DE19653234B4

DE19653234B4 - Oberflächenbeleuchter mit Einrichtungen zum Einstellen der Ausrichtung und Neigung einer einfallenden Beleuchtung

Info

Publication number: DE19653234B4
Application number: DE19653234A
Authority: DE
Inventors: Edward T. Polidor; Albert G. Choate; Terry L. Herbeck
Original assignee: Optical Gaging Products Inc
Current assignee: Optical Gaging Products Inc
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: FR2748577A1; FR2748577B1; DE19653234A1; US5690417A; JPH1054940A

Abstract

Oberflächenbeleuchter zum Beleuchten eines Objektes (W), umfassend: ein erstes Gehäuse (12) mit einer axialen Bohrung; ein zweites Gehäuse (14), welches das erste Gehäuse (12) daran angrenzend umgibt; eine Anzahl von Lichtquellen (L); eine Einrichtung, die geeignet ist, durch die Bohrung hindurch ein Bild des Objektes (W) in eine vorgegebene Position über ein Ende des ersten Gehäuses (12) hinaus zu projizieren; wobei die Lichtquellen (L) innerhalb des zweiten Gehäuses (14) in Abständen zueinander in Kreisringen (A1–A5), die das erste Gehäuse (12) koaxial zu der Bohrung umgeben, montiert sind; wobei die Lichtquellen (L) bei Energiezufuhr betreibbar sind, um einen Lichtstrahl gegen das Objekt (W) zu lenken, das in einer vorgegebenen Position angeordnet ist; wobei die Kreisringe (A1–A5) in gleichen radialen Abständen zueinander angeordnet sind; wobei die Anzahl an Lichtquellen (L) von einer minimalen Anzahl an Lichtquellen (L) für den radial innersten der Kreisringe (A1)...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Oberflächenbeleuchter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Oberflächenbeleuchter sind zum Beleuchten von Objekten ausgelegt, die mit Hilfe von Konturenprojektoren, optischen Vergleichern, Mikroskopen und dergleichen untersucht werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen verbesserten Oberflächen-Schrägbeleuchter mit neuartigen Einrichtungen zum Einstellen der Ausrichtung und Neigung von einfallender Beleuchtung, die auf ein Objekt gerichtet ist.
Wie in US-Patent 4,567,551 , das auf den gleichen Inhaber wie die vorliegende Anmeldung übertragen wurde, festgestellt wurde, ist die richtige Beleuchtung eines Objektes, das untersucht werden soll, am wichtigsten, wenn das Bild des Objektes vergrößert und durch ein Objektivsystem derart beobachtet werden soll, das bei Überprüf- oder Inspektionssystemen der oben angeführten Art eingesetzt wird. Im US-Patent 4,567,551 ist beispielsweise ein Schräg- oder Multi-Richtungs-Oberflächenbeleuchter beschrieben, bei welchem die Beleuchtung in einer Anzahl von verschiedenen Richtungen auf die Oberfläche des Objektes projiziert wird, das durch ein Objektivsystem überprüft werden soll. Insbesondere enthält dieser vorbekannte Apparat eine Anzahl (vier beim dargestellten Beispiel) Lichtquellen, die in 90°-Zwischenräumen um ein Objektivgehäuse angeordnet sind, um Licht auf vier passende reflektierende Oberflächen zu projizieren, die zur Achse des Objektivgehäuses geneigt sind, um die Beleuchtung zu einer Fresnel-Linse zu reflektieren, die das Objektiv umgibt. Die Fresnel-Linse projiziert dann die Beleuchtung schräg auf die Oberfläche des Objektes, das untersucht werden soll.
Einer der hauptsächlichen Vorteile dieses vorbekannten Systems liegt darin, dass das Licht, das in die Fresnel-Linse reflektiert wird, durch die letztere quer zum Bildweg des Objektes gelenkt wird, das untersucht werden soll. Als Folge hieraus interferieren die schrägen Strahlen aus der Fresnel-Linse nicht mit dem Licht, das direkt vom Objekt entlang der Bildachse reflektiert wird. Obwohl diese vorbekannte Konstruktion den Vorteil hatte, dass es eine gewünschte Einstellung der Intensität jeder der vier Lichtquellen erlaubt, so bleibt dennoch die Ausrichtung und Neigung der einfallenden Beleuchtung, die auf das zu untersuchende Objekt gelenkt werden soll, starr fixiert.
Aus der Druckschrift EP 0 356 680 A1 ist eine optische Aufnahmeeinrichtung für Bildverarbeitungssysteme bekannt. Die optische Aufnahmeeinrichtung umfasst ein Objektiv, einen Bild-Signal-Wandler sowie eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung eines aufzunehmenden Objektes im Auflicht. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst mehrere im nahen Infrarotbereich emittierende Dioden, die auf zwei zur optischen Achse des Objektivs koaxialen Kreisen angeordnet sind.
Die Druckschrift DE 39 06 555 A1 beschreibt eine Auflicht-Objektbeleuchtungs-Einrichtung mit wählbarem Lichteinfallswinkel und mehreren einzelnen, schaltbaren Lichtquellen. Die Lichtquellen sind in mehreren konzentrischen Kreisen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, aus welchen das Licht mit unterschiedlichen Strahlachsen ausgestrahlt wird. Die Lichtquellen sind in mehrere Sektoren unterteilt, wobei jeder Sektor separat steuerbar ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Oberflächenbeleuchter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem durch neuartige Einrichtungen sowohl die Ausrichtung als auch die Neigung der einfaltenden Beleuchtung, die schräg auf das zu untersuchende Objekt oder Werkstück gelenkt werden soll, verstellt werden können.
Ein besonderes Ziel der Erfindung ist es, einen verbesserten Multi-Richtungs-Oberflächenbeleuchter vorzusehen, der eine Anzahl von in einem Ring und auf derartige Weise angeordnete Lichtquellen aufweist, dass der Einfallswinkel leicht und einfach durch die getrennte Energiezufuhr lediglich für bestimmte Lichtquellen eingestellt werden kann.
Ein weiteres Ziel oder ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, einen verbesserten Multi-Richtungs-Oberflächenbeleuchter zu schaffen, der eine Anzahl von selektiv anzuschaltenden Lichtquellen vorsieht, die derart in einer Reihe angeordnet sind, dass sie die Einstellung der Ausrichtung und des Einfallwinkels der dadurch erzeugten Beleuchtung ermöglichen.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden später aus der Beschreibung und der Wiedergabe der beigefügten Ansprüche offensichtlich, insbesondere in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung.
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Ein ringförmiges Lampengehäuse, das koaxial um das untere Ende eines zylindrischen Objektivgehäuses befestigt ist, enthält eine Anzahl von Lampen, die radial in Abständen in Breis-Reihen, Breis-Ringen oder Lampenringen koaxial am Objektivgehäuse angeordnet sind; hierbei stehen die Lampen innerhalb jeder Ringklammer voneinander beabstandet um die axiale Mittellinie des Objektivgehäuses. Die licht-emittierenden Enden der Lampen liegen über einem Arbeitstisch, um Strahlen des Lichtes nach unten auf das Objekt zu lenken, das auf dem Arbeitstisch liegt. Die Lampen werden durch Schaltkreise gesteuert, die selektiv betätigbar sind, um die Lampen oder Leuchten, die in etwa tortenstückförmigen Sektoren koaxial um die Mittelachse des Objektivgehäuses angeordnet sind, wahlweise anzuschalten, wobei Gruppen von Lampen in einem vorgegebenen Segment eines Lampenringes innerhalb eines besonderen Sektors eingeschaltet werden können, und wobei die Ausrichtung der sich ergebenden Beleuchtung variiert werden kann.
Die Lampen jedes Lampenringes können auch zu ihren Strahlachsen in Bezug zur Mittelachse des Objektivgehäuses geneigt sein, so daß die Neigung der projizierten Beleuchtung durch ausgewähltes Einschalten der Lampenringe variiert werden kann. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die Lampen mit ihren Achsen parallel zur Mittellinie des Objektivgehäuses befestigt und die Strahlen werden durch eine Fresnel-Linse auf ein Werkstück gelenkt. Eine bevorzugte Lampe ist auch eine licht-emittierende Diode (LED) eines Typs, die eine oberhalb ihres lichtemittierenden Endes befestigte Kollimatorlinse aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt:
1 eine Seitenansicht eines verbesserten Oberflächenbeleuchters, wobei an einem Ende eines Objektivsystems koaxial ein Lampen-Haltering befestigt ist, der in radialem Abstand eine Anzahl von kreisförmigen Reihen von Lichtquellen enthält, wobei die Einfallswinkel der Strahlen, die von diesen Lichtquellen emittiert werden, so dargestellt sind, wie sie sich zeigen, wenn sie auf ein Werkstück ausgerichtet sind, und zwar in Phantomdarstellung durch unterbrochene Linien, und wobei der Lampen-Haltering teilweise im Schnitt entlang der Linie 1-1 von 2 dargestellt ist,
2 eine Unter-Ansicht des Oberflächenbeleuchters und seines Objektivsystems, und mit einer Beleuchtung, bei der die Kreisringe der Lichtquellen wie tortenstückähnliche Sektoren aussehen.
3 eine modifizierte Form eines Oberflächenbeleuchters, wie in 1 dargestellt, wobei jedoch Teile im Schnitt dargestellt sind,
4 eine Darstellung ähnlich von 3 für eine anderes modifiziertes Ausführungsbeispiel eines Oberflächenbeleuchters,
5 ein schematisches Verdrahtungsdiagramm mit einer Möglichkeit, abgegrenzte Gruppen von Lichtquellen eines entsprechenden Beleuchtungs-Sektors selektiv einzuschalten, und
6 ein schematisches Diagramm zum Darstellen einer Art, in der die selektive Beleuchtung der Lichtquellen gesteuert werden kann.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnung durch Bezugszeichen, und zuerst auf die 1 und 2 bezeichnet 10 allgemein einen Oberflächenbeleuchter des Typs, der ein zylindrisches Objektivgehäuse 12 aufweist, das ein übliches Objektivsystem enthält (nicht dargestellt). Das untere Ende des Objektivgehäuses 12 umgibt einen mit diesem verbundenen, im wesentlichen scheibenförmigen Lampen-Haltering 14. Der Oberflächenbeleuchter 10 ist für die Befestigung in üblicher Weise oberhalb eines Arbeitstisches 16 aufgelegt, der, wie durch unterbrochene Linien in 1 angedeutet, so ausgelegt ist, daß auf ihm das Objekt oder Werkstück W aufliegt oder gehaltert wird, das geprüft werden soll.
Bei dem in den 1 und 2 sind am Lampen-Haltering 14 zweihundert Lampen L befestigt, die mit ihren inneren Enden am Lampen-Haltering 14 befestigt sind, und die an ihren äußeren, lichtemitierenden Enden vom Haltering 14 nach unten in Richtung auf einen im wesentlichen gemeinsamen Punkt innerhalb der Objektivebene und in Richtung auf den Arbeitstisch 16 Licht emittieren. Wie in 2 deutlich dargestellt ist, sind die Lampen L im Haltering 14 in fünf kreisförmigen Reihen, Ringen von Lampen oder Lampenringen koaxial zur axialen Mittellinie des zylindrischen Objektivgehäuses 12 und des Halteringes 14 angeordnet. Angrenzende Lampenringe sind in gleichen radialen Abständen zueinander angeordnet, und die zugeordneten Lampen L sind unter gleichen Winkeln zueinander im Abstand um die Achse des zylindrischen Objektivgehäuses 12 und des Lampen-Halteringes 14 angeordnet. Wie in der Zeichnung dargestellt, enthält somit der innerste Lampenring vierundzwanzig in gleichem Winkel in Abständen angeordnete Lampen L, deren lichtemittierende Enden auf einem Kreis mit dem Radius R1 zur Mittellinie des Objektivgehäuses 12 liegen. Der nächste Lampenring enthält zweiunddreißig Lampen, deren lichtemittierende Dioden in einem Radius R2 zur Mittellinie des Objektivgehäuses liegen; der nächste Lampenring enthält vierzig Lampen, die in einem Radius R3 zur Mittellinie des Objektivgehäuses angeordnet sind; der nächst-äußere Lampenring enthält 48 Lampen, deren lichtemittierende Enden auf einem Kreis liegen, der in einem Radius R4 zur Mittellinie des Objektivgehäuses 12 angeordnet ist; und der letzte oder äußerste Lampenring enthält sechsundfünfzig Lampen, deren lichtemittierende Enden auf einem Kreis mit einem Radius R5 zur Mittellinie des Objektivgehäuses liegen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2 sei bemerkt, daß das zusätzlich zur Montage in einem Lampen-Haltering 14 innerhalb kreisförmiger Lampenringe die in gleichen Abständen angeordneten Lampen L auch baumförmig in acht gleichwinklige Sektoren geteilt werden können, die als S1 bis S8 gekennzeichnet sind. Wie später erörtert, werden diese Sektoren ausgewählt, um eine selektive Beleuchtung bestimmter Lampen L in bestimmten Bereichen des Halteringes 14 zu ermöglichen, so daß die Beleuchtung von den Lichtquellen selektiv aus verschiedenen Richtungen auf ein Werkstück oder Objekt W, das untersucht wird, gelenkt werden können.
Wie beispielsweise in 5 gezeigt, werden die Lampen innerhalb des Sektors S1 durch fünf verschiedene Schaltkreise gesteuert, die mit S1-1, S1-2, S1-3, S1-4 und S1-5 bezeichnet sind. Diese Schaltkreise sind über Schalter R1S1, R2S1, R3S1, R451 und R5S1 mit einer Energieversorgung verbunden, die in 5 mit PS bezeichnet ist. Die Schalter R1S1 bis R5S1 sind in ihrer normalerweise offenen Betriebsart dargestellt. Wann immer einer dieser Schalter geschlossen wird, wo wird die Energieversorgung zum zugeordneten Schaltkreis S1-1 bis S1-5 zugeführt und setzt die zugeordneten Lampen L unter Energiezufuhr, die im Falle der Schaltkreise S1-1 alle drei Lampen L einschaltet, die parallel miteinander verbunden sind, und die im Abstand R1 von der Mittellinie des Halteringes 14 angeordnet sind. In ähnlicher Weise werden die Lampen, die durch Schaltkreise S1-2, S1-3, S1-4 und S1-5 gesteuert werden, selektiv eingeschaltet. Obwohl 5 in Verbindung mit lediglich einem Abschnitt S1 der Lampen L, die in 2 dargestellt sind, erläutert wurde, ist zu verstehen, daß sieben ähnliche Schaltkreise zum wahlweisen Einschalten der Lampen L in jedem der sieben weiteren Sektoren S2–S8 eingesetzt werden.
Beispielsweise können, wie in 6 gezeigt, die dargestellten Mikroprozessoren/Steuereinheiten zur wahlweisen Energiezufuhr an eine ausgewählte Gruppe von Lampen in jeden der Sektoren S1–S8 eingesetzt werden. In 6 sind SS1–SS8 manuell bedienbare Schalter, von denen einer oder mehrere durch eine Bedienungsperson manuell geschlossen werden können, um einen bestimmten Sektor auszuwählen, von dem bestimmte Lampen (beispielsweise eine Gruppe von Lampen) unter Energiezufuhr gesetzt werden können. SR1–SR5 bezeichnen manuell bedienbare Schalter, die selektiv geschlossen werden können, um einen bestimmten Lampenring, ein bestimmtes Segment oder eine bestimmte Gruppe von Lampen in einem bestimmten Sektor zu kennzeichnen, der oder die eingeschaltet werden sollen, wobei jede derartige Gruppe in einem der radialen Abstände R1–R5 zur Mittellinie des Halteringes angeordnet sind. Die Schalter SS1–SS8 und die Schalter SR1–SR5 sind so ausgelegt, daß sie beim Schließen ein Signal an eine Schaltmatrix senden, die allgemein in 6 mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist. Wie durch die Schaltmatrix 20 diagrammatisch dargestellt, ist das gleichzeitige Schließen oder Auswählen der Schalter SS1 und SR1 so ausgelegt, um ein Signal zu liefern, welches den Schalter R1S1 (5) schließt, um an die Gruppe von Lampen L Energie anzulegen, die in Sektor 1 unter einer radialen Entfernung R1 zur Mittellinie des Halteringes 14 angeordnet ist. offensichtlich würden, wenn alle Schalter SR1–SR5 gleichzeitig mit dem Schalter SS1 geschlossen wären, alle Lampen L im Sektor S1 eingeschaltet. Der getrennte Betrieb der Schalter SR1–SR5 zu einem Zeitpunkt, wenn der Schalter SS1 geschlossen ist, verursacht jedoch ein getrenntes Einschalten von einer oder von mehreren der fünf Gruppen von Lampen, die im Sektor 1 angeordnet sind.
Obwohl nicht im einzelnen beschrieben, ist es klar, daß ähnliche Schalteffekte durch selektive Betätigung der Schalter SS2–SS8 und die speziellen Schalter, die den gewünschten Lampenring, wie die Schalter SR1–SR5, auslösen, für jeden der übrigen Sektoren S2–S8 bewirkt werden können.
In 6 ist der Mikroprozessor/die Steuereinheit so ausgelegt, um ebenfalls die Intensität der Beleuchtung, die durch die Lampen L imittiert wird, zu steuern. Aus diesem Grund wird ein in 6 mit IC bezeichneter Schaltkreis durch die Steuereinheit so gesteuert, um als Intensitätssteuerung zu wirken, so daß die Gesamtintensität der Beleuchtung durch die Lampen L in gewünschter Weise gesteuert werden kann. Somit ist es möglich, die Ausrichtung der Beleuchtung um das Objekt, das überprüft werden soll, zu steuern, wenn man einen Lampenring, wie in 1 und 2 gezeigt, einsetzt und durch Einrichtungen, wie in 5 und 6 gezeigt, steuert.
Um zusätzlich ein Variieren der Ausrichtung der Beleuchtung auf das zu untersuchende Objekt zu ermöglichen, ist es zusätzlich möglich, den Neigungswinkel der Beleuchtung, die auf ein Objekt gerichtet wird, zu variieren. Obwohl beispielsweise, wie in 1 gezeigt, jeder der fünf kreisförmigen Lampenringe, welche das Objektivgehäuse 12 umgeben, radial in einem unterschiedlichen Abstand zur Mittellinie des Objektivgehäuses angeordnet ist, sind die axialen Mittellinien A1–A5 der fünf Lampenringe in verschiedenen Winkeln zur axialen Mittellinie des Objektivgehäuses geneigt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sei bemerkt, daß der Einfallswinkel für den Lichtstrahl der auf der axialen Mittellinie oder Achse A1 zentriert ist, am geringsten ist, und für den Strahl, der entlang der Achse A5 übertragen wird, am größten ist. Auf diese Weise ist es durch getrenntes Einschalten der Lampen L in jeder der Lampenringe R1–R5 möglich, den Einfallwinkel der Beleuchtung, die auf das Werkstück oder Objekt W gerichtet ist, zu variieren. Bei dem Ausführungsbeispiel von 1 ist es daher möglich, selektiv sowohl die Ausrichtung als auch die Neigung des auf das Werkstück W gelenkten Lichtes zu variieren. Offenbar kann der entsprechende Neigungswinkel der Beleuchtung, die auf das Werkstück W durch die Lampen L innerhalb eines entsprechenden Lampenringes entsprechend R1, R2, R3, R4 oder R5 gelenkt wird, so variiert werden, wie es gewünscht ist, und zwar einfach durch Befestigen der zugeordneten Lampen L innerhalb des Halteringes 14 auf eine Weise, daß die Achsen der Lichtstrahlen, die von den Lampen emittiert werden, den gewünschten Einfallswinkel zum Werkstück oder Objekt bilden, das untersucht werden soll.
Bei nunmehriger Bezugnahme auf das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel, wobei für die Bezeichnung der Elemente Bezugszeichen ähnlich denjenigen beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, bezeichnet 30 allgemein einen modifizierten Oberflächenbeleuchter, bei dem die fünf kreisförmigen Lampenringe, wiederum durch die Bezeichnungen R1 bis R5 gekennzeichnet, im Gehäuse 14 befestigt sind, wobei sich ihre Achsen A1 bis A5 parallel zur Achse des Objektivgehäuses 12 erstrecken, anstatt in Bezug hierzu geneigt zu sein. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die Lampen L einfach in einer gemeinsamen Ebene innerhalb des Lampen-Halteringes 14 befestigt werden können. Ein zusätzlicher Unterschied bei diesem Ausführungsbeispiel besteht darin, daß der modifizierte Oberflächenbeleuchter 30 eine ringförmige Fresnel-Linse 32 aufweist, die unterhalb der unteren lichtemittierenden Enden der Lampen L und koaxial zum Objektivgehäuse 12 befestigt sind. Die Fresnel-Linse 32, die vom Typ sein kann, wie er im oben-wähnten US-Patent 4,567,551 beschrieben ist, ist um ihre äußere Umfangsfläche herum am unteren Ende einer kreisförmigen Ringklammer 33 befestigt, deren oberes Ende mit der äußeren Umfangsfläche des Lampen-Halteringes 14 verbunden ist, so daß die Linse 32 unterhalb und in einjustierter Lage zu den Lampen L innerhalb des Oberflächenbeleuchters 30 gelagert ist. Wie im US-Patent 4,567,551 erwähnt, kann die Linse 32 aus zwei identischen, ringförmigen Kunststoff- oder Glaselementen mit seitlichen Nuten, die miteinander verbunden, wie zusammenzementiert, sein können, bestehen. Bei diesem Aufbau lenkt die Fresnel-Linse 32 die Beleuchtung von den zahlreichen Lampen L innerhalb des Oberflächenbeleuchters 30 zurück und nach unten, gemäß 3 in Richtung auf ein Objekt oder Werkstück (nicht gezeigt), das darunter auf eine Weise ähnlich der in 1 dargestellten positioniert würde.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel bezeichnet 40 allgemein eine andere Art eines Oberflächenbeleuchters, der einen Lampen-Haltering 14 in Form eines Lampen-Haltegehäuses aufweist, wiederum koaxial am Objektivgehäuse 12 im Anschluß an dessen unteres Ende befestigt ist und eine Vielzahl von Lampen L enthält, die innerhalb des Lampen-Halteringes 14 in einer Weise ähnlich derjenigen in 3 gezeigten montiert sind, das heißt, daß sich die axialen Mittellinien ihrer Strahlen parallel zur Achse des Objektivgehäuses 12 erstrecken. Ebenfalls ist wie bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Ringklammer 43 an ihrem oberen Ende koaxial um die äußere Umfangsfläche des Lampen-Halteringes 14 befestigt, springt axial nach unten unterhalb des Halteringes 14 vor, und weist eine an ihrem unterem Ende befestigte Fresnel-Linse 32 auf. Innerhalb der Ringklammer 43 ist zwischen Fresnel-Linse 32 und den unteren Enden der Lampen L ebenfalls ein ringförmiges Diffusionselement in Form einer Diffusionsscheibe 44 angeordnet, die in einer Ebene in einem geringen Abstand oberhalb und parallel zur Linse 32 sowie geringfügig unterhalb der unteren Enden der Lampen L innerhalb des Oberflächenbeleuchters 40 liegt. Der Vorteil der Verwendung des in 4 gezeigten Diffusionselementes liegt darin, daß es die auf das Werkstück (nicht dargestellt) gelenkte Beleuchtung sowohl winkelmäßig als auch räumlich gleichförmiger macht.
Eine der in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bevorzugt eingesetzten Typen der Lampen L ist die als lichtemittierende Diode (LED) bekannte Lampe, die eine Kollimatorlinse aufweist, die oberhalb des Ausgangsendes der Lampe eingeschmolzen ist, das heißt das Ende der Lampe L ist gegen das Werkstück W gerichtet, wie im Ausführungsbeispiel von 1 gezeigt, und entsprechend zu den unteren Enden der Lampen L, wie in den 3 und 4 gezeigt. Jede Lampe dient auf diese Weise als Quelle von im wesentlichen kollimiertem Licht mit einer kleinen Winkelaufweitung zur axialen Mittellinie des Lichtstrahles, beispielsweise in der Größenordnung von 7°. Bei denjenigen Ausführungsbeispielen, in welchen die Fresnel-Linse eingesetzt wird, werden diese Strahlen durch die Fresnel-Linse auf die Objektivebene (die Ebene des Werkstückes) zurückgelenkt und fokussiert. LED's der beschriebenen Art werden von Hewlett Packard unter der Bezeichnung HLMA-CH00/-CL00 zum Verkauf angeboten.

Claims

Oberflächenbeleuchter zum Beleuchten eines Objektes (W), umfassend: ein erstes Gehäuse (12) mit einer axialen Bohrung; ein zweites Gehäuse (14), welches das erste Gehäuse (12) daran angrenzend umgibt; eine Anzahl von Lichtquellen (L); eine Einrichtung, die geeignet ist, durch die Bohrung hindurch ein Bild des Objektes (W) in eine vorgegebene Position über ein Ende des ersten Gehäuses (12) hinaus zu projizieren; wobei die Lichtquellen (L) innerhalb des zweiten Gehäuses (14) in Abständen zueinander in Kreisringen (A1–A5), die das erste Gehäuse (12) koaxial zu der Bohrung umgeben, montiert sind; wobei die Lichtquellen (L) bei Energiezufuhr betreibbar sind, um einen Lichtstrahl gegen das Objekt (W) zu lenken, das in einer vorgegebenen Position angeordnet ist; wobei die Kreisringe (A1–A5) in gleichen radialen Abständen zueinander angeordnet sind; wobei die Anzahl an Lichtquellen (L) von einer minimalen Anzahl an Lichtquellen (L) für den radial innersten der Kreisringe (A1) bis zu einer maximalen Anzahl an Lichtquellen (L) für den radial äußersten der Kreisringe (A5) gleichmäßig ansteigt.
Oberflächenbeleuchter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuereinrichtungen (S1, R1–R5, PS), die geeignet sind, die Ausrichtung der Beleuchtung, welche durch die Lichtquellen (L) auf das Objekt gerichtet wird, durch selektives Einschalten der Lichtquellen (L) zu steuern, wobei die Steuereinrichtungen (S1, R1–R5, PS) eine Anzahl von elektrischen Schaltkreisen (S1-1–S1-5) aufweisen, wobei jeder der Schaltkreise (Si-1–S1-5) Schalteinrichtungen (R1S1–R5S1) umfasst, wobei jeder der elektrischen Schaltkreise (S1-1–S1-5) eine bestimmte Anzahl von anliegenden Lichtquellen (L) innerhalb jedes der Kreisringe (A1–A5) steuert und wobei die Schalteinrichtungen (R1S1–R5S1) selektiv betätigbar sind, um in einer oder in mehreren der Kreisringe (A1–A5) die anliegende Anzahl von Lichtquellen (L) in gesteuerter Weise einzuschalten.
Oberflächenbeleuchter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte minimale und die bestimmte maximale Anzahl von anliegenden Lichtquellen (L) in einem Kreisring (A1–A5) für jeden der Schaltkreise (S1-1–S1-5) dieselbe ist.
Oberflächenbeleuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtungen (S1, R1–R5, PS) Schaltereinrichtungen (SR1–SR5, SS1–SS8) umfassen, die mit dem angeführten Schaltkreis (S1-1–S1-5) verbunden und selektiv betätigbar sind, um die Kreisringe (A1–A5) der Lichtquellen (L) in jeder der Mehrzahl von im allgemeinen tortenstückförmigen Sektoren (S1–S8) einzuschalten.
Oberflächenbeleuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Lichtquellen (L) innerhalb des zweiten Gehäuses (14) so befestigt ist, dass die Achse des ausgesandten Lichtstrahls zur axialen Mittellinie der Bohrung innerhalb des ersten Gehäuses (12) geneigt ist, wobei die Lichtstrahlen aus den Lichtquellen (L) schräg auf das Objekt (W) gelenkt werden, das in der vorgegebenen Position angeordnet ist.
Oberflächenbeleuchter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der Kreisringe (A1–A5), deren Lichtquellen (L) Lichtstrahlen aussenden, deren Achsen unter dem gleichen Winkel zur Mittellinie der Bohrung des ersten Gehäuses (12) geneigt sind, und dass der Neigungswinkel der Achsen der durch die Lichtquellen (L) jeder der Kreisringe (A1–A5) ausgesandten Lichtstrahlen oder Lichtbündel vom Neigungswinkel der Achsen der von den Lichtquellen (L) der anderen Reihen ausgesandten Lichtstrahlen differiert.
Oberflächenbeleuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Lichtquellen (L) im zweiten Gehäuse (14) so befestigt ist, dass die Achse des von ihr ausgesandten Lichtstrahles sich parallel zur axialen Mittellinie der Bohrung erstreckt, und dass eine Fresnel-Linse (32) innerhalb des zweiten Gehäuses (14) in einem Abstand vor den Lichtquellen (L) befestigt ist, so dass die von den Lichtquellen (L) ausgesandten Lichtstrahlen durch die Fresnel-Linse (32) hindurchgehen, wenn sie in Richtung zu dem Objekt (W) in der vorgegebenen Position gelenkt werden.
Oberflächenbeleuchter nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Licht-Diffusionselement (44), das zwischen den Lichtquellen (L) und der Fresnel-Linse (32) angeordnet ist.
Oberflächenbeleuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (L) lichtemittierende Dioden sind, deren lichtemittierende Enden aus dem zweiten Gehäuse (14) heraus ausgerichtet sind, um Lichtstrahlen zum Objekt (W) in der vorgegebenen Position zu lenken.
Oberflächenbeleuchter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede der lichtemittierenden Dioden eine Kollimatorlinse ausweist, die über ihrem lichtemittierenden Ende montiert ist.
Oberflächenbeleuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (L) in jeder der Kreisringe (A1–A5) um die axiale Mittellinie der Bohrung in gleichen Winkeln zueinander angeordnet sind.