DE19615971B4

DE19615971B4 - Anordnung mit einem Lichtleiter,- und ein damit aufgebautes Mess-und Beleuchtungssystem und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE19615971B4
Application number: DE19615971A
Authority: DE
Inventors: Peter Schwarz
Original assignee: BYK Gardner GmbH
Current assignee: BYK Gardner GmbH
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: DE19615971A1; US6018607A

Abstract

Anordnung mit einem Lichtleiter und mindestens einer Lampe (11)
wobei der Lichtleiter aufweist:
eine Lichteintrittsfläche (1), durch die Licht in den Lichtleiter eintritt,
eine Lichtaustrittsfläche (2), durch die Licht aus dem Lichtleiter austritt, und
einen die Lichteintrittsfläche (1) und die Lichtaustrittsfläche (2) verbindenden und das in den Lichtleiter eingetretene Licht von der Lichteintrittsfläche (1) zur Lichtaustrittsfläche (2) leitenden Lichtleiterkörper (3) aus transparentem Material,
wobei
der Lichtleiterkörper (3) seitlich zu seiner durch die Lichteintrittsfläche (1) und die Lichtaustrittsfläche (2) definierten Längsachse (4) um einen in dem Lichtleiterkörper (3) freigelassenen Innenraum (5) von der Lichteintrittsfläche (1) bis zur Lichtaustrittsfläche (2) geschlossen ausgebildet ist;
die den Innenraum (5) umgebende Innenseite des Lichtleiterkörpers (3) in Richtung der Lichteintrittsfläche (1) geschlossen ist; und
die mindestens eine Lampe (11) und der Lichtleiterkörper (3) so zueinander angeordnet sind und der Lichtleiterkörper (3) so ausgebildet ist, dass im wesentlichen kein...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Lichtleiter und ein damit aufgebautes Meßsystem und Beleuchtungssystem und ihr Herstellungsverfahren.
Die optischen Eigenschaften von Flächen und Produkten und insbesondere deren Farben, spielen im produzierenden Gewerbe und in der Dienstleistungsbranche eine erhebliche Rolle. Als Beispiel seien hier genannt die Farbgebung von Produkten aller Art, wie z.B. die Lackierung von Kraftfahrzeugen usw., die Druckindustrie und hier insbesondere die Herstellung von farbigen Druckerzeugnissen, die Herstellung von kosmetischen Produkten, von Zahnprothesen, das Färben und Bedrucken von Textilien usw. Eine wesentliche Rolle spielen Farben auch bei der Wiedergabe farbiger Bilder bei Fernsehgeräten, Computermonitoren, aber auch bei Farbdruckern für Computer usw.
Bei allen Produkten, bei denen die optische und insbesondere die farbliche Beschaffenheit eine wesentliche Rolle spielt, müssen diese Eigenschaften während und nach der Produktion entsprechend überprüft werden. Dies kann zum einen manuell geschehen, indem beispielsweise der Farbeindruck an der zu beurteilenden Fläche mit einer standardisierten Farbkarte verglichen wird. Da ein solcher Vergleich jedoch sehr ungenau ist, ist es in vielen Fällen unerläßlich, die optischen Eigenschaften und insbesondere die Farbeigenschaften durch entsprechende Meßeinrichtungen zu erfassen und quantitativ zu charakterisieren.
Üblicherweise sind diese Meßeinrichtungen als Reflexions-Meßgeräte aufgebaut, bei denen die Probe durch eine Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und die Reflexion durch einen Meßsensor erfaßt wird. Dabei wird bei Farbmessungen in der Regel bevorzugt, daß entweder die Beleuchtungseinrichtung das Licht (oder eine andere geeignete Strahlung) in einem Winkel von 45° zur zu messenden Fläche ausstrahlt, während der Meßsensor senkrecht zur Meßfläche angeordnet ist. Auch eine Umkehrung dieser Anordnung, bei welcher die Beleuchtung senkrecht zur Meßfläche gerichtet ist und der Meßsensor zur Reflexionsmessung im Winkel zu 45° zu dieser Fläche angeordnet ist, wird häufig verwendet.
Ein besonderes Problem heutiger Meßapparaturen stellt die korrekte Ausleuchtung der Meßfläche dar. Viele Oberflächen reflektieren das Licht nicht in homogener Weise, d.h., daß das reflektierte Licht von der jeweiligen Anordnung der Beleuchtungseinrichtung zum Meßsensor abhängig ist. Ein solches Verhalten zeigen viele texturierte Oberflächen, beispielsweise die Oberfläche von Textilgeweben, bei denen die Oberfläche nicht glatt ist, sondern einen von der Webart und dgl. abhängigen strukturierten Verlauf aufweist. Bei derartigen Oberflächen kann das Meßergebnis von der Orientierung der Meßeinrichtung zur Meßfläche in azimutaler Richtung abhängen, so daß bei unterschiedlichen Azimutalwinkeln unterschiedliche Meßergebnisse erzielt werden können.
Um die Winkelabhängigkeit der Messung bei derartigen Oberflächen zu vermindern, ist vorgeschlagen worden, zwei oder drei Beleuchtungseinrichtungen vorzusehen, die beispielsweise dann um 60° zueinander versetzt sind und jeweils in einem Winkel von 45° zur Meßfläche ausgerichtet sind, wobei der Meßsensor dann senkrecht zur Fläche, d.h. also in Richtung der Flächennormale, ausgerichtet ist.
Mit der PCT-Anmeldung WO94/25849A1 ist ein Lichtleiter für eine entsprechende Meß- bzw. Beleuchtungsvorrichtung bekannt geworden. Die Druckschrift zeigt einen 45°/0°-Remissionsmessungsaufbau, bei dem einem zentralen Sensor acht in gleichen Winkelintervallen angeordnete Lichtleiterfaserbündel zugeordnet sind, die jeweils unter 45° von der Probe reflektiertes Licht aufnehmen und zum Sensor führen. Dem Sensor ist also ein achtarmiges Lichtleitertentakel vorgeschaltet, wobei jeder Tentakelarm einem Faserbündel entspricht.
Die im Stand der Technik bekannten Meßgeräte liefern bei bestimmten Oberflächen keine ausreichend guten, d.h. von der Ausrichtung der Meßapparatur unabhängigen Meßergebnisse. Dazu sind die bekannten Meßgeräte vom Aufbau her sehr aufwendig und insbesondere bei Verwendung faseroptischer Tentakelarme auch empfindlich, so daß sie vor allen Dingen für den Laborbetrieb, nicht jedoch zur ständigen Qualitätskontrolle bei der Produktion geeignet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einem Lichtleiter und ein entsprechendes Meß- bzw. Beleuchtungssystem sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben, die eine einfache und kostengünstige, gleichzeitig aber genaue Messung erlauben.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einer Anordnung nach Anspruch 1, einem Meßsystem nach Anspruch 15, einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 19, einem entsprechend kombinierten Meßsystem nach Anspruch 27 und einem Herstellungsverfahren nach Anspruch 28 oder 29.
Der erfindungsgemäße Lichtleiterkörper weist einen Innenraum auf, der von einer durch den Lichtleiterkörper gebildeten geschlossenen Wand seitlich umschlossen ist. Der Begriff „seitlich" ist dabei im Hinblick auf die von der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche definierte Längsrichtung des Lichtleiters zu verstehen.
Wenngleich die Wand um den Innenraum herum und zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche möglichst vollständig geschlossen sein sollte, kann es jedoch erforderlich und vorteilhaft sein, in der Wand Öffnungen bzw. Durchführungen etwa für Kabel oder für Betätigungs- oder Befestigungselemente für eine in dem Innenraum angeordnete weitere Einrichtung, wie insbesondere einen Meßsensor, vorzusehen. In diesem Sinn ist der in Anspruch 1 verwendete Begriff „geschlossen" zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Lösung hat erhebliche Vorteile gegenüber den im Stand der Technik bekannten Anordnungen. Bei dem Lichtleiter gemäß der Erfindung wird das Licht in der Weise übertragen, daß es von allen Seiten gleichzeitig auf die Meßfläche strahlt. Dadurch wird eine vollständig homogene Ausleuchtung der Meßfläche erreicht, die den Einfluß des Beleuchtungswinkels in azimutaler Richtung vollständig ausschließt.
Aufgrund der sehr kompakten Form des Lichtleiters kann der Lichtleiter selbst und auch eine damit aufgebaute Beleuchtungseinrichtung und Meßeinrichtung sehr einfach und kleinbauend ausgeführt werden, so daß das Meßgerät einerseits billig herzustellen und andererseits robust im Betrieb ist.
Wie bereits erwähnt, kann der Innenraum dazu dienen, darin eine zusätzliche Einrichtung, etwa eine Beleuchtungs- oder Meßeinrichtung unterzubringen – je nachdem, zu welcher Einrichtung der Lichtleiter selbst gehört. Es können aber auch ganz andere als optische Einrichtungen denkbar sein, etwa mechanische Werkzeuge oder Manipulatoren, wobei der Lichtleiter zur Beleuchtung und/oder Beobachtung des Arbeitsfeldes dienen kann.
Ferner bietet die im Vergleich zum Stand der Technik sehr einfache Geometrie einer um einen Innenraum herum geschlossenen Wand weitere meß- und handhabungstechnische Vorteile. Da der gesamte Azimutalwinkelbereich mit dem erfindungsgemäßen Lichtleiter auf einfache Weise abgedeckt wird, können texturierte Materialien, etwa Textilien, aufgespulte Materialien, wie Garn oder Zwirn, oder andere Proben mit Azimutalanisotropie zuverlässig ausgeleuchtet werden. Die Ausnutzung des gesamten Azimutalwinkelbereichs hat darüber hinaus aber auch eine deutliche Steigerung der Lichtausbeute gegenüber dem Stand der Technik zur Folge, was sowohl in bezug auf zu messendes Licht als auch in bezug auf Beleuchtungsprobleme häufig entscheidend ist. Im besonderen sinken damit die Anforderungen an zu verwendende Lampen oder Sensoren. Ferner bietet die geschlossene Geometrie des Lichtleiters auch eine Verbesserung der Flächengleichmäßigkeit der Beleuchtung bzw. der Messung.
Die einfache Geometrie des erfindungsgemäßen Lichtleiters, insbesondere seiner Oberflächenstruktur, bietet ferner gute Möglichkeiten für verschiedene Oberflächenbeschichtungen, die, wie weiter unten ausgeführt, die Reflexionseigenschaften beeinflussen können, insbesondere auch zu einer diffusen Mischung des Lichts beitragen können.
Hinsichtlich der Handhabung ist die kompakte, geschlossene Form besonders günstig, so etwa im Hinblick auf den Einsatz bei beschränkten räumlichen Möglichkeiten, in einer Produktionsumgebung, oder bei beweglichen oder tragbaren Systemen. Die bezüglich mechanischer Beanspruchung und Verschmutzung gegebene Unempfindlichkeit der erfindungsgemäß geschlossenen und kompakten Struktur kommt zu den praktischen Handhabungsvorteilen hinzu. Gerade bei in der Produktion eingesetzten optischen Apparaten ist diese Robustheit für die praktische Anwendung ausschlaggebend.
Schließlich läßt sich die einfache geschlossene Form wesentlich einfacher herstellen als die komplexen Anordnungen im Stand der Technik, und zwar sowohl im Hinblick auf den Lichtleiterkörper selbst als auch hinsichtlich der Oberflächenbeschichtung. Es ist auch denkbar, einen erfindungsgemäß gestalteten Lichtleiterkörper auf einfache Weise mit integrierten optischen Elementen auszubilden, wie weiter unten erläutert.
Insbesondere im Zusammenhang mit einer geeigneten Materialwahl für den Lichtleiterkörper kann die vereinfachte geometrische Form auch die Anwendbarkeit besonders kostengünstiger Herstellungsverfahren ermöglichen, beispielsweise das Spritzgießen, Tiefziehen oder maschinelle Blasen. Ausgehend von einem mit einem solchen Massenproduktionsverfahren hergestellten Rohling können dann die späteren Eigenschaften des Lichtleiters in flexibler Weise durch verschiedene Oberflächenbearbeitungen oder -beschichtungen oder auch durch Veränderungen der bei den genannten Formverfahren verwendeten Ausgangsmaterialien modifiziert werden.
In einer einfachen und robusten Ausführungsform ist der Lichtleiterkörper ein starrer Körper. Er kann das Licht in verschiedener Weise leiten, entweder durch Totalreflexion an der Außenfläche zur umgebenden Atmosphäre oder an einem aufgeschichteten Material mit niedrigerem Brechungsindex als derjenige des Lichtleiterkörpers. Es kann aber auch eine Oberflächenmetallisierung als Reflexionsschicht vorgesehen sein. Insbesondere im Hinblick auf eine kontrollierte Vermischung des im Lichtleiter geführten Lichtes ist eine diffus reflektierende Beschichtung, insbesondere aus Bariumsulfat, vorteilhaft. Mischende Eigenschaften lassen sich aber auch durch bewußtes Vorsehen von feinen Inhomogenitäten, etwa Einlagerungen, Ausscheidungen, Schlieren, und dergleichen, in dem Lichtleiterkörper selbst bewirken. Dies kann durch Steuerung der Parameter bei der Herstellung des Lichtleiterkörpers oder auch durch entsprechende Wahl des Ausgangsmaterials geschehen. Diese Maßnahmen führen jedenfalls auf im Vergleich zum Stand der Technik (z.B. Ulbricht'sche Kugel) sehr einfache und kostengünstige Weise zu einer gleichmäßig diffusen Lichtmischung.
Besonders einfache und vorteilhafte Formen des erfindungsgemäßen Lichtleiters weisen Symmetrieeigenschaften auf, etwa eine zumindest in einer Querschnittsebene gegebene Achsensymmetrie bezüglich der Längsachse oder eine Rotationssymmetrie um die Längsachse.
Bei vielen Meßanwendungen haben sich für die Beobachtungs- oder Beleuchtungswinkel die Werte 45° und 0° (zur Probennormalen) durchgesetzt. Vorteilhafterweise ist der Lichtleiter also so geformt, daß sich bei Beleuchtung mit oder Erfassung von längsachsenparallelen Lichtstrahlen an der Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsfläche an der jeweils anderen Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsfläche im wesentlichen unter 45° liegende Lichtstrahlen ergeben. Insbesondere kann dann im Innenraum des Lichtleiters eine unter 0° messende/beleuchtende Einrichtung vorgesehen sein. Es ergibt sich ferner eine besonders einfache und hinsichtlich der Führung des Lichts vorteilhafte Geometrie, wenn eine Innenwand des Lichtleiterkörpers parallel zu einer Außenwand des Lichtleiterkörpers läuft.
Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Lichtleiters ist ein optisches Meßsystem, bei dem von einer Probe ausgehendes Licht über die Lichteintrittsfläche durch den Lichtleiter über die Lichtaustrittsfläche zu einem oder mehreren Sensoren gelangt und gemessen wird. Dabei können beispielsweise verschiedene Sensoren oder Sensoren mit verschiedenen Filtern für eine Farbmessung Anwendung finden.
Es ist dann von Vorteil, in dem Innenraum des Lichtleiters eine Beleuchtungseinrichtung für das Meßsystem unterzubringen. Dabei kann in dem Lichtleiter eine innerhalb der Lichteintrittsfläche angeordnete Öffnung zwischen dem Innenraum und dem Außenbereich vorgesehen sein. Durch diese Öffnung kann die Beleuchtungseinrichtung die Probe beleuchten. Ferner kann es vorteilhaft sein, die Öffnung so auszubilden, daß die Beleuchtungseinrichtung durch sie hindurch ein- und ausgebaut bzw. gewartet werden kann. Wegen Verschmutzungsgefahr oder besonderen Reinigungserfordernissen kann es jedoch auch sinnvoll sein, statt der Öffnung eine transparente Platte oder ein optisches Element für die Beleuchtungseinrichtung vorzusehen, insbesondere um zur Probenseite hin eine geschlossene Oberfläche zu bilden. In einer besonderen Ausführungsform kann die Platte oder das Element einstückig mit dem Lichtleiter ausgeführt sein. Diese geschlossene und möglicherweise einstückig ausgebildete probenseitige Front trägt im übrigen zu den vorstehend bereits erwähnten Vorteilen der Erfindung hinsichtlich ihres kompakten Aufbaus bei.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Lichtleiters besteht in einem Beleuchtungssystem, wobei statt des eben erwähnten Sensors zumindest eine Lampe, etwa eine LED, vorgesehen ist und der Strahlengang gegenüber der eben beschriebenen Anwendung als Meßsystem gewissermaßen umgekehrt ist. Dabei kann es sich um ein Beleuchtungssystem für einen optischen. Meßaufbau handeln oder auch für andere Zwecke, beispielsweise der allseitigen Beleuchtung eines genau zu beobachtenden Bereichs, insbesondere des Arbeitsbereichs eines mechanischen oder anderen Werkzeugs. Als Lampe ist eine LED vorteilhaft, wobei besondere LEDs mit einem Öffnungswinkel von 6° oder weniger Verwendung finden können, die ein weitgehend paralleles Strahlenbündel erzeugen. Wenn die Lampe mit einem Klebstoff mit einem dem Lichtleiterkörper entsprechenden Brechungsindex an der Lichteintrittsfläche aufgeklebt ist, so hat dies Vorteile hinsichtlich der Einfachheit der Herstellung, der Kompaktheit und Unempfindlichkeit des Beleuchtungssystems sowie natürlich auch in optischer Hinsicht.
Im Bereich der Anwendung für Farbmessung kann es vorteilhaft sein, mehrere Lampen zur Erzeugung verschiedenfarbigen Lichts vorzusehen.
Analog zu der Nutzung des Innenraums des zuvor beschriebenen Meßsystems kann bei dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem in dem Innenraum eine Meßeinrichtung für die Erfassung des von einer Probe reflektierten Lichtes untergebracht sein. Entsprechendes gilt für eine Öffnung in der Lichtaustrittsfläche des Beleuchtungssystems bzw. für eine transparente Platte oder ein optisches Element der Meßeinrichtung.
Insbesondere dann, wenn sowohl Messungen mit der 45°/0°-Geometrie als auch mit der 0°/45°-Geometrie gewünscht werden, kann es vorteilhaft sein, ein kombiniertes Meßsystem zu verwenden, bei dem der erfindungsgemäße Lichtleiter mit zumindest einer Lampe und mit zumindest einem Sensor versehen ist, so daß zwischen dem Betrieb als Meßsystem und als Beleuchtungssystem (jeweils wie oben beschrieben) gewählt werden kann. Dementsprechend ist im Innenraum eine als Meß- und Beleuchtungseinrichtung betreibbare Einrichtung vorgesehen. Die obigen Ausführungen gelten dann sinngemäß.
Die unterschiedliche Einsatzmöglichkeit des Lichtleiters ist in produktionstechnischer Hinsicht besonders vorteilhaft. So kann im wesentlichen ein und derselbe Lichtleiter einmal eingesetzt werden, um Licht von einer Beleuchtungseinrichtung zur Meßfläche zu leiten und aber auch umgekehrt, um von der Meßfläche reflektiertes Licht zu Meßsensoren zu leiten.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren für Lichtleiter, Meß- oder Beleuchtungssysteme nach der Erfindung. Wie bereits ausgeführt, ist dabei insbesondere an eine Herstellung des Lichtleiters durch Spritzgießen, Tiefziehen oder Blasen zu denken, wobei es vorteilhaft sein kann, ihn in zumindest zwei getrennten Teilen zu formen, die dann verbunden werden. Auch hier kann ein Klebstoff mit einem dem Lichtleiterkörper angepaßten Brechungsindex Verwendung finden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtleiter wenigstens zweiteilig in der Weise gestaltet, dass entweder der Lichteintrittsbereich mit der Lichteintrittsfläche und/oder der Lichtaustrittsbereich mit der Lichtaustrittsfläche auswechselbar ist. Bei einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Lichtleiter bedeutet dies, daß der Lichtleiter in einer Ebene senkrecht zu dieser rotationssymmetrischen Achse geschnitten und getrennt ist. Das Teil, welches die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche enthält, ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise auswechselbar gestaltet. Dies hat den Vorteil, daß die Charakteristik der Lichteintrittsfläche und, was besonders zu bevorzugen ist, die Charakteristik der Lichtaustrittsfläche durch Auswechseln des Teiles zu ändern ist, welches diese Lichteintritts- bzw. diese Lichtaustrittsfläche umfaßt.
Zur Illustration ist die Erfindung im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben, die in den Figuren dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung und
2 eine schematische Schnittansicht durch eine weitere erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung, wobei der obere Teil der Figur die Anordnung von fünf LEDs auf der Lichteintrittsfläche darstellt.
1 zeigt einen Lichtleiter, der um die eingezeichnete Längsachse 4 rotationssymmetrisch ist. Der Lichtleiter weist am oberen Ende eine Lichteintrittsfläche 1 auf, über der eine separate optische Einrichtung mit mehreren LEDs 11, einer Streuscheibe 14 zur diffusen Homogenisierung des Lichtes, einer Blende und einer Kondensorlinse zur Erzeugung im wesentlichen paralleler Lichtstrahlen 7 an der Lichteintrittsfläche 1 angeordnet ist.
Von der Lichteintrittsfläche 1 ausgehend ist der Lichtleiterkörper 3 von einer kegelförmigen Innenfläche 9 und einer kegelförmigen Außenfläche 10 begrenzt, die im Schnitt jeweils um 45° zu der Längsachse 4 geneigt sind. Daran schließt sich ein Bereich an, in dem die Innenfläche 9 und die Außenfläche 10 des Lichtleiterkörpers 3 zylinderförmig sind. Dann knickt die Außenfläche 10 in einem Winkel von 22,5° nach innen ab, um schließlich mit der Innenfläche 9 zusammenzutreffen.
Der Abstand des zylinderförmigen Bereichs der Innenfläche 9 von der Längsachse 4 entspricht etwa dem Durchmesser der Lichteintrittsfläche 1. Der vertikale Abstand zwischen einem oberen spitzen Ende eines von der Innenfläche 9 eingeschlossenen Innenraums 5 zur Lichteintrittsfläche 1 und die Wandstärke des Lichtleiterkörpers 3 zwischen dem zylindrischen Bereich der Innenfläche 9 und der Außenfläche 10 entspricht etwa der Hälfte dieser Strecke. Dadurch wird jeder Strahl aus dem parallelen Lichtstrahlbündel aus dem Kondensor einmal an dem kegelförmigen Bereich der Innenfläche 9 und einmal an dem kegelförmigen Bereich der Außenfläche 10 und schließlich ein weiteres Mal an dem unteren schrägen Bereich der Außenfläche 10 reflektiert, so daß er unter 45° im unteren zylinderförmigen Bereich der Innenfläche 9, nämlich einer Lichtaustrittsfläche 2, aus dem Lichtleiterkörper 3 austritt und bei 8 unter 45° auf eine unter dem Lichtleiter angeordnete Probe 12 fällt.
Es ergibt sich somit eine Rundumbeleuchtung der Probenoberfläche unter im wesentlichen 45°, wobei je nach Ausführung der Streuscheibe 14 eine mehr oder weniger diffuse Beleuchtungsart gewählt werden kann. Je nach Abstand zwischen dem Lichtleiter und der Probe 12 ergibt sich auf der Probe ein kreisrundes oder kreisringförmiges beleuchtetes Feld.
Die Figur verdeutlicht, daß in dem Innenraum 5 genügend Platz vorhanden ist, damit eine Meßeinrichtung vorgesehen werden kann. Im hier gezeigten Fall entspricht eine Öffnung 13 am unteren Ende des Innenraums 5 dem größten Innenraumquerschnitt in horizontaler Richtung. Insgesamt ist der Lichtleiterkörper 3 so gestaltet, daß er in einem Stück aus einem transparenten Kunststoff spritzgegossen werden kann. Die Wände 9 und 10 sind mit Ausnahme der Lichtaustrittsfläche 2 metallisch verspiegelt.
Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der Innenraum 5 nach unten hin von einer deutlich kleineren Öffnung 13 begrenzt ist. Der Lichtleiterkörper 3 nach diesem Ausführungsbeispiel ist aus zwei einzelnen spritzgegossenen Hälften zusammengeklebt und an der Innenfläche 9 und der Außenfläche 10 mit Ausnahme der Lichteintrittsfläche 1 und der konvexen Lichtaustrittsfläche 2 mit Bariumsulfat beschichtet. Wegen der dementsprechend diffusen Lichtführung ist der Strahlengang im einzelnen nicht definiert; insbesondere kommt es hier weniger auf die Parallelität der Innenfläche 9 und der Außenfläche 10 an. Auf die Lichteintrittsfläche 1 ist eine kreisscheibenförmige Halterung mit fünf einzelnen LEDs aufgeklebt. Die Lichteintrittsfläche 1 kann mattiert sein, um den diffusen Charakter der Beleuchtung weiter zu verstärken.
Die vorstehend beschriebenen Einzelmerkmale können jeweils für sich sowie in beliebiger Kombination für die Erfindung wesentlich sein.

Claims

Anordnung mit einem Lichtleiter und mindestens einer Lampe (11) wobei der Lichtleiter aufweist: eine Lichteintrittsfläche (1), durch die Licht in den Lichtleiter eintritt, eine Lichtaustrittsfläche (2), durch die Licht aus dem Lichtleiter austritt, und einen die Lichteintrittsfläche (1) und die Lichtaustrittsfläche (2) verbindenden und das in den Lichtleiter eingetretene Licht von der Lichteintrittsfläche (1) zur Lichtaustrittsfläche (2) leitenden Lichtleiterkörper (3) aus transparentem Material, wobei der Lichtleiterkörper (3) seitlich zu seiner durch die Lichteintrittsfläche (1) und die Lichtaustrittsfläche (2) definierten Längsachse (4) um einen in dem Lichtleiterkörper (3) freigelassenen Innenraum (5) von der Lichteintrittsfläche (1) bis zur Lichtaustrittsfläche (2) geschlossen ausgebildet ist; die den Innenraum (5) umgebende Innenseite des Lichtleiterkörpers (3) in Richtung der Lichteintrittsfläche (1) geschlossen ist; und die mindestens eine Lampe (11) und der Lichtleiterkörper (3) so zueinander angeordnet sind und der Lichtleiterkörper (3) so ausgebildet ist, dass im wesentlichen kein Licht aus der Richtung der Lichteintrittsfläche (1) in den in dem Lichtleiterkörper (3) freigelassenen Innenraum (5) eintritt.
Anordnung nach Anspruch 1, bei dem der Lichtleiterkörper (3) ein starrer Körper ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Lichtleiterkörper (3) das Licht zumindest teilweise durch Totalreflexion leitet.
Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die totalreflektierenden Flächen des Lichtleiters zumindest teilweise mit einem Material mit niedrigerem Brechungsindex als der Lichtleiterkörper (3) beschichtet sind.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Lichtleiterkörper (3) zumindest teilweise oberflächenmetallisiert ist und das Licht zumindest teilweise durch Reflexion an der Oberflächenmetallisierung leitet.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Lichtleiterkörper (3) teilweise mit einem diffus reflektierenden weißen Material (6), insbesondere Bariumsulfat, beschichtet ist und das Licht zumindest teilweise durch Reflexion an dem Material leitet.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Lichtleiterkörper (3) in sich weitgehend statistisch verteilte feine Inhomogenitäten aufweist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Lichtleiterkörper (3) achsensymmetrisch bezüglich der Längsachse (4) ist.
Anordnung nach Anspruch 8, bei der der Lichtleiterkörper (3) bezüglich der Längsachse (4) rotationssymmetrisch ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der Lichtstrahlen (7) die an der Lichteintrittsfläche (1) näherungsweise parallel zur Längsachse (4) verlaufen, durch Reflexion in Lichtstrahlen (8) umgelenkt werden, die unter 45° zur Längsachse (4) verlaufen.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die an den Innenraum (5) angrenzende Innenwand (9) des Lichtleitkörpers (3) zumindest teilweise parallel zur Außenwand (10) des Lichtleiterkörpers (3) ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintritts- oder Lichtaustrittsfläche (1, 2) eine vorbestimmte Charakteristik des Lichteintritts bzw. Lichtaustritts aufweist.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristik aus einer Gruppe von Charakteristika ausgewählt ist, welche die Charakteristik eines parallelen Strahlenverlaufs, eines divergenten Strahlenverlaufs, eines konvergenten Strahlenverlaufs und eines diffusen Strahlenverlaufs umfasst.
Anordnung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiterkörper (3) wenigstens zwei Teile aufweist, von denen wenigstens ein Teil die Lichteintrittsfläche (1) oder die Lichtaustrittsfläche (2) umfasst, wobei dieses wenigstens eine Teil, welches die Lichteintrittsfläche (1) oder die Lichtaustrittsfläche (2) umfasst, auswechselbar ist, um die Charakteristik des Lichteintritts und/oder des Lichtaustritts zu ändern.
Meßsystem mit einer Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Lichtleiter über die Lichtaustrittsfläche (2) Licht von einer zu vermessenden Probe (12) auf nimmt und über die Lichteintrittsfläche (1) zu zumindest einem Sensor führt.
Meßsystem nach Anspruch 15, bei dem in dem Innenraum (5) eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Probe (12) angeordnet ist.
Meßsystem nach Anspruch 16, bei dem der Lichtleiterkörper (3) eine innerhalb der Lichtaustrittsfläche (2) angeordnete Öffnung (13) aufweist und die Beleuchtungseinrichtung die Probe (12) durch die Öffnung (13) hindurch beleuchtet.
Meßsystem nach Anspruch 15, bei dem innerhalb der Lichtaustrittsfläche (2) eine transparente Platte oder ein optisches Element der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, wobei die Lichtaustrittsfläche (2) und die Platte oder das Element zur Probeseite eine geschlossene Oberfläche bilden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die als Beleuchtungssystem dient.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 19, bei dem die Lampe (11) eine LED, insbesondere eine LED mit einem Öffnungswinkel von 6° oder weniger ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die mindestens eine Lampe (11) an der Lichteintrittsfläche (1) mit einem Klebstoff mit dem Lichtleiterkörper (3) entsprechendem Brechungsindex aufgeklebt ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 19, 20 oder 21, bei dem mehrere Lampen (11) zur Erzeugung von Licht unterschiedlicher spektraler Charakteristik vorgesehen sind.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem zwischen der mindestens einen Lampe (11) und der Licht eintrittsfläche (1) eine Streuscheibe (14) vorgesehen oder die Lichtaustrittsfläche (2) als Streufläche ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem in dem Innenraum (5) eine Messeinrichtung zur Messung des von der Probe (12) reflektierten Lichtes angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 24, bei dem der Innenraum (5) eine innerhalb der Lichtaustrittsfläche (2) angeordnete Öffnung (13) aufweist und die Messeinrichtung das Licht durch die Öffnung (13) hindurch misst.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 24, bei dem innerhalb der Lichtaustrittsfläche (2) eine transparente Platte oder ein optisches Element der Messeinrichtung angeordnet ist, wobei die Lichtaustrittsfläche (2) und die Platte oder das Element zur Probenseite eine geschlossene Oberfläche bilden.
Kombiniertes Meßsystem mit einem Meßsystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18 und einem Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 26, bei dem eine in dem Innenraum (5) angeordnete Messeinrichtung auch als Beleuchtungseinrichtung betreibbar ist und der Lichtleiter dementsprechend Licht aus der mindestens einen Lampe (11) auf die Probe (12) führt oder von der Probe (12) reflektiertes Licht zumindest einem Sensor zuführt, wobei die mindestens eine Lampe (11) und der Sensor zueinander benachbart an der der Probe (12) abgewandten Seite des Lichtleiters angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem der Lichtleiter aus einem Kunststoffmaterial spritzgegossen wird.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem der Lichtleiter aus Glas geblasen ist.
Verfahren nach Anspruch 28 und 29, bei dem Lichtleiter in zumindest zwei Teilen hergestellt wird, die dann verbunden, insbesondere verklebt werden.