DE102013217709A1 - Lighting device and digital profile projector - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (03) insbesondere zur Verwendung in einem Profilprojektor (01) und einen digitalen Profilprojektor mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst schichtweise angeordnet eine lichtundurchlässige Hintergrundschicht (07); eine Emissionsschicht (08) mit einem darauf angeordneten Leuchtmittel zur Emission von Beleuchtungslicht; eine Streuschicht (11) zur Homogenisierung des von der Emissionsschicht (08) emittierten Beleuchtungslichtes und mindestens einen ersten optischen Winkelfilter (12) zur Filterung des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes in einer ersten Richtung.The invention relates to a lighting device (03) in particular for use in a profile projector (01) and a digital profile projector with such a lighting device. The illumination device comprises, arranged in layers, an opaque background layer (07); an emission layer (08) having a lighting means arranged thereon for emitting illumination light; a scattering layer (11) for homogenizing the illumination light emitted by the emission layer (08) and at least one first optical angle filter (12) for filtering the angle of incidence of the illumination light in a first direction.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung und einen digitalen Profilprojektor mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung.The invention relates to a lighting device and a digital profile projector with such a lighting device.

Ein Profilprojektor ist eine Anordnung zur Darstellung und insbesondere zur Vermessung der Dimensionen bzw. der zweidimensionalen Geometrie von meist technischen Objekten. Dabei ist meist nicht nur das reine Schattenbild von Interesse, sondern es sollen auch transparente oder halbtransparente Objekte mit guter Qualität projizierbar sein.A profile projector is an arrangement for displaying and in particular for measuring the dimensions or the two-dimensional geometry of mostly technical objects. In this case, not only the pure shadow image is of interest, but also transparent or semitransparent objects with good quality should be projectable.

Ein Profilprojektor umfasst im Allgemeinen eine helle Lichtquelle und ein Projektionsobjektiv zur Abbildung einer Silhouette eines Objektes, das sich zwischen Lichtquelle und Objektiv befindet, auf einer Projektionsfläche.A profile projector generally includes a bright light source and a projection lens for imaging a silhouette of an object located between the light source and the lens on a projection surface.

Die Projektionsfläche ist ein Anzeigegerät oder ein Aufnahmegerät. Bei einem digitalen Profilprojektor ist das Aufnahmegerät ein digitaler Bildsensor.The projection surface is a display device or a recording device. For a digital profile projector, the capture device is a digital image sensor.

Zu Generierung der Schattenbilder wird in der Regel eine kollimierte (telezentrische) oder eine diffuse (Lambertsche) Beleuchtung verwendet.To generate the shadow images, usually a collimated (telecentric) or a diffuse (Lambertian) illumination is used.

Bei einer kollimierten Beleuchtung wird das Beleuchtungslicht stark parallelisiert bzw. in einem sehr engen Winkelraum ausgerichtet.In the case of collimated illumination, the illumination light is strongly parallelized or aligned in a very narrow angular space.

Ein digitaler Profilprojektor mit einer solchen kollimierten Beleuchtung wird beispielsweise inJP 4132308 B2 beschrieben (3). Hiermit wird das Licht von einer LED durch eine Streuscheibe homogenisiert. Um einen hohen Kollimationsgrad zu realisieren, wird eine Blende eingesetzt, welche an der Fokusebene der Kollimatorlinse steht. Ein Nachteil dieser Anordnung ist, dass die Apertur bzw. der Durchmesser der Kollimatorlinse mindestens genau so groß sein muss wie das Messfeld. Demgemäß muss hierfür eine Große und vergleichsweise teure Linse eingesetzt werden. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ist, dass wegen der Positionierung der Blende auf der Fokusebene der Kollimatorlinse eine große Baulänge der Beleuchtungsvorrichtung erforderlich ist.A digital profile projector with such a collimated illumination is used, for example, in JP 4132308 B2 described ( 3 ). This homogenizes the light from an LED through a diffuser. In order to realize a high degree of collimation, a diaphragm is used, which is located at the focal plane of the collimator lens. A disadvantage of this arrangement is that the aperture or the diameter of the collimator lens must be at least as large as the measuring field. Accordingly, a large and relatively expensive lens must be used for this purpose. Another disadvantage of this arrangement is that because of the positioning of the aperture on the focal plane of the collimator lens a large length of the lighting device is required.

Aus derDE 1 041 266 B ist ein Profilprojektor für Durch- und Auflichtbeleuchtung mit kollimierter Beleuchtung bekannt, welche ebenfalls eine große Baulänge besitzt.From the DE 1 041 266 B is a profile projector for transmitted and incident illumination with collimated lighting known, which also has a large overall length.

DieUS 7 659 574 B2 beschreibt eine kompakte diffuse Beleuchtungseinrichtung beispielsweise für automatisierte optische Werkstückkontrolle (machine vision). Die Beleuchtungseinrichtung umfasst Halbleiterdioden, die als Dies auf einem Substrat angeordnet und mit diesem verkapselt sind. Das Substrat selbst oder eine Schicht auf dem Substrat dient vorzugsweise als Diffusor. Eine Deckschicht wirkt homogenisierend. Eine solche diffuse Beleuchtung liefert kontrastarme Schattenbilder bei Kanten transparenter oder teilweise transparenter Objekte.The US Pat. No. 7,659,574 B2 describes a compact diffuse illumination device, for example for automated optical workpiece control (machine vision). The illumination device comprises semiconductor diodes, which are arranged as dies on a substrate and encapsulated with it. The substrate itself or a layer on the substrate preferably serves as a diffuser. A cover layer has a homogenizing effect. Such diffuse illumination provides low-contrast silhouettes on edges of transparent or partially transparent objects.

Weiterhin ist aus derUS 7 513 668 B1 beispielsweise für Anzeigegeräte (Head-up-Displays) eine sehr flach bauende kollimierte Beleuchtungsvorrichtung bekannt, bei welcher ein LED-Array mit einem Mikrolinsen-Array kombiniert wird. Die Beleuchtung ist allerdings nicht über das gesamte Beleuchtungsfeld homogen, da die Pupillenränder der Mikrolinsen eine lokale Variation der Helligkeit bzw. der Lichtausbreitungsrichtung verursachen, was bei der Auswertung von Schattenbildern (Silhouetten) zu Artefakten führen kann.Furthermore, from the US Pat. No. 7,513,668 B1 For example, for display devices (head-up displays) a very flat-built collimated lighting device is known in which an LED array is combined with a microlens array. However, the illumination is not homogeneous over the entire illumination field, since the pupil edges of the microlenses cause a local variation of the brightness or the light propagation direction, which can lead to artifacts when evaluating silhouettes.

Für einen hohen Kollimationsgrad werden hier LED’s mit sehr kleinen Emissionsflächen (etwa 10 × 10 µm²) benötigt, was die Beleuchtungsstärke wieder stark limitiert.For a high degree of collimation LED's with very small emission areas (about 10 × 10 μm² ) are needed here, which again limits the illuminance strongly.

Im Mittelpunkt der Erfindungsmeldung steht eine kompakte und kosteneffiziente Beleuchtung, welche die Generierung von Schattenbildern auch von transparenten oder halbtransparenten Objekten mit besonders hohem Kontrast ermöglicht.The focus of the invention is a compact and cost-efficient lighting, which allows the generation of shadow images of transparent or semi-transparent objects with very high contrast.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte lichtstarke Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die kollimiertes und homogenes Licht erzeugt. Eine Teilaufgabe der Erfindung besteht darin, einen Profilprojektor mit einer kontrastreichen Darstellung und kompakter Bauform bereit zu stellen.The invention has for its object to provide a compact high-intensity lighting device that generates collimated and homogeneous light. A sub-task of the invention is to provide a profile projector with a high-contrast display and compact design.

Die Aufgabe wird mit einer Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Profilprojektor mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.The object is achieved with a lighting device with the features of claim 1 and with a profile projector with the features of claim 9.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine lichtundurchlässige Hintergrundschicht (Basisschicht) auf der eine Emissionsschicht angeordnet ist.An illumination device according to the invention comprises an opaque background layer (base layer) on which an emission layer is arranged.

Die Emissionsschicht umfasst ein Leuchtmittel zur Emission von Beleuchtungslicht.The emission layer comprises a light source for emitting illumination light.

Auf der Emissionsschicht ist eine Streuschicht vorgesehen, durch welche das Beleuchtungslicht homogenisiert wird.On the emission layer, a scattering layer is provided, through which the illumination light is homogenized.

Auf der Emissionsschicht ist ein erster optischer Winkelfilter angeordnet, welcher das Beleuchtungslicht hinsichtlich seines Einfallswinkels in einer ersten Richtung filtert.On the emission layer, a first optical angle filter is arranged, which filters the illumination light in terms of its angle of incidence in a first direction.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass eine kontrastreichere Beleuchtung mit einer kompakteren und preiswerter herstellbaren Beleuchtungsvorrichtung erzielt werden kann, da auf große und teure Kollimatorlinsen komplett verzichtet werden kann. Eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist damit auch zur Verwendung als Durchlichtbeleuchtung in einem Mikroskop, insbesondere in einem Stereomikroskop, geeignet. The advantages of the invention can be seen in particular in the fact that a higher-contrast illumination can be achieved with a more compact and inexpensive producible illumination device, since large and expensive collimator lenses can be completely dispensed with. A lighting device according to the invention is therefore also suitable for use as transmitted light illumination in a microscope, in particular in a stereomicroscope.

Der erste optische Winkelfilter ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Schichtsystem, welches eine Lamellenschicht umfasst. In der Lamellenschicht sind mehr als zwei Lamellen parallel zueinander angeordnet. Dabei erstreckt sich eine Lamellenbreite im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Lamellenschicht und eine Lamellenlänge erstreckt sich in Richtung der Schichtebene, bzw. parallel zu dieser. Durch die vorzugsweise lichtabsorbierenden Lamellen wird die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichtes in eine Richtung eingeschränkt. Der Propagations- bzw. Beobachtungswinkel hängt von der Auswahl der Abstände und der Geometrie der Lamellen ab. Durch die gezielte Auswahl dieser Parameter ist es möglich, den Kollimationsgrad der Beleuchtungsvorrichtung zu beeinflussen.In a particularly preferred embodiment, the first optical angle filter is a layer system which comprises a lamellar layer. In the lamellar layer more than two fins are arranged parallel to each other. In this case, a slat width extends substantially perpendicular to the plane of the slat layer and a slat length extends in the direction of the layer plane, or parallel to this. By preferably light-absorbing blades, the propagation direction of the illumination light is restricted in one direction. The propagation or observation angle depends on the selection of the distances and the geometry of the slats. The targeted selection of these parameters makes it possible to influence the degree of collimation of the lighting device.

Die Lamellenschicht ist in einer bevorzugen Ausführungsform des Winkelfilters zu jeder Seite durch eine transparente Schutzschicht bedeckt und wird gleichzeitig von diesen Schutzschichten stabilisiert und getragen.In a preferred embodiment of the angle filter, the lamellar layer is covered on each side by a transparent protective layer and at the same time is stabilized and supported by these protective layers.

Ein solcher Winkelfilter ist in der zuvor genannten bevorzugten Ausführungsform bereits zur Verwendung als Blickschutzfilter bei Monitoren und Displays bekannt und sehr kostengünstig herstellbar.Such an angle filter is already known in the aforementioned preferred embodiment for use as a privacy filter in monitors and displays and very inexpensive to produce.

Ein beispielhafter Blickschutzfilter wird von der Firma 3M als Vikuity^TM Blickschutzfilter in verschiedenen Ausführungen angeboten. Er besteht aus senkrecht verlaufenden Lamellen, die auf der Ober- und Unterseite von einer transparenten Trägerfolie getragen werden.An exemplary privacy filter is offered by the company 3M as a Vikuity^TM privacy filter in different versions. It consists of vertical slats, which are supported on the top and bottom by a transparent carrier film.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den Lamellen ca. 60 µm. Bei einer Foliendicke von ca. 600 µm entfallen 200 µm auf die Lamellenbreite und jeweils 200 µm auf die Trägerfolien. Daraus resultiert eine geometrische Abschattung bei einem seitlichen Blickwinkel von ca. 25°. Der Blick von oben ist nicht eingeschränkt.In a preferred embodiment, the distance between the slats is about 60 microns. With a film thickness of about 600 microns account for 200 microns on the lamella width and 200 microns on the carrier films. This results in a geometric shading at a lateral viewing angle of about 25 °. The view from the top is not limited.

Der erste Winkelfilter umfasst in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einen elektrooptischen oder elektroakustischen Modulator zur dynamischen Einstellung der Filtereigenschaften. Damit kann die Winkelverteilung des Lichtes je nach Anwendungsfall adaptiv angepasst werden.In a further preferred embodiment, the first angle filter comprises an electrooptical or electroacoustic modulator for the dynamic adjustment of the filter properties. Thus, the angular distribution of the light can be adapted adaptively depending on the application.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung einen zweiten optischen Winkelfilter. Dieser dient zur Filterung des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes in einer zweiten Richtung, die unterschiedlich zur ersten Richtung ist. Vorzugsweise ist die zweite Richtung etwa senkrecht zur ersten Richtung in der Ebene der Lamellenschicht, das heißt, die Längsrichtung der Lamellen der beiden Winkelfilter ist um ca. 90° versetzt.In a further preferred embodiment, the illumination device comprises a second optical angle filter. This serves to filter the angle of incidence of the illumination light in a second direction, which is different from the first direction. Preferably, the second direction is approximately perpendicular to the first direction in the plane of the lamellar layer, that is, the longitudinal direction of the lamellae of the two angle filter is offset by approximately 90 °.

Selbstverständlich könnten auch weitere Winkelfilter verwendet werden, wenn dies erforderlich ist.Of course, other angle filters could be used if necessary.

Das Leuchtmittel ist vorzugsweise ein Array aus LED’s, das hinsichtlich der Leuchtstärke und Verteilung auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt ist. Der Fachmann kann dabei die Anordnung und Anzahl der LED’s den Anforderungen entsprechend variieren und die geeignete LED auswählen. Vorzugsweise werden Weisslicht-LED’s verwendet, es ist aber ebenso möglich farbige LED’s einzusetzen.The light-emitting means is preferably an array of LEDs, which is tuned to the particular application in terms of luminosity and distribution. The expert can vary the arrangement and number of LEDs according to the requirements and select the appropriate LED. Preferably, white light LEDs are used, but it is also possible to use colored LEDs.

Eine Alternative zu einem LED-Array ist eine organische Leuchtdiode, eine OLED, welche in der geforderten Größe eingesetzt wird und sehr homogenes Licht emittiert. Eine solche OLED ist ein Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien, das sehr preiswert herstellbar ist.An alternative to a LED array is an organic light-emitting diode, an OLED, which is used in the required size and emits very homogeneous light. Such an OLED is a thin-film component of organic semiconducting materials, which can be produced very inexpensively.

Der technologische Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung kann als Schichtfolie oder auch beispielsweise mittels MEM’s (micro-electro-mechanical structures), AVT (Aufbau- und Verbindungstechnik), in LTCC-Technologie oder beispielsweise durch Halbleitertechnologien hergestellt sein. Diesbezüglich soll hier keine Einschränkung vorgenommen werden.The technological structure of the illumination device can be produced as a layered foil or also, for example, by means of MEMs (microelectromechanical structures), AVT (assembly and connection technology), in LTCC technology or, for example, by semiconductor technologies. In this regard, no restriction should be made here.

Ein erfindungsgemäßer digitaler Profilprojektor umfasst einen Leuchttisch, auf dem ein zu untersuchendes Objekt platziert werden kann. Der Leuchttisch umfasst eine zuvor beschriebene Beleuchtungseinrichtung.A digital profile projector according to the invention comprises a light table on which an object to be examined can be placed. The light table comprises a lighting device described above.

Ein Objektiv ist in einem festen oder veränderlichen Abstand zum Leuchttisch angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Objektiv als telezentrisches Objektiv ausgebildet. Hiermit werden Objekte unabhängig von ihrer axialen Position mit einem konstanten Abbildungsmaßstab abgebildet und von der Kamera erfasst.An objective is arranged at a fixed or variable distance from the light table. In a preferred embodiment, the lens is designed as a telecentric lens. With this, objects are imaged independently of their axial position with a constant magnification and captured by the camera.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Objektiv eine Ringbeleuchtungsvorrichtung. Damit können Bilder des Objektes zusätzlich mit einer Auflichtbeleuchtung erfasst werden. In einem solchen Fall wird die Rückreflektion des schräg einfallenden Lichtes der Ringbeleuchtungsvorrichtung von dem oder den Winkelfiltern stark absorbiert, wodurch das Bild des Objektes auf einem schwarzen Hintergrund erscheint. Besonders vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass dadurch der Kontrast bei schwach reflektierenden Objekten (z. Bsp. bei schwarzen Kunststoffteilen) deutlich verbessert werden kann.In a further preferred embodiment, the objective comprises a ring illumination device. Thus, images of the object can be additionally detected with a reflected light illumination. In such a case, the back reflection of the obliquely incident light of the Ring illuminator of the one or more angle filters strongly absorbed, whereby the image of the object appears on a black background. It is particularly advantageous with this embodiment that as a result the contrast can be markedly improved in the case of weakly reflecting objects (for example in the case of black plastic parts).

Das Objektiv dient der Abbildung eines Schattenbildes (Silhouette) des Objektes in einer Bildebene, in der ein Bildsensor zur Aufnahme des Schattenbildes angeordnet ist. Das Schattenbild kann weiterhin auf einem Display abgebildet werden.The objective serves to image a silhouette of the object in an image plane in which an image sensor for taking the shadow image is arranged. The silhouette can still be displayed on a display.

Zur Vermessung von bestimmten Eigenschaften des Objektes kann das aufgenommenen Schattenbild einer Bildverarbeitungseinheit in bekannter Weise zugeführt werden. Die Vermessung kann automatisiert erfolgen oder anhand von Benutzereingaben.For measuring certain properties of the object, the recorded shadow image can be supplied to an image processing unit in a known manner. Surveying can be automated or based on user input.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend der Figuren näher erläutert.A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail below the figures.

Es zeigen:Show it:

1: eine schematische Darstellung eines digitalen Profilprojektors mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; 1 : a schematic representation of a digital profile projector with a lighting device according to the invention;

2: eine schematische Darstellung einer Lamellenschicht eines Winkelfilters; 2 : a schematic representation of a lamination layer of an angle filter;

3: Abbildungen verschiedener Objekte mit kollimierter, diffuser und erfindungsgemäßer Beleuchtung. 3 : Illustrations of different objects with collimated, diffuse and inventive illumination.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines digitalen Profilprojektors01. Der digitale Profilprojektor01 umfasst einen Leuchttisch02, der mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung03 ausgerüstet ist, auf deren Aufbau später ausführlicher eingegangen wird. 1 shows a schematic representation of adigital profile projector 01 , Thedigital profile projector 01 includes a light table 02 that with a lighting device according to theinvention 03 equipped, whose structure will be discussed in more detail later.

Gegenüber des Leuchttisches02 ist ein Objektiv04 in an sich bekannter Weise derart angeordnet, dass mittels des Objektives04 ein auf dem Leuchttisch02 platziertes (nicht dargestelltes) Objekt als Schattenbild auf einem Bildsensor05 abgebildet wird. Am Umfang des Objektives04 ist optional eine Ringbeleuchtungsvorrichtung06 vorgesehen.Opposite the light table 02 is alens 04 arranged in a conventional manner such that by means of thelens 04 one on the light table 02 placed (not shown) object as a shadow on animage sensor 05 is shown. At the periphery of thelens 04 is optionally aring lighting device 06 intended.

Die Beleuchtungsvorrichtung03 ist schichtförmig aufgebaut. Sie umfasst eine lichtundurchlässige Hintergrundschicht07. Auf der Hintergrundschicht07 ist eine Emissionsschicht08 angeordnet. Die Emissionsschicht08 umfasst in der dargestellten Ausführungsform ein Array von Leuchtdioden (LED‘s)09 als Leuchtmittel. Die Leuchtdioden emittieren Beleuchtungslicht.Thelighting device 03 is layered. It comprises anopaque background layer 07 , On thebackground layer 07 is anemission layer 08 arranged. Theemission layer 08 includes in the illustrated embodiment, an array of light emitting diodes (LED's) 09 as a light source. The LEDs emit illumination light.

Auf der Emissionsschicht08 ist eine Streuschicht11 vorgesehen, mit deren Hilfe das Beleuchtungslicht homogeniert wird. Ein solche Streuschicht kann beispielsweise eine grundierte Glas- oder Plastikscheibe sein. Der Fachmann kann geeignete Oberflächen und Materialien auswählen.On theemission layer 08 is alitter layer 11 provided by means of which the illumination light is homogenized. Such a scattering layer may be, for example, a primed glass or plastic disc. The person skilled in the art can select suitable surfaces and materials.

Ein erster optischer Winkelfilter12 und ein zweiter optischer Winkelfilter13 sind übereinander auf der Streuschicht derart angeordnet, dass der Einfallswinkel des Beleuchtungslichtes vom ersten Winkelfilter12 in einer ersten Richtung und vom zweiten Winkelfilter13 in einer zweiten (von der ersten verschiedenen) Richtung gefiltert wird.A firstoptical angle filter 12 and a secondoptical angle filter 13 are arranged one above the other on the scattering layer such that the angle of incidence of the illumination light from thefirst angle filter 12 in a first direction and from thesecond angle filter 13 in a second (from the first different) direction is filtered.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Winkelfilter eine Lamellenschicht14 mit parallel verlaufenden Lamellen16 (siehe2). Ein solcher Winkelfilter kann beispielsweise durch eine im Handel erhältliche Displayschutzfolie der Firma 3M gebildet sein oder einen solchen oder ähnlichen Aufbau besitzen.In a particularly preferred embodiment, the angle filter comprises alamellar layer 14 with parallel slats 16 (please refer 2 ). Such an angle filter can be formed, for example, by a commercially available screen protector from 3M or have such a structure or a similar structure.

Die Konfiguration des Winkelfilters bzw. der Filterung der des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes kann der Fachmann vornehmen, indem er Lamellenabstand a, Lamellenwinkel α und Lamellenhöhe c entsprechend den Erfordernissen und angepasst an das Leuchtmittel auswählt.The configuration of the angle filter or the filtering of the angle of incidence of the illumination light, the expert can make by selecting fin spacing a, fin angle α and fin height c according to the requirements and adapted to the light source.

Voreilhafterweise sind die Lamellen16 lichtabsorbierend Bei der Verwendung eines ersten und eines zweiten Winkelfilters sind die Lamellen16 der Winkelfilter12,13 um etwa 90° zueinander versetzt. Der Propagationswinkel des Beleuchtungslichtes hängt auch hier von der Auswahl der Geometrie und der Abstände des Lamellen ab.Advantageously, thelamellae 16 light absorbing When using a first and a second angle filter, the fins are 16 theangle filter 12 . 13 offset by about 90 ° to each other. The propagation angle of the illumination light also depends on the selection of the geometry and the distances of the lamella.

Die Ringbeleuchtungsvorrichtung ist derart eingestellt, dass, ein Einfallswinkel ν des Ringbeleuchtungslichtes größer ist, als der Lamellenwinkel α.The ring illumination device is set such that, an incident angle ν of the ring illumination light is larger than the fin angle α.

3 bis5 zeigen verschiedene Schattenbilder-Aufnahmen mit verschiedenen Beleuchtungsvorrichtungen im Vergleich. Dabei ist in Abbildung a) jeweils das Schattenbild bei kollimierter Beleuchtung, in Abbildung b) bei diffuser Beleuchtung und in Abbildung c) mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung01 dargestellt. 3 to 5 show different silhouette shots with different lighting devices in comparison. In this case, in Figure a) in each case the shadow image in collimated illumination, in Figure b) in diffuse illumination and in Figure c) with the lighting device according to theinvention 01 shown.

In3 sind Schattenbilder eines zylindrischen Objektes17 gezeigt. Es ist erkennbar, dass in Abbildung a ein relativ schwacher Kantenkontrast vorhanden ist, während bei der diffusen Beleuchtung (Abb. b)) Bildartefakte18 zu erkennen sind, welche durch Reflektionen des gestreuten Lichtes auf der Oberfläche des Objektes17 hervorgerufen werden. Abbildung zeigt einen guten Kantenkontrast und keine Artefakte.In 3 are silhouettes of acylindrical object 17 shown. It can be seen that in figure a a relatively weak edge contrast is present, while in diffuse illumination (fig. B))image artifacts 18 can be seen, which by reflections of the scattered light on the surface of theobject 17 be caused. Illustration shows good edge contrast and no artifacts.

In4 sind die Unterschiede der Beleuchtungsarten bei der Darstellung eines transparenten Objektes (hier eines Lineals19) zu erkennen. Insbesondere anhand der Kanten21 und22, welche in Abbildung c) besonders kontrastreich erscheinen, ist die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung erkennbar. In 4 are the differences of the illumination types in the representation of a transparent object (here a ruler 19 ) to recognize. In particular, based on theedges 21 and 22 which appear particularly rich in contrast in Figure c), the superiority of the lighting device according to the invention can be seen.

Gemäß5 wird die Ringbeleuchtungsvorrichtung06 eingesetzt, um Bilder eines Objektes23 mit Auflichtbeleuchtung zu erfassen. Dabei wird eine Rückreflektion des schräg einfallenden Lichtes der Ringbeleuchtungsvorrichtung06 von den Winkelfiltern12,13 stark absorbiert, wodurch das Bild des Objektes23 auf einem schwarzen Hintergrund erscheint. Dies erhöht insbesondere bei schwach reflektierenden Objekten (z.B. schwarzen Kunststoffteilen) den Kontrast deutlich und Artefakte24 bzw. Reflektionen von der Linsenfläche (Abb. a)) treten nicht auf (Abb. c)).According to 5 becomes thering lighting device 06 used to take pictures of anobject 23 detect with incident light illumination. In this case, a back reflection of the obliquely incident light of thering illumination device 06 from the angle filters 12 . 13 strongly absorbed, causing the image of theobject 23 appears on a black background. This significantly increases the contrast and artifacts, especially for weakly reflective objects (eg black plastic parts) 24 or reflections from the lens surface (Fig. a)) do not occur (Fig. c)).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0101

Profilprojektor profile projector

0202

Leuchttisch light table

0303

Beleuchtungsvorrichtung lighting device

0404

Objektiv lens

0505

0606

Ringbeleuchtungsvorrichtung Ring lighting device

0707

Hintergrundschicht Background layer

0808

Emissionsschicht emission layer

0909

LED LED

1010

1111

Streuschicht scattering layer

1212

erster Winkelfilter first angle filter

1313

zweier Winkelfilter two angle filters

1414

Lamellenschicht disc layer

1515

1616

Lamelle lamella

1717

zylindrisches Objekt cylindrical object

1818

Bildartefakt image artifact

1919

Lineal ruler

2020

2121

Kante edge

2222

Kante edge

2323

Objekt object

2424

Artefakt artifact

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• JP 4132308 B2[0007]JP 4132308 B2[0007]
• DE 1041266 B[0008]DE 1041266 B[0008]
• US 7659574 B2[0009]US 7659574 B2[0009]
• US 7513668 B1[0010]US 7513668 B1[0010]

Claims (10)

Translated fromGerman

Beleuchtungsvorrichtung (03) insbesondere zur Verwendung in einem Profilprojektor (01) umfassend schichtweise angeordnet: – eine lichtundurchlässige Hintergrundschicht (07); – eine Emissionsschicht (08) mit einem darauf angeordneten Leuchtmittel zur Emission von Beleuchtungslicht; – eine Streuschicht (11) zur Homogenisierung des von der Emissionsschicht (08) emittierten Beleuchtungslichtes; – mindestens einen ersten optischen Winkelfilter (12) zur Filterung des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes in einer ersten Richtung.Lighting device ( 03 ) in particular for use in a profile projector ( 01 ) comprising, in layers: - an opaque background layer ( 07 ); - an emission layer ( 08 ) with a lighting means arranged thereon for the emission of illumination light; - a litter layer ( 11 ) for the homogenization of the emission layer ( 08 ) emitted illumination light; At least one first optical angle filter ( 12 ) for filtering the angle of incidence of the illumination light in a first direction.Beleuchtungsvorrichtung (03) nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelfilter (12) eine erste Lamellenschicht (14) umfasst, in welcher mehr als zwei Lamellen (16) parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich eine Lamellenbreite (c) im Wesentlichen senkrecht zu einer Schichtebene erstreckt und eine Lamellenlänge (b) sich in Richtung der Schichtebene erstreckt.Lighting device ( 03 ) according to claim 1,characterized in that the angle filter ( 12 ) a first lamellar layer ( 14 ), in which more than two lamellae ( 16 ) are arranged parallel to one another, wherein a slat width (c) extends substantially perpendicular to a layer plane and a slat length (b) extends in the direction of the layer plane.Beleuchtungsvorrichtung (03) nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (16) lichtabsorbierend sind.Lighting device ( 03 ) according to claim 2,characterized in that the lamellae ( 16 ) are light-absorbing.Beleuchtungsvorrichtung (03) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel ein LED-Array aus mehreren LED’s (09) ist.Lighting device ( 03 ) according to one of claims 1 to 3,characterized in that the lighting means an LED array of a plurality of LED's ( 09 ).Beleuchtungsvorrichtung (03) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel eine OLED oder ein OLED-Array ist.Lighting device ( 03 ) according to one of claims 1 to 3,characterized in that the lighting means is an OLED or an OLED array.Beleuchtungsvorrichtung (03) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelfilter (12) einen elektrooptischen oder elektroakustischen Modulator zur dynamischen Einstellung der Filtereigenschaften umfasst.Lighting device ( 03 ) according to one of claims 1 to 5,characterized in that the angle filter ( 12 ) comprises an electro-optic or electroacoustic modulator for dynamically adjusting the filter characteristics.Beleuchtungsvorrichtung (03) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, dass das es einen zweiten Winkelfilter (13) zur Filterung des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes in einer zweiten Richtung, die unterschiedlich zur ersten Richtung ist, umfasst.Lighting device ( 03 ) according to one of claims 1 to 6,characterized in that it has a second angle filter ( 13 ) for filtering the angle of incidence of the illumination light in a second direction different from the first direction.Digitaler Profilprojektor (01) zur Erzeugung eines Schattenbildes eines Objektes umfassend – einen Leuchttisch (02) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (03) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, auf dem das Objekt zu platzieren ist, – ein Objektiv (04) mit einer Abbildungsoptik, das in einem veränderlichen Abstand zum Leuchttisch (02) angeordnet ist, – einen digitalen Bildsensor (05) zur Aufnahme des vom Objektiv (04) abgebildeten Schattenbildes.Digital Profile Projector ( 01 ) for generating a shadow image of an object comprising - a light table ( 02 ) with a lighting device ( 03 ) according to one of claims 1 to 7, on which the object is to be placed, - a lens ( 04 ) with an imaging optics which is at a variable distance from the light table ( 02 ), - a digital image sensor ( 05 ) for receiving the lens ( 04 ) pictured silhouette.Digitaler Profilprojektor (1) nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (04) ein telezentrisches Objektiv ist.Digital Profile Projector ( 1 ) according to claim 8,characterized in that the lens ( 04 ) is a telecentric lens.Digitaler Profilprojektor (01) nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (04) eine Ringbeleuchtungsvorrichtung (06) umfasst.Digital Profile Projector ( 01 ) according to claim 8,characterized in that the lens ( 04 ) a ring lighting device ( 06 ).

Images