamtsystemlänge von 120mm auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, in denen gleiche oder äquivalente Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Dabei zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED gemäß der Erfindung,
2 einen Längsschnitt der Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED gemäß der Erfindung, wobei die Schnittebene entlang der Mittelachse des Linsengehäuses verläuft,
3 eine vergrößerte Detailansicht des in 2 mit „A“ bezeichneten Ausschnitts,
4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED aus 1,
5 eine perspektivische Ansicht eines Details aus 4, in welcher die LED-Aufnahme und die Lagesicherungsplatte für die LED dargestellt sind, mit Blickrichtung schräg zur Frontseite des Radkörpers hin,
6 eine weitere perspektivische Ansicht des Details aus 5 mit Blickrichtung schräg zur Einkoppelöffnung des Linsengehäuses hin.

Zunächst sei auf die 1, 2 und 4 Bezug genommen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED gemäß der Erfindung darstellen, und zwar in einer perspektivischen Außenansicht, einer Längsschnittansicht und einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht.
Die Beleuchtungsvorrichtung ist zur sequenziellen Beleuchtung eines optischen Systems mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge vorgesehen und umfasst als Beleuchtungsquelle eine Mehrzahl von LEDs 11, die sich hinsichtlich der Wellenlänge der emittierten Strahlung unterscheiden. In die Beleuchtungsvorrichtung integriert ist ein Linsensystem zur Strahlformung der von den LEDs 11 emittierten Strahlung und Einkoppeln in ein optisches System zur Beleuchtung des optischen Systems. Das Linsensystem ist in einem Linsengehäuse 4 gehaltert, das eine Mittelachse 43 der Linsen und eine Einkoppelöffnung 45 für die Strahlung von den LEDs definiert. Aus dem Linsengehäuse wird der Beleuchtungsstrahl über die in 1 bezeichnete Auskoppelöffnung 49 in das zu beleuchtende optische System eingekoppelt.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ferner einen Mechanismus, um die LEDs selektiv und nacheinander vor die Einkoppelöffnung 45 zu bewegen, und selektiv Licht verschiedener Wellenlängen in das Linsensystem einzukoppeln. Dieser Führungsmechanismus umfasst
einen Radkörper 2, der um seine Mittelachse drehbar auf einer Antriebsachse 6 (2) befestigt ist, eine Platte 8 an der Rückseite des LED-Radkörpers 2, über die der Radkörper 2 drehbar gelagert ist, und einen Motor 24.
Auf einer dem Linsengehäuse 4 zugewandten Frontseite 21 des Radkörpers 2 sind die mehreren LEDs entlang einer Kreisbahn im Winkelabstand zueinander gehaltert. Eine externe Steuerung steuert den Motor 24, der über die Antriebsachse 6 den Radkörper 2 in Drehung versetzt. Die Antriebsachse 6 des Radkörpers 2 ist parallel zu der Mittelachse 43 des Linsensystems in dem Linsengehäuse 4 und seitlich versetzt zu dieser gelagert. Durch Drehung des Radkörpers 2 kann jeweils eine ausgewählte der an der Frontseite 21 gehalterten LEDs an der Einkoppelöffnung 45 des Linsensystems positioniert oder an dieser vorbeigeführt werden, so dass die von der jeweiligen LED emittierte Strahlung in das Linsensystem eingekoppelt wird.
In dem Radkörper 2 ist weiterhin eine elektrische Drehdurchführung 7 zum Durchführen von Anschlussleitungen zur Ansteuerung und Stromversorgung der LEDs aufgenommen, wie in den 2 und 4 zu erkennen ist. Weiterhin sind in der Beleuchtungsvorrichtung Sensormittel (nicht dargestellt) zur Lagebestimmung und Steuerung der Rotation des Radkörpers über die externe Steuereinheit umfasst. Diese beschriebenen Sensormittel können verschiedene Formen annehmen. Wobei die Varianz je nach Anwendung und Positionsgenauigkeit variieren kann. Es könnten einfache induktive Sensoren sein aber auch ein inkrementales Winkelmessystem mit einer sehr hohen Auflösung der Elemente.
Wie insbesondere der 4 zu entnehmen ist, weist der Radkörper 2 zur Halterung der LEDs eine Mehrzahl von Ausnehmungen 21 auf, die zur Frontseite hin offen sind und die entlang einer Kreisbahn angeordnet sind, wobei der Übersichtlichkeit halber nur eine dieser Ausnehmungen 21 in 4 bezeichnet ist. In den Ausnehmungen sind jeweils LED-Aufnahmen 1 mit komplementärer Querschnittsform aufgenommen, die jeweils eine LED tragen. Im Ausführungsbeispiel der 4 weisen die Ausnehmungen 21 und die LED-Aufnahmen 1 jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf, polygonale oder ovale Querschnitte sind jedoch ebenso möglich.
Die LED-Aufnahme 1 ist in der jeweiligen Ausnehmung axial verschiebbar angeordnet. An der Rückseite der LED-Aufnahme ist eine Feder 26 (2) angeordnet, die sich an der rückseitigen Platte 8 abstützt und durch welche die LED-Aufnahme 1 zur Frontseite des Radkörpers hin vorgespannt wird. Die Position der LED-Aufnahme 1 in Richtung der Lichtemission und somit der Abstand der Lichtaustrittsfläche der LED zur Einkoppelöffnung 45 des Linsensystems kann mittels einer Stellschraube (nicht dargestellt) justiert werden, die durch die rückseitige Platte 8 hindurchreicht. Die Stellschraube kann beispielsweise in der Rückseite der LED-Aufnahme verankert sein und die LED-Aufnahme entgegen der Federkraft halten. So ist eine exakte Justage der LED in Richtung des Strahlenganges in Bezug auf das Linsensystem möglich. Dies macht es einfach, LEDs verschiedener Wellenlängen und Bautypen relativ zu dem Linsensystem zu justieren.
Im Ausführungsbeispiel der 2 und 4 umfasst das Linsensystem ein Linsenpaket welches die geforderte Anwendung am besten erfüllt und abhängig ist von den Wellenlängen, dem Abstand zum Beobachtungspunkt sowie der Größe des auszuleuchtenden Bereiches der Linse 41. Diese sind in ihrer Lage im Linsengehäuse 4 zur Vorder- und Rückseite des Gehäuses hin durch jeweils einen Distanzring 47 festgelegt und damit flexibel im Abstand zur LED. Damit wird der Strahlengang des Lichtes durch die Einkoppelöffnung (45) derart geführt, dass ein möglichst kollimierter Lichtstrahl in definiertem Abstrahlwinkel durch die Auskoppelöffnung 49, siehe 1, in Richtung des zu beleuchtenden lichtoptischen Systems abgegeben werden kann.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die vergrößerten Detailansichten der 5 und 6 soll nun eine besonders bevorzugte Ausführungsform der LED-Aufnahme 1 näher erläutert werden. Hierbei erfüllt die LED-Aufnahme 1 neben der Halterung der LED(s) zusätzlich die Funktion eines Kühlkörpers, d.h. einer Wärmesenke für die jeweilige(n) LED(s). Zur besseren Orientierung in den perspektivischen Ansichten aus unterschiedlichen Richtungen ist jeweils ein 3-dimensionales kartesisches Koordinatensystem mit x-, y- und z-Richtung angegeben, wobei die x-Richtung parallel zur Mittelachse 43 des Linsensystems und in Richtung des Lichtaustritts der LEDs liegt.
Wie in 6 deutlich zu erkennen ist, weist die LED im konkreten Ausführungsbeispiel an ihrer Rückseite eine mittige Kühlfläche auf, die sich als Streifen von Rand zu Rand der LED in z-Richtung erstreckt. Zu beiden Seiten der Kühlfläche sind elektrische Anschlusskontakte vorgesehen, die sich ebenfalls als Streifen von Rand zu Rand der LED in z-Richtung erstrecken.
Erfindungsgemäß wird die LED nur mit ihrer-Kühlfläche mit dem Kühlkörper, also der LED-Aufnahme 1, in Kontakt gebracht, so dass die elektrischen Kontakte der LED frei bleiben und die elektrische Kontaktierung der LEDs getrennt vom Kühlkörper erfolgen kann. Hierzu ist die Frontseite der LED-Aufnahme 1 mit einer speziellen geometrischen Gestalt ausgebildet, die auf die Anordnung von Kühlfläche und elektrischen Kontakten der LED abhängig von der Bauart der LED abgestimmt ist.
Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist die LED-Aufnahme 1 mit einem Steg ausgebildet, der in x-Richtung eingelassen ist und in seiner Breite in y-Richtung in etwa der Breite der Kühlfläche entspricht. Die Einsenkung ist in ihrer Ausdehnung in z-Richtung auf die Abmessung der LED abgestimmt, so dass die LED in der Einsenkung aufgenommen wird und somit die Kühlfläche der LED auf dem Boden der Einsenkung an dem Steg aufliegt. Die Breite des Stegs muss dabei kleiner sein als der Abstand der beiden elektrischen Kontakte rechts und links des Steges zueinander, so dass die elektrischen Kontakte nicht den Kühlkörper berühren und die elektrische Kontaktierung der LED getrennt vom Kühlkörper erfolgen kann. Durch diese Gestaltung der LED-Aufnahme 1 wird die LED in einem Freiheitsgrad festgelegt, hier konkret in z-Richtung.
Weiter wirkt die LED-Aufnahme 1 mit einer Lagesicherungsplatte 9 zusammen, die eine zu der LED-Aufnahme 1 bzw. der LED komplementäre geometrische Gestalt aufweist und so auf die LED aufgesetzt wird, dass die LED in einem zweiten und dritten Freiheitsgrad durch die Lagesicherungsplatte 9 festgelegt wird und damit die LED exakt positioniert werden kann, so dass der Leuchtpunkt der LED exakt auf der Zentralachse der LED-Aufnahme 1 liegt und außerdem eine Kontaktierung der Kühlfläche der LED mit dem Kühlkörper formschlüssig gesichert ist.
Die Lagesicherungsplatte 9 weist eine mittige Durchgangsöffnung zum Durchlass des von der LED emittierten Lichts auf. Weiter weist die Lagesicherungsplatte 9 auf ihrer Rückseite, d.h. der LED 11 zugewandten Seite eine Ausnehmung auf, die in der Breite in y-Richtung derart dimensioniert ist, dass die LED darin aufgenommen werden kann. Weiterhin ist ein Randbereich der Lagesicherungsplatte 9 vertieft ausgebildet und kommt an einem komplementär geformten Vorsprung der LED-Aufnahme 1, d.h. des Kühlkörpers, in Anlage, wo die Kontaktflächen optional noch verklebt werden können.
Durch die Passung der LED an dem Kühlkörper in z-Richtung und Passung der LED an der Lagesicherungsplatte 9 in y-Richtung wird bereits die LED bei Aufsetzen der Lagesicherungsplatte 9 auf den Kühlkörper formschlüssig an dem Kühlkörper gehalten und ein guter Kontakt der Kühlfläche der LED mit dem Kühlkörper unter Freilassung der elektrischen Kontakte sichergestellt. Allgemeiner ausgedrückt, ohne Beschränkung auf das konkrete Ausführungsbeispiel der 5 und 6, wirkt die LED-Aufnahme 1 jeweils mit einer Lagesicherungsplatte 9 zusammen, um die LED in ihrer Lage im 3-dimensionalen Raum relativ zu dem Radkörper 2 zu fixieren, wobei die Lagesicherungsplatte 9 eine zu der LED-Aufnahme 1 und der LED komplementäre geometrische Gestalt aufweist und auf die LED aufgesetzt ist, so dass die LED in einem Freiheitsgrad durch die LED-Aufnahme 1 festgelegt ist und in einem zweiten und dritten Freiheitsgrad durch die Lagesicherungsplatte 9 festgelegt ist und eine Kontaktierung der Kühlfläche der LED mit dem Kühlkörper dadurch formschlüssig gesichert ist, dass der Durchmesser der Platte 9 mit der eingelassenen Ringnut des Teiles 1 eine Presspassung bildet und damit die LED auch fest an den Steg des Teiles 1 angedrückt wird.
Kommen wir auf die 1, 2 und 4 zurück, so ist ferner auf der Frontseite des Radkörpers 2 eine Abdeckplatte 3 aufgesetzt. Die Abdeckplatte 3 weist eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 31 auf, die in ihrer Anzahl den Ausnehmungen 21 des Radkörpers 2 entsprechen und jeweils zu diesen und somit zu den LED-Aufnahmen 1 ausgerichtet sind und so den Durchlass des von der LED emittierten Lichts garantieren. Die Abdeckplatte 3 hat zum einen die Aufgabe, den Lichtaustritt von der LED zum Linsensystem in seiner Größe zu begrenzen. Zum anderen weist sie auf der von den LED-Aufnahmen 1 abgewandten Seite, d.h. auf der dem Linsengehäuse 4 zugewandten Seite, also ihrer Frontseite, Strukturen zur Abschottung der Einkoppelöffnung 45 des Linsengehäuses 4 von Fremdlicht auf.
Hierzu sei insbesondere auf 3 Bezug genommen, die einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittansicht des Beleuchtungssystems aus 2 zeigt, der den Bereich um die Einkoppelöffnung 45 des Linsengehäuses 4 herum darstellt. Hier ist der Radkörper 2 in einer Drehstellung gezeigt, bei der eine LED-Aufnahme 1 mit LED 11 zu der Einkoppelöffnung 45 des Linsengehäuses 4 ausgerichtet ist. Die Abdeckplatte 3 ist auf den Radkörper aufgesetzt. An der dem Linsengehäuse 4 zugewandten Seite weist die Abdeckplatte 3 Strukturen zur Abschottung der Einkoppelöffnung des Linsengehäuses 4 von Fremdlicht auf. Genauer gesagt weist die Abdeckplatte 3 zwei ringförmige Rippen 32, 33 auf, die konzentrisch zur Antriebsachse 6 radial einwärts und auswärts der Durchgangsöffnungen 31 ausgebildet sind. In dem Linsengehäuse 4 ist auf einer Seite neben der Einkoppelöffnung 45 eine Nut 5 ausgebildet. Die radial innere Rippe 32 greift in die Nut 5 ein und wird bei Drehung des Radkörpers 2 kontaktfrei in dieser geführt.
Die äußere Rippe 33 überlappt eine äußere Schulter des Linsengehäuses 4 auf der gegenüberliegenden Seite der Einkoppelöffnung und wird bei Drehung des Radkörpers 2 kontaktfrei an dieser vorbei geführt. Damit ist eine Lichtfalle für Umgebungslicht gegeben, das damit am Vordringen zu der Einkoppelöffnung 45 des Linsensystem gehindert wird. Dadurch können die Wellenlängen der verschiedenen LEDs exakt in ihrem Frequenzbereich gehalten werden.
Mit der Erfindung kann eine äußerst kompakte und geschlossene Vorrichtung zur Beleuchtung lichtoptischer Systeme mittels LED mit integriertem Linsensystem bereitgestellt werden, bei der das LED-Licht mittels einer Drehbewegung verlustfrei sehr nah an das Linsensystem geführt werden kann, so dass hohe Ausleuchtungshomogenität im zu beleuchtenden lichtoptischen System und Verlustarmut bei gleichzeitig hoher Flexibilität bezüglich der Wellenlängen erreicht wird. Gleichzeitig kann durch Verzicht auf Spiegel und komplexe Umlenkungsoptik der Kostenaufwand im Vergleich zum Stand der Technik gesenkt und die Herstellungsweise vereinfacht werden.
Bezugszeichenliste

1: LED-Aufnahme, Kühlkörper
11: LED
2: Radkörper
21: Ausnehmung in 2
24: Motor
26: Vorspannfeder
3: Abdeckplatte
31: Durchgangsöffnung in 3
32: radial innere Rippe
33: radial äußere Rippe
4: Linsengehäuse
41: Linse
43: Mittelachse von 41
45: Einkoppelöffnung
47: Distanzring
49: Auskoppelöffnung
5: Nut in 4
6: Zentrale Antriebsachse
7: Elektrische Drehdurchführung
8: rückseitige Platte
9: Lagesicherungsplatte

Claims

Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED, mit einer Mehrzahl von LEDs (11), die sich hinsichtlich der Wellenlänge der emittierten Strahlung unterscheiden, wobei die LEDs in einer LED-Aufnahme (1) gehaltert sind, einem Linsensystem mit mindestens einer Linse (41) zur Strahlformung der von zumindest einer der LEDs (11) emittierten Strahlung zum Einkoppeln in ein optisches System zur Beleuchtung von diesem, wobei das Linsensystem in einem Linsengehäuse (4) gehaltert ist, welches eine Mittelachse (43) der Linsen und eine Einkoppelöffnung (45) für die Strahlung von den LEDs definiert, einer Anordnung zur Führung der von einer LED emittierten Strahlung zu der Einkoppelöffnung des Linsengehäuses (4), wobei die Anordnung zur Führung der von einer LED emittierten Strahlung zu der Einkoppelöffnung des Linsensystems folgendes umfasst: einen Radkörper (2), der um seine Mittelachse drehbar auf einer Antriebsachse (6) befestigt ist und eine dem Linsengehäuse (4) zugewandte Frontseite (21) senkrecht zu der Mittelachse aufweist, an der eine Mehrzahl von LED-Aufnahmen (1) mit jeweils mindestens einer zugeordneten LED entlang einer Kreisbahn gehaltert sind, eine rückseitige Platte (8), die an der Rückseite des LED-Radkörpers (2) angebracht ist und mit dem Radkörper (2) fest verbunden drehbar gelagert ist, Energieübertragungseinrichtungen (7) zur Ansteuerung und Stromversorgung der LEDs, einen Motor (24), der mit der Antriebsachse gekoppelt ist, zum rotatorischen Antrieb des Radkörpers (2), Sensormittel zur Lagebestimmung und Steuerung der Rotation des Radkörpers mittels einer externen Steuereinheit, wobei die Antriebsachse des Radkörpers (2) parallel zu der Mittelachse der mindestens einen Linse (41) in dem Linsengehäuse (4) und derart seitlich versetzt zu dieser gelagert ist, dass durch Rotation des Radkörpers (2) jeweils eine ausgewählte der an der Frontseite (21) gehalterten LEDs an der Einkoppelöffnung des Linsensystems positioniert oder an dieser vorbeigeführt werden kann, so dass die von der jeweiligen LED emittierte Strahlung in das Linsensystem eingekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper (2) eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, die zur Frontseite hin offen sind und die entlang einer Kreisbahn angeordnet sind, und dass die LED-Aufnahmen (1) eine zu den Ausnehmungen komplementäre Querschnittsform aufweisen und jeweils passgenau in einer der Ausnehmungen aufgenommen sind, und dass die mehreren LED-Aufnahmen (1) axial verschiebbar in einer jeweiligen Ausnehmung des Radkörpers (2) aufgenommen sind und mittels einer an der Rückseite angeordneten Feder (26), die sich an der rückseitigen Platte (8) abstützt, in Richtung des von der LED emittierten Lichts vorgespannt sind, wobei die Position der LED-Aufnahme (1) in Richtung der Lichtemission und senkrecht zu der Frontseite des Radkörpers (4) mittels einer Stellschraube einstellbar ist, die durch die rückseitige Platte (8) hindurchreicht.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Radkörper (2) gehalterte Mehrzahl von LEDs (11) LEDs verschiedener Bauarten umfasst, die über eine Ansteuerung extern schaltbar sind.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungseinrichtungen eine elektrische Drehdurchführung (7) zum Durchführen von Anschlussleitungen zur Ansteuerung und Stromversorgung der LEDs umfasst.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (4) eine Mehrzahl von Linsen (41) und Distanzringen (47) zur Strahlformung der über den Radkörper (2) eingekoppelten Strahlung von den LEDs umfasst.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Aufnahme (1) als Kühlkörper für die LED ausgebildet ist und die LED nur mit einer Kühlfläche derselben mit dem Kühlkörper in Kontakt steht, wobei elektrische Kontakte der LED frei bleiben und die elektrische Kontaktierung der LEDs getrennt vom Kühlkörper erfolgt.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Aufnahme (1) jeweils mit einer Lagesicherungsplatte (9) zusammenwirkt, um die LED in ihrer Lage im 3-dimensionalen Raum relativ zu dem Radkörper (2) zu fixieren, wobei die Lagesicherungsplatte (9) eine zu der LED-Aufnahme (1) und der LED komplementäre geometrische Gestalt aufweist und auf die LED aufgesetzt ist, so dass die LED in einem Freiheitsgrad durch die LED-Aufnahme (1) festgelegt ist und in einem zweiten und dritten Freiheitsgrad durch die Lagesicherungsplatte (9) festgelegt ist und eine Kontaktierung der Kühlfläche der LED mit dem Kühlkörper formschlüssig gesichert ist.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Lagesicherungsplatte (9) und der LED-Aufnahme (1) durch Presspassung und/oder Klebeverbindung besteht.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Frontseite des Radkörpers (2) eine Abdeckplatte (3) aufgesetzt ist, wobei die Abdeckplatte (3) Durchgangsöffnungen (31) jeweils ausgerichtet mit den LED-Aufnahmen (1) zum Durchtritt der Strahlung von den LEDs aufweist, wobei der Austrittsstrahl der LED durch den Durchmesser der Durchgangsöffnungen (31) beschränkt wird.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (3) auf der von den LED-Aufnahmen (1) abgewandten Seite Strukturen zur Abschottung der Einkoppelöffnung des Linsengehäuses (4) von Fremdlicht aufweist.
Vorrichtung zur Beleuchtung optischer Systeme mittels LED nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen zur Abschottung der Einkoppelöffnung von Fremdlicht ringförmige Rippen umfassen, die konzentrisch zur Antriebsachse radial einwärts und auswärts der Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, wobei die radial innere Rippe (32) in eine Nut (5) eingreift, die in dem Linsengehäuse (4) auf einer Seite der Einkoppelöffnung ausgebildet ist, und die äußere Rippe (33) eine äußere Schulter des Linsengehäuses (4) auf der gegenüberliegenden Seite der Einkoppelöffnung überlappt.