DE2355315A1

DE2355315A1 - Vorrichtung zur steigerung der lichtausbeute und leuchtdichte der lichtquelle in einem optischen linsensystem

Info

Publication number: DE2355315A1
Application number: DE19732355315
Authority: DE
Inventors: Jun German Gresser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1973-11-06
Publication date: 1975-05-15

Description

German Gresser 8700 WÜRZBÜRG Garteitetraße 15

An das

Deutsche Patentamt

8" MÜNCHEN 2 Λ Würzburg,den 6. 11,1973

Zweibrückenstr. 12

Betreff: Zusatzpatentanmeldung zu P 22 44 748. 9 sowie Gebrauchsmusteranmeldung einer "Vorrichtung zur Steigerung der Lichtausbeute und Leuchtdichte der Lichtquelie in einem optischen Linsensystem¹¹.'

Ich beantrage hiermit die Erteilung eines Zusatzpatentes zur Hauptpatentanmeldung P 22 44 748. 9, sowie eines Gebrauchsmusters für die nachfolgend beschriebene Erfindung.

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen in einem optischen Linsensystem mit Lichtquelle und Bildträger, zur Abbildung auf einer Projektions-(Bild-) fläche, insbesondere eineni Licht-Linienprojektor (Schnittkanten-Richt^rgerät) für Einsatz bei hellem Tageslicht verwendbar, insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die von der Lichtquelle,des Gerätes ausgestrahlte Lichtstärke bzw. die Lichtstromdichte auf der Bildfläche und hierbei diese insbesondere auf der gesamten Länge der Bildmittelachse konzentriert und zum Zwecke der optimalen Sichtbarmachung auf ein Maximum gesteigert wird. _v

Grundsätzlich bestehen drei Möglichkeiten, die Leuchtdichte des Projektionsstrahles zu steiger'.η: . γ

1.) Verwendung einer leistungsfähigeren Lichtquelle, die eine erhöhte Lichtleistung aufweist.
2.) Verbesserung des Lichtdurchsatzes durch die Linsen durch Verringerung

der Lichtverluste. . . ·

3.) Kombination von 1 und 2.

Zu 1..· Hierbei sind Grenzen gesetzt durch die der Watt-Zahl kongruenten Hitzeentwicklung der Lichtquelle und der damit verbundenen Gefahr der Überhitzung und Beschädigung der Linsen, insbesondere der der Lichtquelle nächsten, sogenannten Asphäre und anderer Teile des Gerätes.. ■.' "

Zu 2. : Hierbei sind ungewöhnliche Verbesserungen möglich durch den unten beschriebenen Spezial-Reflektor sowie durch Verwendung besonders gest alteter oder besser geeigneter Lichtquellem

Das "Schnittkänten-Einrichtgerät" muß entsprechend seinem Verwendungszweck haupsächlich bei hellem Kunst-oder Tageslicht eingesetzt werden. Als weitere Erschwernis der Sichtbarkeit der.Lichtlinie auf dem Werkstück tritt hinzu, daß die Werkstücke häufig eine dunkle,-polierte Oberfläche aufweisen, die von Wasser benetzt ist. Dadurch ist das Licht des Schnittkanten-Einrichtgerätes infolge Absorption und Reflexionen sehr schlecht sichtbar, was dessen Tauglichkeit für den beabsichtigten Zweck •sehr einschränkt oder sogar zum Teil unmöglich macht. · ' -

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Zusatznatentanmeldung zu P 22 44 748. 9 "Vorrichtung zur Steigerung «Jer Lichtausbeute.." von G.Cres-ser 87 Würzburg Gartenstraße 15

Die hier vorliegende Erfindung hat verschiedene, optimale Lösungsvorschläge zur Erhöhung der Leuchtdichte des Lichtstrahles und einer dadurch wesentlich verbesserten Sichtbarkeit der· Lichtlinie auf dem Werkstück (Bildfläche). 1.) Verwendung leistungsfähigerer Lichtquellen. Zum Beispiel Lichtbogenlampen (Entladungslampen) jedoch insbesondere Metall-Halogen-Dampf lampen mit Vorsch· altgerät. Diese Lichtquelle zeichnet sich durch relative Preisgünstigkeit, kleine Dimensionen, hohe Lichtleistung im Verhältnis zur Wattzahl und reletiv niedriger Hitzeabstrahlung aus. Außerdem, unterscheidet sich das Farbspektrum dieser Art Lichtquellen vom üblichen Kunstlicht und vom Tageslicht, was ebenfalls der Sichtbarkeit zugut ekommt. 2.) Es besteht weiterhin erfindungsgemäß die Möglichkeit, die Leuchtdichte zu erhöhen, durch Verwendung von Halogenlampen mit üblichem Glühfaden, die jedoch insbesondere eine gerade Wendel als lichtabstrahlende η Glühfaden haben, wobei diese Wendel vorzugsweise in der Länge identisch mit dem Durchmesser der Ashpären-Linse ist. ( Derartige Halogenlampen finden z. B. in sog. Fotoaufnahmelampen bzw. -leuchten Verwendung). Diese zweiseig gesockelten Lampen mit gerader Glühwendel haben den Vorteil, daß sie die Lichtstrahlen zwar ebenfalls im 360 Grad Raumwinkel aussenden, dies jedoch auch linear entsprechend der Lan ge'der Wendel. Das erbringt für das Schnittkanten-Richtgerät den Vorteil, daß sich die Lichtintensität gerade auf den Teil der Optik (vertikale Mittellinie) konzentriert, wo sie benötigt wird.

Die Lichtabstrahlung wird also bewußt nicht "punktförmig" sondern als "Brennachse" gewählt. Diese Brennachse deckt sich mit der für die Abbildung der Lichtlinie allein wesentlichen Mittellinie des Linsensystems. Desgleichen wird der Reflektor nicht als Parabolspiegel, sondern als ellipsoider Hohlspiegel konstruiert, wob' ei in der 1. Brennachse (als vertikale Aneinanderreihung von Ellipsenbrennpunkten) der Lichtquellen-Glühfaden steht, während die 2. Brennpunktachse des ellipsoiden Hohlspiegels sich genau mit der vertikalen Mittellinie der Asphärenlinse deckt, wodurch ein optimaler Raumwinkel der Lichtq-auellenabstrahlung erfaßt und durch die Mittelachse des Linsensystems hindurchprojiziert wird. Im Gegensatz zu einer punkfförmigen Lichtquelle mit Parabolspiegel, die höchstens einen Raumwinkel von 20 Grad durch die Mittelachse projiziert, werden durch die oben beschriebne Methode 270 Grad erfaßt, was die Lichtintensität und damit die Leuchtdichte der projizie' rten Linie exorbitant erhöht.

3.) Als weitere erfindungsmäßige Vorrichtung zur erhöhung der Lichtausbeute und besseren Sichtbarkeit der Licht-Linie dient ein sogenannter "asymmetrischer Glühfaden"der Lichtquelle. Dieser gleicht die durch die meist notwendige schräge Positionierung- des Schnittkanten-Richtgerätes verursachten Lichtverluste aus,die durch die verschiedenen Entfernungen der Bildanfangs-von den Bild end punkten zum Objektiv entstehen.

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Zusatzpatentanmeldung zu P 22 44 748.9 "Vorrichtung zur Steigerung der Lichtausbeute..*¹; ^or> German Gresse^ 87 Würzburg Gartenstr. 15

Der asymmetrische Glühfaden strahlt durch kontinuierliche Dimensionsänderuncg kontinuierlich steigend, den Erfordernissen entsprechend angepaßt, eine höhere Lichtleistung aus, um dadurch den Lichtabfall und die daraus folgende schlechtere Sichtbarkeit der Licht-Linie zu beseitigen.

4.) Erhöhte Lichtstromdichte auf der Bildfläche ist weiterhin durch stärkere Lichtquellen, die entsprechend ihrer. Leistungsaufnahme einen höheren Lichtstrom aussenden,möglich.dies..ist jedoch durch die ebenfalls stei~ gende Hitzeentwicklung der Lichtquelle begrenzt. Eine derartige Lichtleistungssteigerurig kann über die üblichen bekannten Maßnahmen hinaus erfindungsgemäßdurch die im folgenden beschriebenen Vorrichtungen bewerkstelligt werden.

1.) Verwendung von Lichtquellen, die bei gleicher Leistungsaufnahme und entsprechender Wärme ab strahlung eine höhere Lichtleistu ng abgeben. Wie z. B. Metall-Hälogen-Dampflampen, die vorzugsweise so eingebaut sind, daß der zwischen den Elektroden entstehende Lichtbogen vertikal, das heißt, exakt in der Brennachse de s ellipsoiden Hohlspiegels steht. .;."■■" "'"■,..-■"■

2.) Durch verbesserten Wärmeschutz des Linsensystems und insbesondere der der Lichtquelle am nächsten angeordneten Asphären-Linse, ist eine starke Erhöhung der Watt-Zahl (Leistungsaufnahme) der Lichtquelle und entsprechender Lichtausbeute möglich.*

Im folgenden werden drei grundsätzliche Wärmeschutzmaßnahmen beschrieben. 1.) Anordnung eines wärmereflektierenden Bleches zwischen der Asphäre und der Lichtquelle mit nur schmalem lichtdurchlässigem Schlitz, dadurch wird ein Kühlluftkanal geschaffen zwischen dem Wärme schutzblech und der Asphäre.

2.) Verwendung von hochhitzebe ständigem Glasmaterial zur Her stellung der Linsen (z.B.Quarzglas) und insbesondere der Asphäre. 3.) Einbau einer Trennwand im Gehäuse an der Asphärenvorderseite zur Lichtquelle hin, und Verwendung eines zweiten Kühlgebläses vor der Trennwand zur Kühlung der Linsen, wobei das erste Gebläse nur auf den Kühlluftbedarf der Lichtquelle und deren Sockel ausgelegt ist. 4.) Kombination aller o.g. Maßnahmen,unter Berücksichtigung des Kostenfaktors . . "

fAuf Blatt 1 sind die wesentlichen Unterschiede im Raumerfassüngswinkel der Lichtstrahlen und dem unterschiedlichen Strahlengang bei konventioneller Lichtquelle und Reflektor gegenüber stabförmiger Lichtquelle mit ellipsoidem Hohlreflektor prinzipmäßig dargestellt. Hierbei ist genannt: Abb.l: Lichtquelle (punktförmig) (1), Parabolreflektor (2), Asphärenlinse (3). Abb. 2: Vertikal stehende, stabförmige Lichtquelle (la), ' <:· "ElHpsoider Hohlreflektor (2a), Aspharenlinse (3).

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B-O 9:8 2.0/09 0.9.

Claims

Zusatzpatentanmeldung zu P 22 44 7Ί3. S "Vorrichtung zur Steigerung der Lichtausbeute. . . '"von German Gresser 87 .Würzburg, Gartenstr. 15 Patentansprüche:

1.) Vorrichtung in einem optischen Linsensystem mit Lichtquelle und Bildträger, zur Abbildung auf einer Projektions-(Bild-)flache, insbesondere einem Licht-Linien-Projektor(Schnittkanten-Richtgerät) für Einsatz bei hellem Tages-oder Kunstlicht verwendbar, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Lichtquelle des Gerätes ausgestrahlte Lichtstärke bzw. die Lichtstromdichte auf der Bildfläche und hierbei diese insbesondere auf der gesamten Länge der Bildmittelachse konzentriert und zum Zwecke der optimalen Sichtbarmachung der Licht-Linie auf ein Maximum gesteigert wird.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine stabförmige, zweiseitig gesockelte Halogenlampe mit linearem -Glühdraht oder nahezu linearer Glühwendel verwendet wird (z. B. Fotoaufnahmelampen) wob· d die Länge des Glühdrahtes oder -wendel vorzugsweise dem Durchmesser der der Lichtquelle nächstliegenden (Äsphären-) Linse entspricht.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und insbesondere 2, dadurch gekennzeichnet, •daß die Lichtquelle einseitig gesockelt ist und einen linearen Glühfaden !(-wendel) mit vorzugsweise einer dem Asphärendurchmesser entsprechender Länge hat.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühwendel (-faden) der Lichtq uelle stetig asymmetrisch dimensioniert ist, wodurch die Leistungsaufnahme und folglich die Lichtabstrahlung von einem Ende zum anderen des Glühfadens stetig steigt, die Lichtabstrahlung also ebenfalls asymmetrisch erfolgt.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ellipsoider Hohlreflektor verwendet wird, wobei die Länge der ersten Brennpunktachse ( vertikale Aneinanderreihung von Ellipsenbrennpunkten) vorzugsweise dem Durchmesser der Asphären-Linse entspricht und die zweite • Brennpunktachse sich in der vertikalen Mittellinie der planen Asphärenvorderseite befindet.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und insbesondere 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Glühwendel der Lichtquelle sich i η der ersten Brennpunktachse des ellipsoiden Hohlreflektor s befindet. 7.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dacUurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle geeignete Lichtbogenlampen, insbesondere sogenannte Metall-Halogen-Dampf lampen mit Vorschaltgerät Verwendung finden, wobei insbesondere die Brennstellung der Lampe so gewählt wird,daß sich die Lichtbogenachse mit der ersten Brenn achse des ellipsoiden Hclilreflektors deckt. 8.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch nachgenannte , einzelne oder kombinierte Maßnahmen konstruktiver Art ein verbesserter Wärmeschutz der Linsen erfolgt, sodaß die Verwendung leistungsfähiger er Lichtquellen mit ensprechend höherer Hitzeentwicklung verwendet werden können.

a.) Einbau eines wärmeabweisenden Bleches mit schmalem Lichtspalt als Kühlluftkanal zwischen Lichtquelle und Asphären-Linse. . .

b.) Verwendung hochhitzebeständigen Glasmaterials zur Herstellung der Linsen,insbesondere der Asphären-Linse (z.B. Quarzglas).

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Zusatzpatentanmel.duri,! zu P 22 44 74Π. 9 "Vorrichtung zur Steigerung der JLichtausbeute. .. "von: GeivnariGresser 87 Würzburg Gartenstr. 15

Paten^c"tansprüche Fortsetzung:

c.) Einbau einer Trennwand im Gerätegehäuse zwischen Linsensystera und Lichtquelle, sowie Verwendung, einest, Ventilators zur getrennten Kühlung von Linsensystem.und Lichtquelle sowie Erhöhung des Kühlluftdurchsatzes.

Anlagen: Erfindernennung

Ein Blatt Zeichnungen

(German Gresser)

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