DE10204939A1

DE10204939A1 - Device for generating flat parallel light has two adjacent lenses in plane perpendicular to main radiation direction, illuminated in 2-D by one of two point sources, parallel in at least one dimension

Info

Publication number: DE10204939A1
Application number: DE2002104939
Authority: DE
Inventors: Steffen Burkhardt
Original assignee: Parsytec Computer GmbH
Current assignee: Isra Parsytec GmbH
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-09-04

Abstract

The device has at least two essentially point-shaped light sources and at least two cascaded lenses that together form an illumination body matrix. Two adjacent lenses lie in a plane perpendicular to the main radiation direction, are illuminated two-dimensionally by one of the point sources and are parallel in at least one dimension. AN Independent claim is also included for a method of illuminating an object.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung eines Lichtbündels, das zumindest in einer Dimension paralleles Licht enthält. The invention relates to an apparatus and a method for production a light bundle that contains parallel light at least in one dimension.

In vielen Anwendungsbereichen der Technik ist es zweckmäßig, ein Objekt möglichst gleichmäßig auszuleuchten. Dies kann beispielsweise immer dann vorteilhaft sein, wenn das Objekt von einer Kamera aufgenommen wird. Wird das Kamerabild zum Beispiel in einem automatischen Auswerteverfahren benutzt, so ist oft von besonderer Bedeutung, dass die Intensitätsschwankungen im aufgezeichneten Bild im wesentlichen von Eigenschaften des abgebildeten Objekts herrühren und nicht überwiegend auf Eigenschaften des verwendeten Beleuchtungskörpers beruhen, um eine eventuell erfolgende, beispielsweise automatische, Analyse des Bildes nicht zu verfälschen. In many areas of application of technology it is useful to have an object Illuminate as evenly as possible. For example, this can always happen be advantageous if the object is recorded by a camera. Will that For example, camera image used in an automatic evaluation process often of particular importance that the intensity fluctuations in the recorded image derive essentially from properties of the depicted object and not mainly on the properties of the lighting fixture used are based on a possible, for example automatic, analysis of the Not to falsify the image.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Lichtbündel zu erzeugen, welches sich zur besonders gleichmäßigen Ausleuchtung eines Objektes eignet, insbesondere einer etwa rechteckigen Oberfläche, die auf Fehler inspiziert werden soll. Proceeding from this, it is the object of the invention to generate a light beam, which is suitable for the particularly uniform illumination of an object, especially a roughly rectangular surface that is inspected for defects should.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines in einer Hauptabstrahlrichtung abstrahlbaren Lichtbündels gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Beleuchten eines Objektes gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. This object is achieved by a device for generating a Main direction of emission of emittable light bundle according to the characteristics of the Claim 1 and by a method for illuminating an object according to the Features of claim 11 solved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. Further advantageous configurations of the device and the method are Subject of the respective dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines in einer Hauptabstrahlrichtung z abstrahlbaren Lichtbündels, welches zumindest in einer ersten Dimension paralleles Licht enthält, besteht aus mindestens zwei im wesentlichen punktförmigen Lichtquellen und mindestens zwei sich in Hauptabstrahlrichtung z befindenden, diesen zugeordneten kaskadierbaren Linsen. Unter kaskadierbaren Linsen versteht man im vorliegenden Falle, dass eine vorgegebene Fläche durch eine Vielzahl geeignet angeordneter Linsen nahezu vollständig ausgefüllt werden kann. Dabei müssen nicht zwingend alle Linsen gleiche Form haben, es können auch zwei oder mehrere sich ergänzende Formen sein. Diese Linsen sind so gestaltet, dass sie das auf sie fallende Licht in zumindest einer Raumrichtung parallelisieren. Zusammen ergeben die im wesentlichen punktförmigen Lichtquellen und die ihnen zugeordneten kaskadierbaren Linsen eine Beleuchtungskörpermatrix. Erfindungsgemäß liegen zwei benachbarte Linsen in einer Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung z, sie werden flächig von der jeweiligen im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle bestrahlt. Erfindungsgemäß weisen die Linsen jeweils eine erste Breite in Richtung der ersten Dimension x auf, die dem Abstand zweier im wesentlichen punktförmiger Lichtquellen in der ersten Dimension x entspricht. The device according to the invention for generating a Main emission direction z emittable light beam, which at least in a first Dimension containing parallel light consists of at least two essentially point light sources and at least two in the main emission direction z located, associated with these cascadable lenses. Among cascadable In the present case, lenses are understood to mean that a predetermined area is defined by a Many suitably arranged lenses can be filled almost completely can. Not all lenses have to have the same shape, it can also be two or more complementary forms. These lenses are like that designed that the light falling on them in at least one spatial direction parallelize. Together, the essentially point-shaped light sources and the cascadable lenses assigned to them a lighting fixture matrix. According to the invention, two adjacent lenses lie in a plane perpendicular to the Main radiation direction z, they are flat from the respective essentially point light source irradiated. According to the invention, the lenses each have a first width in the direction of the first dimension x, which is the distance between two essentially corresponds to point-shaped light sources in the first dimension x.

Kaskadierbare Linsen sind besonders bevorzugt vieleckige Linsen, insbesondere Rechtecke und Sechsecke, jedoch sind auch andere Linsenformen möglich und erfindungsgemäß. Cascadable lenses are particularly preferably polygonal lenses, in particular Rectangles and hexagons, however other lens shapes are also possible according to the invention.

Dadurch, dass jede Linse vollkommen bestrahlt wird, dass die erste Breite einer Linse in der ersten Dimension x dem Abstand zweier punktförmiger Lichtquellen in der ersten Dimension x entspricht und die Linsen kaskadierbar sind, entsteht beim Zusammenfügen mehrerer punktförmiger Lichtquellen und einer entsprechenden Anzahl von diesen zugeordneten Linsen ein flächiger Beleuchtungskörper, der als Beleuchtungskörpermatrix bezeichnet wird. Das Lichtbündel, dass diese Matrix ausstrahlt, enthält in zumindest einer Richtung paralleles Licht. Because each lens is completely irradiated, the first width of a Lens in the first dimension x the distance between two point light sources corresponds to x in the first dimension and the lenses can be cascaded when combining several point light sources and one corresponding area of these assigned lenses Lighting fixture referred to as the lighting fixture matrix. The bundle of light that this matrix emits contains parallel light in at least one direction.

Eine punktförmige Lichtquelle bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die räumlichen Abmessungen der Lichtquelle, insbesondere in der x-y-Ebene im Vergleich zu den anderen Abmessungen des Systems zu vernachlässigen sind. Das ausgestrahlte Lichtbündel ist gleichmäßig, das heißt, die Variationslänge der Helligkeit innerhalb des Lichtbündels der Beleuchtungskörpermatrix ist klein gegenüber dem mittleren Abstand von kontrastgebenden Strukturen auf dem beleuchteten Objekt. In this context, a punctiform light source means that the spatial dimensions of the light source, especially in the x-y plane in comparison to the other dimensions of the system are negligible. The emitted light bundle is uniform, that is, the length of variation of the brightness inside the light beam the lighting fixture matrix is small compared to the mean distance from contrasting structures on the illuminated Object.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wirken die Linsen auf das Lichtbündel in einer zur ersten Dimension x rechtwinkeligen zweiten Dimension y neutral oder divergierend. Folglich hat das Lichtbündel in dieser zweiten Dimension y Eigenschaften, die durch die Kombination der Eigenschaften der punktförmigen Lichtquellen und der Linsen bestimmt werden. Insbesondere bedeutet dies, dass es möglich ist, Lichtbündel zu erzeugen, die in der ersten Dimension x parallel sind und in der zweiten Dimension y nicht parallel (also divergent) sind. Das heißt, man erhält ein Lichtbündel, das sich bei Vergrößerung des Abstandes zur Linse in Hauptabstrahlrichtung z in der ersten Dimension x nicht verbreitert, während es sich in der zweiten Dimension y verbreitert. Beispielsweise ergibt ein Schnitt in Hauptabstrahlrichtung z in einer Ebene parallel zur Linse durch das Lichtbündel ein Rechteck, dessen Ausdehnung in y-Richtung mit steigendem Abstand von der Linse zunimmt, während die Ausdehnung in x-Richtung unabhängig vom Abstand von der Linse ist. According to an advantageous embodiment of the device, the lenses act the light beam in a second, perpendicular to the first dimension x Dimension y neutral or divergent. Consequently, the light beam in this second one Dimension y properties by combining the properties of the point light sources and the lenses can be determined. In particular this means that it is possible to generate light beams in the first Dimension x are parallel and in the second dimension y not parallel (i.e. divergent) are. That means you get a light beam that changes when you enlarge the Distance to the lens in the main emission direction z in the first dimension x not widens as it widens in the second dimension y. For example results in a cut in the main emission direction z in a plane parallel to the lens through the light beam a rectangle, the extent of which extends in the y-direction increasing distance from the lens increases while the extension in the x direction is independent of the distance from the lens.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung wirken die Linsen auch in der zweiten Dimension y parallelisierend. Weiterhin entspricht eine zweite Breite der Linsen in der zweiten Dimension y im wesentlichen dem zweiten Abstand zweier benachbarter im wesentlichen punktförmiger Lichtquellen in der zweiten Dimension y. Das Lichtbündel hinter einer solchen Linse enthält damit in beiden Dimensionen paralleles Licht. Folglich ist ein Schnitt in Hauptabstrahlrichtung z in einer Ebene parallel beispielsweise zu einer quadratischen Linse durch das Lichtbündel ein Quadrat, dessen Ausdehnung sowohl in x-, als auch in y- Richtung unabhängig vom Abstand von der Linse ist. According to another advantageous embodiment of the device, the lenses act also parallelizing in the second dimension y. Furthermore, a second corresponds Width of the lenses in the second dimension y essentially the second Distance between two adjacent essentially point-shaped light sources in the second dimension y. The light beam behind such a lens thus contains in parallel light in both dimensions. Hence a cut in Main emission direction z in a plane parallel to, for example, a square lens the light bundle is a square, the extent of which is in both x- and y- Direction is independent of the distance from the lens.

Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung des Verfahrens sind die verwendeten Linsen zumindest teilweise Fresnel-Linsen. Fresnel-Linsen sind flache Linsen mit denen es relativ leicht möglich ist, dass hindurchfallende Licht zumindest in einer Richtung zu parallelisieren. So ist es vorteilhafterweise auch möglich, das Licht von einer im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle mittels Fresnel-Linesn in allen Raumrichtungen zu parallelisieren, also ein absolut paralleles Lichtbündel zu erzeugen, dass dann durch mindestens eine weitere Linse geführt wird, die in einer Richtung divergierend wirkt. Auch mit einer solchen Anordnung lässt sich erfindungsgemäß ein Lichtbündel erzeugen, dessen Ausdehnung in einer Ebene parallel zur Linse in einer Richtung unabhängig vom Abstand zur Linse ist, während die Ausdehnung des Lichtbündels in eine andere, dazu senkrechte Richtung mit dem Abstand von der Linse wächst. According to yet another embodiment of the method, the ones used are Lentils at least partially Fresnel lenses. Fresnel lenses are flat lenses with which it is relatively easy for at least one light to pass through Parallel direction. So it is also advantageously possible to use the light from an essentially point-shaped light source by means of Fresnel lines in parallelize in all spatial directions, i.e. an absolutely parallel light beam generate that is then passed through at least one further lens, which in diverging in one direction. Even with such an arrangement According to the invention generate a light beam, its expansion in one plane parallel to the lens in one direction regardless of the distance to the lens, while the expansion of the light beam in a different, perpendicular direction grows with the distance from the lens.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Linsen quadratisch oder vieleckig, besonders bevorzugt sechseckig, in einer zur Hauptabstrahlrichtung z senkrechten Schnittebene. Betrachtet man das Lichtbündel, das von einer einzelnen punktförmigen Lichtquelle mit einer solchen Linse ausgestrahlt wird, so gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten, je nach dem ob die Linse in der zweiten Dimension y parallelisierend wirkt oder nicht. Wirkt die Linse parallelisierend in der zweiten Dimension y, so ist ein Schnitt in Hauptabstrahlrichtung z durch das Lichtbündel in einer Ebene parallel zur Linse ein Quadrat oder Sechseck, dessen Ausdehnung in x-y-Ebene unabhängig vom Abstand zur Linse ist. Wirkt die Linse nicht parallelisierend in der zweiten Dimension y, so ist ein Schnitt in Hauptabstrahlrichtung z in einer Ebene parallel zur Linse durch das Lichtbündel ein Rechteck bzw. ein Sechseck, dessen Ausdehnung in y-Richtung mit steigendem Abstand von der Linse zunimmt. According to yet another advantageous embodiment of the device Lentils square or polygonal, particularly preferably hexagonal, in one for Main radiation direction z vertical cutting plane. If you look at that Beam of light from a single point light source with such a lens is broadcast, there are two different options, depending on whether the Lens in the second dimension y has a parallelizing effect or not. Does that Lens parallelizing in the second dimension y, so is a cut in The main emission direction z is a square through the light beam in a plane parallel to the lens or hexagon, whose extension in the x-y plane is independent of the distance to the Lens is. If the lens does not have a parallelizing effect in the second dimension y, then a section in the main radiation direction z in a plane parallel to the lens through the A bundle of light is a rectangle or a hexagon, the extent of which is in the y direction increases with increasing distance from the lens.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die durch die punktförmigen Lichtquellen und die entsprechende Anzahl Linsen gebildete Beleuchtungskörpermatrix im wesentlichen ein Rechteck. Das heißt der Querschnitt der Beleuchtungskörpermatrix normal zur Hauptabstrahlrichtung z ist im wesentlichen rechteckig. Eine solche Beleuchtungskörpermatrix lässt sich leicht durch die Aneinanderreihung von Systemen mit z. B. quadratischen oder auch sechseckigen Linsen herstellen. Jedoch ist es auch möglich, nicht quadratisch oder sechseckig geformte Linsen zu einem Rechteck aneinander zufügen. According to yet another advantageous embodiment of the device due to the punctiform light sources and the corresponding number of lenses formed lighting fixture matrix essentially a rectangle. That is called Cross section of the lighting fixture matrix is normal to the main emission direction z essentially rectangular. Such a lighting fixture matrix can be easily by the lining up of systems with z. B. square or also produce hexagonal lenses. However, it is also not possible Add square or hexagonal shaped lenses to a rectangle.

Eine rechteckige Beleuchtungskörpermatrix hat den Vorteil, dass beispielsweise in der Qualitätskontrolle sehr oft Systeme untersucht werden, die selbst rechteckig sind, so dass es vorteilhaft ist, solche Systeme mit einer gleichfalls rechteckigen Beleuchtungskörpermatrix zu beleuchten. Dadurch wird der Überwachungsvorgang und die Überwachungsqualität verbessert. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang die Ausbildung einer Beleuchtungskörpermatrix mit einem quadratischen Querschnitt normal zur Hauptabstrahlrichtung z. A rectangular lighting fixture matrix has the advantage that, for example in quality control very often systems are examined that are themselves rectangular are, so that it is advantageous to use such systems with an equally rectangular Illuminate lighting fixture matrix. This will make the Monitoring process and the monitoring quality improved. This is particularly preferred Connects the formation of a lighting fixture matrix with a square cross section normal to the main radiation direction z.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die im wesentlichen punktförmigen Lichtquellen und die entsprechenden Linsen so angeordnet, dass eine Lichtintensität des entstehenden Lichtbündels in einer vorgebbaren Bandbreite um einen vorgebbaren Mittelwert in der ersten Dimension x und/oder der zweiten Dimension y schwankt. Bei der Anwendung einer solchen Beleuchtungskörpermatrix in der Oberflächenkontrolle kann man durch eine solche steuerbare Varianz der Lichtintensität in der ersten Dimension x und/oder der zweiten Dimension y die Fehlertoleranz des Systems zur Oberflächenkontrolle steuern. Je nach Qualität des zu untersuchenden Materials kann somit die Toleranzschwelle für Fehler herauf oder herabgesetzt werden. According to a further advantageous embodiment of the device essential point light sources and the corresponding lenses so arranged that a light intensity of the resulting light beam in a predeterminable bandwidth around a predeterminable mean in the first dimension x and / or the second dimension y fluctuates. When applying such a Luminaire matrix in the surface control can be done by a such controllable variance of the light intensity in the first dimension x and / or second dimension y the fault tolerance of the surface control system Taxes. Depending on the quality of the material to be examined, the Tolerance threshold for errors can be increased or decreased.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung handelt es sich bei den punktförmigen Lichtquellen um Leuchtdioden. Diese haben den Vorteil, dass sie leicht herstellbar, preiswert, verlässlich und in praktisch beliebigen Querschnitten herzustellen sind. Insbesondere ist es möglich, Leuchtdioden und entsprechende Linsen, insbesondere Fresnel-Linse, direkt in einem Gehäuse herzustellen und diese als Einzelleuchtdiodenanordnung direkt zu einer erfindungsgemäßen Beleuchtungskörpermatrix, in diesem Falle also einer Leuchtdiodenmatrix zu verbauen. According to yet another advantageous embodiment of the device the point light sources are light emitting diodes. These have that Advantage that they are easy to manufacture, inexpensive, reliable and practical any cross sections are to be produced. In particular, it is possible to use light emitting diodes and corresponding lenses, in particular Fresnel lenses, directly in a housing produce and this as a single light-emitting diode arrangement directly to a lighting fixture matrix according to the invention, in this case one Install the LED matrix.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist jeder Leuchtdiode mindestens eine Fresnel-Linse, die parallelisierend wirkt, und mindestens eine in einer Richtung divergierende Linse angeordnet. Diese Bauteile können vorteilhafterweise zu einer Einzelleuchtdiodenanordnung kombiniert werden, die in schneller und einfacher Weise den Aufbau von erfindungsgemäßen Leuchtdiodenmatrizen in beliebiger Größe erlauben. According to yet another advantageous embodiment of the device, everyone is Light-emitting diode at least one Fresnel lens, which has a parallelizing effect, and arranged at least one lens diverging in one direction. These components can advantageously be combined to form a single light-emitting diode arrangement be the structure of the invention in a quick and easy manner Allow LED matrices of any size.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept wird auch ein Verfahren zum Beleuchten eines Objektes vorgeschlagen, dass die folgenden Schritte umfasst:

a) Erzeugung einer Vielzahl von Einzellichtbündeln durch eine entsprechende Vielzahl von im wesentlichen punktförmigen Lichtquellen.
b) Durchgang jedes Einzellichtbündels durch mindestens eine Linse, die parallelisierend zumindest in einer ersten Dimension x wirkt, eine erste Ausdehnung in dieser ersten Dimension x aufweist, die im wesentlichen dem ersten Abstand zweier benachbarter punktförmiger Lichtquellen in dieser ersten Dimension x entspricht; und
c) Bildung eines Lichtbündels aus der Vielzahl der Einzellichtbündel.

According to the concept according to the invention, a method for illuminating an object is also proposed, which comprises the following steps:

a) Generation of a large number of individual light bundles by a corresponding large number of essentially point-shaped light sources.
b) passage of each individual light bundle through at least one lens, which acts in parallel at least in a first dimension x, has a first dimension in this first dimension x, which essentially corresponds to the first distance between two adjacent point-shaped light sources in this first dimension x; and
c) formation of a light bundle from the large number of individual light bundles.

Dieses Verfahren gestattet es in vorteilhafter Weise, ein Objekt gleichmäßig auszuleuchten. Durch die Verwendung parallelisierender Linsen entsteht ein Lichtbündel, dass in mindestens einer Dimension paralleles Licht enthält. Solches Licht kann in vorteilhafter Weise z. B. in der Qualitäts- oder Oberflächenkontrolle Verwendung finden. This method advantageously allows an object to be even illuminate. The use of parallelizing lenses creates a Beams of light that contain parallel light in at least one dimension. Such light can advantageously z. B. in quality or surface control Find use.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wirken die Linsen zumindest teilweise divergent oder neutral in einer zweiten, zur ersten Dimension (x) senkrechten Dimension (y) auf die jeweiligen Einzellichtbündel. Dies gestattet ein Verfahren zum Beleuchten eines Objektes mit einem Lichtbündel, das in einer Richtung paralleles und in einer anderen Richtung divergentes Licht enthält. According to an advantageous embodiment of the method, the lenses act at least partially divergent or neutral in a second, to the first dimension (x) vertical dimension (y) on the respective individual light beams. This allows one Method for illuminating an object with a light beam that is in a Contains light parallel and divergent in another direction.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird jedes Einzellichtbündel in der jeweiligen Linse auch in der zweiten Dimension y parallelisiert. Die Wahlmöglichkeit, ob die Linsen auch in der zweiten Dimension y parallelisierend auf die einzelnen Lichtbündel wirken sollen, gestattet es, das Verfahren individuell an die zu lösende Beleuchtungsaufgabe anzupassen. Somit ist eine optimale Beleuchtung je nach Oberflächenbeschaffenheit des Objektes möglich. According to a further advantageous embodiment of the method, each Individual light bundles in the respective lens also parallelized in the second dimension y. The choice whether the lenses are also in the second dimension y The process is allowed to have a parallel effect on the individual light beams individually adapt to the lighting task to be solved. So is one optimal lighting possible depending on the surface condition of the object.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Stromversorgung, die die Beleuchtungskörpermatrix mit elektrischen Strom versorgt, kontinuierlich betrieben. Das heißt die Beleuchtungskörpermatrix wird kontinuierlich mit elektrischem Strom versorgt. Dies bedingt eine kontinuierliche Abstrahlung eines Lichtbündels durch die Beleuchtungskörpermatrix, die für viele Anwendungen, wie z. B. bei der Beleuchtung statischer Objekte von Vorteil ist. According to yet another advantageous embodiment of the method, the Power supply that supplies the lighting fixture matrix with electrical current supplied, operated continuously. That is, the lighting fixture matrix will continuously supplied with electrical current. This requires a continuous Radiation of a light beam through the lighting matrix, which for many Applications such as B. in the lighting of static objects is advantageous.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, die Stromversorgung diskontinuierlich zu betreiben. Das heißt die Stromversorgung wird gepulst betrieben, so dass die Beleuchtungskörpermatrix Lichtpulse ausstrahlt. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft bei der Beleuchtung bewegter Objekte. Insbesondere vorteilhaft sind hier Pulslängen von weniger als 100 Mikrosekunden, bevorzugt sind Pulslängen von weniger als 10 Mikrosekunden, ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Mikrosekunden. Solche kurzen Pulslängen gestatten es, auch sich schnell bewegende Objekte zu beleuchten, ohne das es bei der Abbildung der Objekte zu bewegungsbedingten Unschärfen kommt. Speziell bei der Oberflächenanalyse von durchlaufenden Bandmaterialien können relativ große translatorische Geschwindigkeiten bei guter Bildqualität erreicht werden, ohne dass es zu einer Unschärfe des Objektbildes kommt. According to an alternative embodiment of the method, it is possible to To operate the power supply discontinuously. That is the power supply is operated in a pulsed manner so that the lighting fixture matrix emits light pulses radiates. This method is particularly advantageous when moving lighting Objects. Pulse lengths of less than 100 are particularly advantageous here Microseconds, pulse lengths of less than 10 microseconds are preferred, whole particularly preferably less than 5 microseconds. Such short pulse lengths allow you to illuminate even fast moving objects without it the objects are blurred due to movement. specially in the surface analysis of continuous strip materials can be relative high translational speeds with good image quality can be achieved, without the object image becoming blurred.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Objekt beleuchtet, das ein Abschnitt aus einer durchlaufenden Materialbahn ist, deren Oberfläche beim Durchlaufen des Lichtbündels auf Fehler inspiziert wird. Durch die Verwendung von Lichtbündeln, die flächig parallelisiertes Licht enthalten, ist es so möglich, die Qualität der Fehlerkontrolle im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren deutlich zu verbessern. According to yet another advantageous embodiment of the method, a Illuminates the object, which is a section of a continuous material web, the surface of which is inspected for defects as it passes through the light beam. Through the use of light beams, the flat parallel light included, so it is possible to compare the quality of the error control significantly improve conventional processes.

Hierbei sind die verwendeten Linsen bevorzugt so zu wählen, dass das Abbild der Lichtquellenstruktur, also der einzelnen im wesentlichen punktförmigen Lichtquellen auf der zu kontrollierenden Oberfläche kleiner ist als der Kontrast, bzw. die räumlichen Abmessungen der zu untersuchenden Fehlergebiete, auf der Oberfläche. Dies erlaubt eine deutlich verbesserte Fehlererkennungsquote im Vergleich zu herkömmlichen Beleuchtungsverfahren. The lenses used should preferably be selected so that the image of the Light source structure, i.e. the individual essentially point-shaped Light sources on the surface to be checked is smaller than the contrast, or the spatial dimensions of the fault areas to be examined, on which Surface. This allows a significantly improved error detection rate in comparison to conventional lighting methods.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist das Abbild einer einzelnen im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle kleinere Abmessungen hat als die kontrastgebenden Strukturen auf der Oberfläche des beleuchteten Objektes. Dies gestattet in vorteilhafter Weise die Auflösung von Strukturen auf Oberflächen aller Art. According to a further advantageous embodiment of the method, the image is a single essentially point light source smaller Dimensions has as the contrasting structures on the surface of the illuminated Object. This advantageously allows structures to be resolved All kinds of surfaces.

Weitere Vorteile und besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Es zeigen: Further advantages and particularly preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing, the invention not is limited to the illustrated embodiments. Show it:

Fig. 1 das Schnittbild einer Einzelleuchtdiodenanordnung, Fig. 1 is a sectional representation of a single light emitting diode array,

Fig. 2 das Schnittbild der Einzelleuchtdiodenanordnung in einer zum ersten Schnittbild senkrechten Ebene, Fig. 2 is a sectional representation of the individual light emitting diode array in a direction perpendicular to the first sectional image plane,

Fig. 3 das Schnittbild zweier unverbundener Einzelleuchtdiodenanordnungen, Fig. 3 shows the sectional view of two unconnected single light emitting diode arrays,

Fig. 4 das Schnittbild eines erfindungsgemäßen Leuchtdiodenvektors aus zwei Einzelleuchtdiodenanordnungen, Fig. 4 is a sectional representation of a light-emitting diode vector of the invention comprises two individual light emitting diode arrays,

Fig. 5 Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenmatrix bestehend aus vier Einzelleuchtdiodenanordnungen, Fig. 5 top view of an inventive light-emitting diode matrix consisting of four individual light emitting diode arrays,

Fig. 6 Schnitt durch die Leuchtdiodenmatrix, Fig. 6 section through the light emitting diode matrix,

Fig. 7 Schnitt durch die Leuchtdiodenmatrix in einer Ebene senkrecht zur vorhergenden, Fig. 7 section through the light emitting diode matrix in a plane perpendicular to the previously constricting,

Fig. 8 Anwendungsbeispiel für die Leuchtdiodenmatrix, Fig. 8 application example of the light emitting diode matrix,

Fig. 9 schematisch eine Stromversorgung der Leuchtdiodenmatrix, und Fig. 9 shows schematically a power supply to the LED matrix, and

Fig. 10 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsmatrix. Fig. 10 schematically illustrates another embodiment of an illumination matrix.

Fig. 1 zeigt das in einer Ebene, nämlich der x-z-Ebene, geschnittene Bild einer kaskadierbaren Einzelleuchtdiodenanordnung 1, die aus einer Leuchtdiode 2 und einer dieser in z-Richtung vorgelagerten kaskadierbaren Fresnel-Linse 3 zusammengesetzt ist. Die Leuchtdiode 2 fungiert hier als im wesentlichen punktförmige Lichtquelle. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Fresnel-Linse 3 und die Leuchtdiode 2 fest miteinander verbunden, bevorzugt wird die Fresnel- Linse 3 direkt in z-Richtung mit der Leuchtdiode 2 verbunden. Jedoch ist auch eine räumliche Trennung der Fresnel-Linse 3 und der Leuchtdiode 2 möglich. Die Leuchtdiode 2 wird über Zuleitungen 4 mit elektrischem Strom versorgt. Fig. 1 shows the sectional image in one plane, namely the x-z plane of a cascadable single light emitting diode array 1, and one of these z-direction upstream cascadable Fresnel lens 3 is composed of a light-emitting diode 2 in. The light-emitting diode 2 functions here as an essentially point-shaped light source. In the exemplary embodiment shown here, the Fresnel lens 3 and the light-emitting diode 2 are firmly connected to one another, preferably the Fresnel lens 3 is connected directly to the light-emitting diode 2 in the z direction. However, spatial separation of the Fresnel lens 3 and the light-emitting diode 2 is also possible. The LED 2 is supplied with electrical current via leads 4 .

Kaskadierbar heißt in diesem Zusammenhang, dass die Form der Linsen eine flächige Anordnung einer Vielzahl von Linsen erlaubt, die zu einer im wesentlichen geschlossenen Fläche von Linsen führt. Hierbei müssen nicht zwingend alle Linsen gleiche Form haben, es können auch zwei oder mehr sich ergänzende Formen sein. In this context, cascadable means that the shape of the lenses is one Flat arrangement of a large number of lenses allowed, which in essence closed surface of lenses leads. Not everyone has to do this Lenses have the same shape, two or more complementary shapes can also be used his.

Das Einzellichtbündel 5 tritt aus der Leuchtdiode 2 überwiegend in z-Richtung, die deshalb auch Hauptabstrahlrichtung z genannt wird, in einen Innenraum 6 der Einzelleuchtdiodenanordnung 1 aus. Vor Austritt aus der Einzelleuchtdiodenanordnung 1 passiert das Einzellichtbündel 5 die Fresnel-Linse 3. Hierbei leuchtet das Einzellichtbündel 5 die Fresnel-Linse 3 flächig vollständig aus. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Fresnel-Linse 3 so gestaltet, dass sie das von der Leuchtdiode in Hauptabstrahlrichtung z ausgesandte Licht in der ersten Dimension x parallelisiert, während sie in der zweiten Dimension y neutral auf das Licht wirkt. Das heißt, die Einzelleuchtdiodenanordnung 1 strahlt in Hauptabstrahlrichtung z ein Einzellichtbündel 5 ab, das in der ersten Dimension x parallel ist. Der gleiche Effekt kann auch durch die Kombination von zwei Linsen je Leuchtdiode 2 erzeugt werden, in dem eine parallelisierende Fresnel-Linse 3 mit einer in einer Richtung divergierenden Linse kombiniert wird. Auch dieser Aufbau ist erfindungsgemäß. The individual light bundle 5 emerges from the light-emitting diode 2 predominantly in the z direction, which is therefore also called the main emission direction z, into an interior space 6 of the individual light-emitting diode arrangement 1 . Before emerging from the individual light-emitting diode arrangement 1 , the individual light bundle 5 passes the Fresnel lens 3 . Here, the individual light beam 5 completely illuminates the Fresnel lens 3 . In this exemplary embodiment, the Fresnel lens 3 is designed in such a way that it parallelizes the light emitted by the light-emitting diode in the main emission direction z in the first dimension x, while it acts neutrally on the light in the second dimension y. This means that the individual light-emitting diode arrangement 1 emits an individual light beam 5 in the main emission direction z, which is parallel in the first dimension x. The same effect can also be generated by the combination of two lenses per light-emitting diode 2 , in which a parallelizing Fresnel lens 3 is combined with a lens diverging in one direction. This structure is also according to the invention.

Folglich ist die Breite 7 des Einzellichtbündels 5 in der ersten Dimension x in Hauptabstrahlrichtung z unabhängig von der Koordinate z im Einzellichtbündel 5. Die Breite 7 des Einzellichtbündels in der ersten Dimension x entspricht der ersten Breite 8 der Fresnel-Linse in der ersten Dimension x. Consequently, the width 7 of the individual light beam 5 in the first dimension x in the main emission direction z is independent of the coordinate z in the individual light beam 5 . The width 7 of the individual light bundle in the first dimension x corresponds to the first width 8 of the Fresnel lens in the first dimension x.

Fig. 2 zeigt ein Schnittbild durch die y-z-Ebene der gleichen Einzelleuchtdiodenanordnung 1. Die Fresnel-Linse 3 weist in der zweiten Dimension y eine zweiten Breite 9 auf, die identisch mit der ersten Breite 8 der Fresnel-Linse 3 in der ersten Dimension x ist. Die Fresnel-Linse 3 verfügt somit in diesem Ausführungsbeispiel in der x-y-Ebene über einen quadratischen Querschnitt. Da die Fresnel- Linse 3 in y-Richtung nicht auf das Einzellichtbündel 5 wirkt, ist das Einzellichtbündel 5 in y-Richtung nicht parallel, sondern weist vielmehr die Eigenschafen des Lichtes der Leuchtdiode 2 ohne die Fresnel-Linse 3 auf. Der Öffnungswinkel 10 des Einzellichtbündels 5 wird durch die Eigenschaften der Fresnel-Linse 3 und der Leuchtdiode 2 bestimmt. Fig. 2 shows a sectional view through the yz plane of the same single light emitting device 1. The Fresnel lens 3 has a second width 9 in the second dimension y, which is identical to the first width 8 of the Fresnel lens 3 in the first dimension x. In this exemplary embodiment, the Fresnel lens 3 thus has a square cross section in the xy plane. Since the Fresnel lens 3 does not act on the individual light bundle 5 in the y direction, the individual light bundle 5 is not parallel in the y direction, but rather has the properties of the light of the light-emitting diode 2 without the Fresnel lens 3 . The opening angle 10 of the individual light beam 5 is determined by the properties of the Fresnel lens 3 and the light-emitting diode 2 .

In Fig. 3 sieht man eine erste Einzelleuchtdiodenanordnung 11, mit einer ersten Fresnel-Linse 12, die eine erste Berührungsfläche 13 aufweist. Die erste Einzelleuchtdiodenanordnung strahlt ein erstes Einzellichtbündel 14 aus. Eine zweite Einzelleuchtdiodenanordnung 15 mit einer zweiten Fresnel-Linse 16, die eine zweite Berührungsfläche 17 aufweist, strahlt ein Einzellichtbündel 18 aus. Die zweite Einzelleuchtdiodenanordnung 15 weist identische Abmessungen wie die erste Einzelleuchtdiodenanordnung 11 auf. Die beiden Einzelleuchtdiodenanordnungen 11 und 15 werden so ausgerichtet, dass einerseits ihre Hauptabstrahlrichtung z identisch ist und andererseits die beiden Berührungsflächen 13 und 17 parallel zueinander sind. Fügt man nun die beiden kaskadierbaren Einzelleuchtdiodenanordnungen 11 und 15 so aneinander, dass sich die gesamten Berührungsflächen 13 und 17 berühren, so erhält man einen aus zwei Einzelleuchtdiodenanordnungen 11 und 15 bestehenden Leuchtdiodenvektor 19 (siehe Fig. 4). Dieser Leuchtdiodenvektor 19 ist eine Form einer erfindungsgemäßen Beleuchtungskörpermatrix. Die beiden Einzellichtbündel 14 und 18 überlagern zu einem Vektorlichtbündel 20. In Fig. 3 one sees a first single light emitting diode array 11, with a first Fresnel lens 12, having a first contact surface 13. The first individual light-emitting diode arrangement emits a first individual light bundle 14 . A second individual light-emitting diode arrangement 15 with a second Fresnel lens 16 , which has a second contact surface 17 , emits an individual light bundle 18 . The second individual light-emitting diode arrangement 15 has identical dimensions to the first individual light-emitting diode arrangement 11 . The two individual light-emitting diode arrangements 11 and 15 are aligned such that on the one hand their main emission direction z is identical and on the other hand the two contact surfaces 13 and 17 are parallel to one another. If one now joins the two cascadable individual light-emitting diode arrangements 11 and 15 in such a way that the entire contact surfaces 13 and 17 touch, a light-emitting diode vector 19 consisting of two individual light-emitting diode arrangements 11 and 15 is obtained (see FIG. 4). This light emitting diode vector 19 is a form of a lighting fixture matrix according to the invention. The two individual light beams 14 and 18 overlap to form a vector light beam 20 .

Aus Fig. 4 ist zu entnehmen, dass eine Breite 21 einer Fresnel-Linse 12, 16 genau einem Abstand 22 einer ersten Leuchtdiode 23 zu einer benachbarten zweiten Leuchtdiode 24 entspricht. Weiterhin wird ein Abstand 25 in z-Richtung zwischen einer Leuchtdiode 23, 24 und einer zu dieser gehörenden Fresnel-Linse 12, 16 so gewählt, dass das jeweilige Einzellichtbündel 14, 18 beim Durchtritt durch die Fresnel-Linse 12, 16 gerade eine solche Ausdehnung in der ersten Dimension x und/oder der zweiten Dimension y hat, dass diese der Breite 21 einer Fresnel- Linse 12, 16 in der ersten Dimension x und/oder der zweiten Dimension y entspricht. Das heißt, die Fresnel-Linse 12, 16 wird vollständig von dem Einzellichtbündel 14, 18 ausgeleuchtet. Gilt dies für alle Einzelleuchtdiodenanordnungen 11, 15 und haben diese die gleichen Eigenschaften wie beispielsweise identische Leuchtkraft und identische Fresnel-Linsen 12, 16, so führt dies dazu, dass es im Vektorlichtbündel 20 nicht zu sprunghaften Veränderungen der Lichtintensität in der ersten Dimension x und/oder der zweiten Dimension y bei gleichen Koordinaten in der Hauptabstrahlrichtung z kommt. Insbesondere ist die Lichtintensität in der ersten Dimension x und/oder der zweiten Dimension y bei gleichen Koordinaten in der Hauptabstrahlrichtung z im wesentlichen konstant. It can be seen from FIG. 4 that a width 21 of a Fresnel lens 12 , 16 corresponds exactly to a distance 22 between a first light-emitting diode 23 and an adjacent second light-emitting diode 24 . Furthermore, a distance 25 in the z direction between a light-emitting diode 23 , 24 and a Fresnel lens 12 , 16 belonging to the latter is selected such that the respective individual light bundle 14 , 18 just has such an extent when it passes through the Fresnel lens 12 , 16 has in the first dimension x and / or the second dimension y that this corresponds to the width 21 of a Fresnel lens 12 , 16 in the first dimension x and / or the second dimension y. This means that the Fresnel lens 12 , 16 is completely illuminated by the individual light beam 14 , 18 . If this applies to all individual light-emitting diode arrangements 11 , 15 and these have the same properties as, for example, identical luminosity and identical Fresnel lenses 12 , 16 , this leads to the fact that in the vector light bundle 20 there are no sudden changes in the light intensity in the first dimension x and / or the second dimension y with the same coordinates in the main radiation direction z. In particular, the light intensity in the first dimension x and / or the second dimension y is essentially constant with the same coordinates in the main emission direction z.

Fig. 5 zeigt eine erste Einzelleuchtdiodenanordnung 26, eine zweite Einzelleuchtdiodenanordnung 27, eine dritte Einzelleuchtdiodenanordnung 28 und eine vierte Einzelleuchtdiodenanordnung 29, die zu einer erfindungsgemäßen Beleuchtungskörpermatrix, nämlich einer Leuchtdiodenmatrix 30 zusammengefügt sind. Die Einzelleuchtdiodenanordnungen 26, 27, 28, 29 parallelisieren das Licht nur in der ersten Dimension x. Fig. 5 shows a first single light emitting diode array 26, a second individual light emitting diode array 27, a third single light emitting diode array 28, and a fourth single light emitting diode array 29 which are joined together to form an inventive lighting fixture matrix, namely a light emitting diode array 30. The individual light-emitting diode arrangements 26 , 27 , 28 , 29 only parallelize the light in the first dimension x.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt in der y-z-Ebene durch die Leuchtdiodenmatrix 30, die ein Lichtbündel 31 in Hauptabstrahlrichtung z abstrahlt. Dieses Lichtbündel 31 setzt sich aus einem ersten Vektorlichtbündel 32 und einem zweiten Vektorlichtbündel 33 zusammen. FIG. 6 shows a section in the yz plane through the light-emitting diode matrix 30 , which emits a light bundle 31 in the main emission direction z. This light bundle 31 is composed of a first vector light bundle 32 and a second vector light bundle 33 .

Fig. 7 zeigt einen entsprechenden Schnitt in der x-z-Ebene durch die Leuchtdiodenmatrix 30. Die zweite Einzelleuchtdiodenanordnung 27 strahlt hier gemeinsam mit der nicht gezeigten ersten Einzelleuchtdiodenanordnung 26 das erste Vektorlichtbündel 32 ab, das in x-Richtung parallel ist. Die vierte Einzelleuchtdiodenanordnung 29 strahlt gemeinsam mit der nicht gezeigten dritten Einzelleuchtdiodenanordnung 28 das zweite Vektorlichtbündel 33 ab, das in x-Richtung parallel ist. Somit kommt es zu keinen Überlappungen zwischen dem ersten Vektorlichtbündel 32 und dem zweiten Vektorlichtbündel 33, so dass die Lichtintensität jeweils in einer Ebene in Hauptabstrahlrichtung z, die parallel zur Leuchtdiodenmatrix 30 ist, konstant ist. Fig. 7 shows a corresponding section in the xz-plane by the light emitting array 30. Here, the second individual light-emitting diode arrangement 27 , together with the first individual light-emitting diode arrangement 26, not shown, emits the first vector light bundle 32 , which is parallel in the x direction. The fourth individual light-emitting diode arrangement 29 , together with the third individual light-emitting diode arrangement 28, not shown, emits the second vector light bundle 33 , which is parallel in the x direction. There is thus no overlap between the first vector light bundle 32 and the second vector light bundle 33 , so that the light intensity is constant in each case in one plane in the main emission direction z, which is parallel to the light-emitting diode matrix 30 .

Beispielhafte Anwendungen des hier vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der hier vorgeschlagenen Vorrichtung zur Erzeugung flächigen parallelen Lichts liegen in der Oberflächenkontrolle sich schnell bewegender Bandmaterialien, bevorzugt von Stahl oder Papier. Fig. 8 zeigt eine solche beispielhafte Anwendung. Das Lichtbündel 31 der Leuchtdiodenmatrix 30 beleuchtet ein Bandmaterial 34, das von diesem Bandmaterial 34 reflektierte Licht 35 wird von einer Kamera 36 aufgezeichnet. Hierbei laufen Vektorlichtbündel 32 und 33 parallel. Je nach Ausrichmatrix 30 spricht man von Hell- oder Dunkelfeldanalyse, je nachdem, ob Fehler in der Oberflächenbeschaffenheit des Bandmaterials 34 zu einem dunklen oder einem hellen Fleck im von der Kamera 36 aufgezeichneten Bild des Bandmaterials 34 führen. Exemplary applications of the method proposed here or the device proposed here for generating flat parallel light are in the surface control of fast-moving strip materials, preferably steel or paper. Fig. 8 shows such an exemplary application. The light bundle 31 of the light-emitting diode matrix 30 illuminates a strip material 34 , the light 35 reflected by this strip material 34 is recorded by a camera 36 . Here, vector light beams 32 and 33 run in parallel. Depending on the alignment matrix 30 , one speaks of light or dark field analysis, depending on whether defects in the surface properties of the strip material 34 lead to a dark or a light spot in the image of the strip material 34 recorded by the camera 36 .

Zumindest für eine solche Anwendung ist es sinnvoll, das Lichtbündel 31 nicht kontinuierlich auf das sich schnell bewegende Bandmaterial 34 fallen zu lassen. Vielmehr bietet sich bei der Ausleuchtung sich bewegender Objekte die gepulste Ausleuchtung an. Fig. 9 zeigt beispielhaft schematisch im Schnittbild, wie eine solche gepulste Ausleuchtung zu erreichen ist. Hierzu werden die zweite Einzelleuchtdiodenanordnung 27 über ein erstes Paar von Zuleitungen 37 und die vierte Einzelleuchtdiodenanordnung 29 über ein zweites Paar von Zuleitungen 38 mit einer Stromversorgung 39 verbunden. Die Stromversorgung 39 versorgt somit die beiden Einzelleuchtdiodenanordnungen 27, 29, sowie analog alle weiteren Einzelleuchtdiodenanordnungen der Leuchtdiodenmatrix 30 mit elektrischem Strom. Sofern die Stromversorgung 39 kontinuierlich arbeitet, strahlt die Leuchtdiodenmatrix 30 das Lichtbündel 31 kontinuierlich aus, während es bei einer gepulsten Betriebsweise der Stromversorgung 39 zur gepulsten Abstrahlung eines Lichtbündels 31 kommt. Bei der Beleuchtung sich bewegender Objekte sollte die Strecke, die das Objekt während eines Pulses zurücklegt, kleiner als die Hälfte der Breite 40 eines Vektorlichtbündels 32, 33 des Lichtbündels 31 in x-Richtung sein. Für die Beleuchtung sich schnell bewegender Bandmaterialien sollte die Pulslänge besonders weniger als 100 Mikrosekunden, bevorzugt weniger als 10 Mikrosekunden, ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Mikrosekunden betragen. At least for such an application, it makes sense not to let the light beam 31 continuously fall onto the fast-moving strip material 34 . Rather, pulsed illumination lends itself to the illumination of moving objects. FIG. 9 shows, by way of example, schematically in a sectional view how such pulsed illumination can be achieved. For this purpose, the second individual light-emitting diode arrangement 27 is connected to a power supply 39 via a first pair of supply lines 37 and the fourth individual light-emitting diode arrangement 29 via a second pair of supply lines 38 . The power supply 39 thus supplies the two individual light-emitting diode arrangements 27 , 29 and, analogously, all further individual light-emitting diode arrangements of the light-emitting diode matrix 30 with electrical current. If the power supply 39 operates continuously, the light-emitting diode matrix 30 continuously emits the light bundle 31 , while a pulsed radiation of a light bundle 31 occurs in a pulsed operating mode of the power supply 39 . When illuminating moving objects, the distance that the object travels during a pulse should be less than half the width 40 of a vector light bundle 32 , 33 of the light bundle 31 in the x direction. For the illumination of fast-moving tape materials, the pulse length should be less than 100 microseconds, preferably less than 10 microseconds, very particularly preferably less than 5 microseconds.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenmatrix 30. Diese besteht aus einer Vielzahl von kaskadierbaren Einzelleuchtidiodenanordnungen 1. Diese weisen in der x-y-Ebene einen sechseckigen Querschnitt auf. Der Abstand 22 zweier benachbarter Leuchtdioden in x- Richtung entspricht der Breite 21 einer Fresnel-Linse 3 in dieser Richtung. Die hier verwendeten Leuchtdioden sind mit einem Reflektor 41 gekoppelt. Fig. 10 shows a further embodiment of a light emitting diode array 30 according to the invention. This consists of a large number of cascadable individual light-emitting diode arrangements 1 . These have a hexagonal cross section in the xy plane. The distance 22 between two adjacent light-emitting diodes in the x direction corresponds to the width 21 of a Fresnel lens 3 in this direction. The light-emitting diodes used here are coupled to a reflector 41 .

Die Leuchtdiodenmatrix 30 strahlt überwiegend in Hauptabstrahlrichtung z ab. Weiterhin ist eine Ebene 42 eingezeichnet, in der gleichmäßiges Licht vorliegt. Bei Beleuchtung einer zu inspizierenden Oberfläche heißt gleichmäßig, dass die Variationslänge der Helligkeit im Lichtbündel der Leuchtdiodenmatrix 30 beim Auftreffen auf der zu untersuchenden Oberfläche kleinskaliger ist als die räumliche Variation der möglichen Fehler auf der Oberfläche. Zusätzlich ist es möglich, jeder Leuchtdiode mit Reflektor 41 neben der zugehörigen Fresnel-Linse 3 noch zumindest eine weitere, in einer Richtung divergierend wirkende Linse zuzuordnen. The light-emitting diode matrix 30 emits predominantly in the main emission direction z. A plane 42 is also shown, in which there is uniform light. When illuminating a surface to be inspected, uniform means that the length of variation of the brightness in the light bundle of the light-emitting diode matrix 30 is smaller in size when it hits the surface to be examined than the spatial variation of the possible defects on the surface. In addition, it is possible to assign each light-emitting diode with reflector 41, in addition to the associated Fresnel lens 3 , at least one further lens which acts diverging in one direction.

In der Praxis werden besonders bevorzugt typischerweise Leuchtdiodenmatrizen mit mehr als 10 mal 10, vorzugsweise mehr als 100 mal 100, quadratischen oder sechseckigen Leuchtdioden eingesetzt. Mit solchen Leuchtdiodenmatrizen lassen sich insbesondere Oberflächeninspektionssysteme für Bandmaterialien verbessern. Bezugszeichenliste 1 Einzelleuchtdiodenanordnung
2 Leuchtdiode
3 Fresnel-Linse
4 Zuleitung
5 Einzellichtbündel
6 Innenraum
7 Breite eines Einzellichtbündels
8 Erste Breite einer Fresnel-Linse
9 Zweite Breite einer Fresnel-Linse
10 Öffnungswinkel
11 Erste Einzelleuchtdiodenanordnung
12 Erste Fresnel-Linse
13 Erste Berührungsfläche
14 Zweites Einzellichtbündel
15 Zweite Einzelleuchtdiodenanordnung
16 Zweite Fresnel-Linse
17 Zweite Berührungsfläche
18 Zweites Einzellichtbündel
19 Leuchtdiodenvektor
20 Vektorlichtbündel
21 Breite einer Fresnel-Linse
22 Abstand zweier benachbarter Leuchtdioden in der ersten Dimension x
23 Erste Leuchtdiode
24 Zweite Leuchtdiode
25 Abstand zwischen einer Leuchtdiode und zugehöriger Fresnel-Linse in Hauptabstrahlrichtung z
26 Erste Einzelleuchtdiodenanordnung
27 Zweite Einzelleuchtdiodenanordnung
28 Dritte Einzelleuchtdiodenanordnung
29 Vierte Einzelleuchtdiodenanordnung
30 Leuchtdiodenmatrix
31 Lichtbündel
32 Erstes Vektorlichtbündel
33 Zweites Vektorlichtbündel
34 Bandmaterial
35 Reflektiertes Licht
36 Kamera
37 Erstes Paar Zuleitungen
38 Zweites Paar Zuleitungen
39 Stromversorgung
40 Breite eines Vektorlichtbündels
41 Leuchtdiode mit Reflektor
42 Homogenitätsebene
x erste zur Hauptabstrahlrichtung senkrechte Richtung
y zweite, sowohl zur Hauptabstrahlrichtung, als auch zu x senkrechte Richtung
z Hauptabstrahlrichtung
In practice, light-emitting diode arrays with more than 10 times 10, preferably more than 100 times 100, square or hexagonal light-emitting diodes are typically used particularly preferably. With such light-emitting diode matrices, surface inspection systems for strip materials in particular can be improved. 1 individual light-emitting diode arrangement
2 LEDs
3 Fresnel lens
4 supply line
5 individual light beams
6 interior
7 Width of a single light beam
8 First width of a Fresnel lens
9 Second width of a Fresnel lens
10 opening angles
11 First individual light-emitting diode arrangement
12 First Fresnel lens
13 First contact area
14 Second single light beam
15 Second individual light-emitting diode arrangement
16 Second Fresnel lens
17 Second touch area
18 Second single light beam
19 light emitting diode vector
20 vector light beams
21 Width of a Fresnel lens
22 Distance between two neighboring LEDs in the first dimension x
23 First LED
24 Second LED
25 distance between a light emitting diode and associated Fresnel lens in the main emission direction z
26 First individual light-emitting diode arrangement
27 Second individual light-emitting diode arrangement
28 Third individual light-emitting diode arrangement
29 Fourth individual light-emitting diode arrangement
30 light emitting diode matrix
31 light beams
32 First vector light beam
33 Second vector light beam
34 tape material
35 Reflected light
36 camera
37 First pair of leads
38 Second pair of leads
39 Power supply
40 Width of a vector light beam
41 light emitting diode with reflector
42 level of homogeneity
x first direction perpendicular to the main emission direction
y second direction, both perpendicular to the main emission direction and to x
z Main emission direction

Claims

1. Device for generating a light beam ( 20 , 31 ) that can be emitted in a main emission direction (z) and that contains parallel light at least in a first dimension (x), consisting of at least two essentially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 ) and at least two cascadable lenses ( 3 , 12 , 16 ) assigned to a point-shaped light source ( 2 , 23 , 24 , 41 ) and located in the main emission direction (z) of the essentially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 ), which together form a lighting fixture matrix ( 19 , 30 ), characterized in that two adjacent lenses ( 3 , 12 , 16 ) lie in a plane perpendicular to the main emission direction (z), that the lenses each have a substantially point-shaped light source ( 2 , 23 , 24 , 41 ) are irradiated, that the lenses ( 3 , 12 , 16 ) act parallelizing at least in a first dimension (x) and that the lenses ( 3 , 12 , 16 ) have a first width ( 8 , 21 ) in the direction of the first dimension (x), which corresponds to the distance ( 22 ) between two essentially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 ) in the first dimension (x).

2. Device according to claim 1, characterized in that the lenses ( 3 , 12 , 16 ) on the light bundle ( 20 , 31 ) in a second dimension (y) perpendicular to the first dimension (x) have a neutral or diverging effect.

3. Device according to claim 1, characterized in that the lenses ( 3 , 12 , 16 ) act parallelizing in a second dimension (y) perpendicular to the first dimension (x) and a second width ( 9 ) of the lens in the second dimension (y) essentially corresponds to the distance ( 22 ) of two adjacent essentially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 ) in the second dimension (y).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lenses ( 3 , 12 , 16 ) are at least partially Fresnel lenses.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lenses ( 3 , 12 , 16 ) normal to the main emission direction (z) have a square or polygonal, preferably a hexagonal, cross section.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lighting element matrix ( 19 , 30 ) has a rectangular cross section normal to the main emission direction (z).

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the lighting fixture matrix ( 19 , 30 ) has a square cross section normal to the main emission direction (z).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the substantially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 ) and the lenses ( 3 , 12 , 16 ) are arranged such that a light intensity of the light beam ( 31 ) in a predeterminable bandwidth fluctuates around a predeterminable mean value in the first dimension (x) and / or the second dimension (y).

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the substantially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 ) are light emitting diodes.

10. The device according to claim 9, characterized in that each light-emitting diode ( 2 , 23 , 24 , 41 ) at least one Fresnel lens ( 3 , 12 , 16 ), which acts in parallel, and at least one lens diverging in one direction ( 3 , 12 , 16 ) is assigned.

11. A method for illuminating an object comprising the following steps:

a) generation of a large number of individual light beams ( 5 , 14 , 18 ) by a corresponding large number of essentially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 );

b) passage of each individual light beam ( 5 , 14 , 18 ) through at least one lens ( 3 , 12 , 16 ), which acts in parallel in at least one first dimension (x), a first dimension ( 8 , 21 ) in this first dimension (x ) which essentially corresponds to the first distance ( 22 ) of two adjacent point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 ) in this first dimension (x); and

c) formation of a light bundle ( 20 , 31 , 32 , 33 ) from the plurality of individual light bundles ( 5 , 14 , 18 ).

12. The method according to claim 11, characterized in that the lenses ( 3 , 12 , 16 ) at least partially divergent or neutral in a second dimension (y) perpendicular to the first dimension (x) onto the respective individual light bundles ( 5 , 14 , 18 ) Act.

13. The method according to claim 11, characterized in that each individual light beam ( 5 , 14 , 18 ) is parallelized when passing through the respective lens ( 3 , 12 , 16 ) in a second dimension (y) perpendicular to the first dimension (x) ,

14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that one of the essentially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 ) with electrical current supplying power supply ( 39 ) is operated continuously.

15. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the substantially point-shaped light sources ( 2 , 23 , 24 , 41 ) with electrical power supply ( 39 ) is operated in a pulsed manner.

16. The method according to claim 15, characterized in that the power supply ( 39 ) is operated with pulse lengths of less than 100 microseconds.

17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the power supply ( 39 ) is operated with pulse lengths of less than 10 microseconds, in particular less than 5 microseconds.

18. The method according to any one of claims 11 to 17, characterized in that the object is a section of a strip material ( 34 ), the surface of which is inspected for defects when passing through the light beam ( 31 ).

19. The method according to any one of claims 11 to 18, characterized in that the image of a single substantially point-shaped light source ( 2 , 23 , 24 , 41 ) has smaller dimensions than the contrasting structures on the surface of the illuminated object ( 34 ).