DE60303328T2

DE60303328T2 - Ringförmige Lichtquelle

Info

Publication number: DE60303328T2
Application number: DE60303328T
Authority: DE
Inventors: Seiji Takatsu-ku Kawasaki Shimokawa; Tatsuya Takatsu-ku Kawasaki Nagahama; Kuniaki Takatsu-ku Kawasaki Obata; Hirotaka Takatsu-ku Kawasaki Matsubara
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: EP1363153B1; US20030231494A1; DE60303328D1; CN1458543A; US6857762B2; CN100501493C; EP1363153A1; JP3889992B2; JP2003337365A

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ring-Illuminator für den Einsatz in einem optischen Messgerät, wie zum Beispiel einem optischen Mikroskop, einem Bildmessgerät oder Ähnlichem. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung einen Ring-Illuminator, der Beleuchtungslicht eines bestimmten Farbtons basierend auf Lichtstrahlen erzeugt, die von einer Gruppe lichtemittierender Elemente erzeugt werden, welche in der Lage sind, Lichtstrahlen einer jeweils anderen Farbe auszustrahlen. Eine ähnliche Art von Ring-Illuminator ist auch aus EP 1072884 A bekannt.
2. Beschreibung verwandter Technik
Die Beleuchtung eines zu messenden Objektes spielt für den Erhalt eines deutlichen Bildes eines zu messenden Objektes in einem optischen Mikroskop für das optische Fokussieren eines Bildes eines Teils eines zu messenden Objektes sowie für das Betrachten des Bildes in einer Art Bildbearbeitungsmessgerät, wie zum Beispiel einem Messmikroskop, einem Werkzeugmikroskop, einem Projektor und einem 3D-Bildmessgerät für das Überprüfen und Messen der Form und Größe eines zu messenden Objektes basierend auf dem Bild und Ähnlichem eine äußerst wichtige Rolle.
Als eine Beleuchtungsmethode für ein Bildbearbeitungsmessgerät oder Ähnliches ist eine Beleuchtungsmethode mit senkrecht nach unten gerichteter Strahlung bekannt, bei der das Beleuchtungslicht im Wesentlichen von rechts oberhalb des zu messenden Objektes auf das zu messende Objekt gestrahlt wird.
Die Beleuchtungsmethode mit senkrecht nach unten gerichteter Strahlung wird jedoch in vielen Fällen für die Messung eines Objektes mit relativ einfacher Form angewandt. Dementsprechend ist es vorgekommen, dass bei einem zu messenden Objekt mit einer komplizierten Form, zum Beispiel einem zu messenden stufenartigen Objekt mit einer großen Anzahl von Kantenabschnitten, die Schatten der Kantenabschnitte nicht eindeutig erkannt werden können.
Um solch einen Nachteil zu beheben, wurde ein Ring-Illuminator vorgeschlagen, der in der Lage ist, Schatten von Kantenabschnitten deutlich mit Hilfe einer Strahlung des Beleuchtungslichtes auf ein zu messendes Objekt aus einer Richtung zu erkennen, die in Bezug zu einer optischen Achse eines optischen Systems in einem bestimmten Winkel geneigt ist.
Als eine Lichtquelle für den Einsatz in dem Ring-Illuminator ist eine auf optischer Faser basierende Lichtquelle bekannt, die so gebildet ist, dass das von einer Halogenlampe erzeugte Beleuchtungslicht durch optische Fasern geführt wird. Die Halogenlampe oder Ähnliches bringen jedoch ebenso Nachteile mit sich, wie zum Beispiel einen hohen Stromverbrauch, eine kurze Lebensdauer sowie eine langsame Reaktionszeit zum Zeitpunkt der Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung.
Des Weiteren ist für einen solchen Ring-Illuminator als Methode, bei der die Helligkeit und der Beleuchtungswinkel des auf ein zu messendes Objekt abgestrahlten Beleuchtungslichtes eingestellt werden, eine Methode bekannt, bei der auf Fasern basierende Lichtquellen in Gruppen angeordnet sind und somit die Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung für jede Gruppe durchgeführt wird. Dabei wird eine Vorrichtung eingesetzt, die die Lampen für die jeweilige Gruppe von Lichtquellen vorbereitet und die Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung für jede Gruppe durchführt, oder es wird eine Vorrichtung eingesetzt, die Shutter oder Ähnliches so vorbereitet, dass diese die Transmission oder die Unterbrechung des Lichtes im Mittelbereich oder an den Endabschnitten der Fasern ermöglichen und die die Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung für jede Gruppe durchführt.
Diese Vorrichtungen erfordern jedoch eine große Anzahl von Lampen und eine komplexere Struktur, wodurch das Problem entsteht, dass der Illuminator sehr groß wird und die Herstellungskosten steigen.
Andererseits haben in der letzten Zeit lichtemittierende Elemente, wie zum Beispiel in Form von Leuchtdioden (LED) in Anbetracht ihrer Eigenschaften, wie zum Beispiel schnelle Reaktionszeit, lange Lebensdauer und Ähnliches, Aufmerksamkeit auf sich gezogen, und der Einsatz von lichtemittierenden Elementen als Lichtquellen hat in verschiedenen technischen Bereichen einhergehend mit der Verbesserung der Helligkeit der lichtemittierenden Elemente begonnen.
In diesem Bereich wurde als Lichtquelle, die die Nachteile der oben genannten Halogenlampen oder Ähnlichem beseitigen und die die Beleuchtung sowie Ausschaltung der Lichtquellen steuern kann, ein Ring-Illuminator, der Leuchtdioden verwendet, vorgeschlagen.
Zum Beispiel wurde in der japanischen Offenbarungsschrift der Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 10-54940 (verwandte Technik 1) ein Ring-Illuminator vorgeschlagen. Der Ring-Illuminator der verwandten Technik 1 enthält eine große Anzahl von Leuchtdioden als Lichtquelle, welche konzentrisch auf mehreren Kreisen angeordnet sind (laut Veröffentlichung fünf kreisförmige Bereiche in einem Ausführungsbeispiel der Veröffentlichung), und die jeweiligen Leuchtdioden sind in so einer Art und Weise befestigt, dass ihre Lichtemissionsrichtungen auf das zu messende Objekt eingestellt sind. Diese Veröffentlichung offenbart des Weiteren eine Methode, bei der als Modifizierung der Fokussiermethode die Lichtemissionsrichtungen der jeweiligen Leuchtdioden parallel zu einer optischen Achse und Fresnel-Linsen hinter den Lichtemissionsrichtungen angeordnet sind, um das Fokussieren des Lichtes auf das zu messende Objekt zu ermöglichen.
Des Weiteren sind in dem in der Veröffentlichung offenbarten Ring-Illuminator die Leuchtdioden in Gruppen angeordnet, die aus jeweils kreisförmigen um diese herum angeordneten Randabschnitten bestehen, und die Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung kann für jede Gruppe durchgeführt werden. Dementsprechend ist es möglich, die Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung für die in mehreren Bereichen angeordneten Leuchtdioden durchzuführen, da die Lichtquellen für jede Gruppe und folglich die Ausbreitung des Lichtes zum zu messenden Objekt angemessen eingestellt werden können.
Der im oben genannten Dokument EP 1072884 A offenbarte Ring-Illuminator enthält eine ähnliche Anordnung von mehreren Leuchtdioden, die konzentrisch auf mehreren Krei sen angeordnet sind. Die Leuchtdioden bestehen aus mindestens zwei Typen von Leuchtdioden, wobei jeder Typ eine andere Lichtemissionsfarbe erzeugt. Der Illuminator besteht aus einer kreisförmigen Leiterplatte zur Befestigung der Leuchtdioden und einer kreisförmigen Fresnel-Linse, die unterhalb der Leuchtdioden befestigt ist, wodurch sich die von den Leuchtdioden abgegebenen Lichtstrahlen großflächig in tangentialer Richtung ausbreiten, um anschließend auf die Oberfläche des Zielobjektes gerichtet werden zu können.
Im Ring-Illuminator der verwandten Technik 1 besitzen die von den jeweiligen Leuchtdioden abgegebenen Lichtstrahlen, die auf das zu messende Objekt gerichtet sind, intrinsische Divergenzwinkel und breiten sich aus, ehe sie das zu messende Objekt erreichen, womit die Verbesserung der Beleuchtungseffizienz nicht ausreichend gewährleistet ist und dadurch der Nachteil entsteht, dass eine enorm große Anzahl von Leuchtdioden installiert werden muss, um die notwendige Beleuchtung zu gewährleisten.
Des Weiteren wird in der verwandten Technik 1 eine Vorrichtung als ein weiteres Mittel zur Verbesserung der Beleuchtungseffizienz offenbart, bei der Fresnel-Linsen vor den Leuchtdioden angeordnet sind und das Beleuchtungslicht auf ein zu messendes Objekt fokussieren. Diese Vorrichtung dient jedoch nicht der Korrektur der oben genannten intrinsischen Divergenzwinkel der Leuchtdioden, und somit ist eine bemerkenswerte Verbesserung der Beleuchtungseffizienz schwer zu erreichen.
Des Weiteren besitzen solche Fresnel-Linsen intrinsische Brennweiten und folglich werden, wenn ein Abstand (funktioneller Abstand) zwischen dem zu messenden Objekt und dem Ring-Illuminator entsprechend des zu messenden Objektes zum Zeitpunkt der Messung geändert wird, die Brennweite und der funktionelle Abstand der Fresnel-Linse voneinander verrückt, wodurch sich das Beleuchtungslicht ausbreitet und so die Beleuchtungseffizienz gemindert wird. Des Weiteren kann, um die Beleuchtungseffizienz aufrechterhalten zu können, der funktionelle Abstand nicht geändert werden, wodurch der Nachteil entsteht, dass ein optimales Beleuchtungslicht für jedes zu messende Objekt schwer zu erreichen ist.
Des Weiteren ist ein Ring-Illuminator bekannt, der eine Zusatzfunktion enthält, die es ermöglicht, den Beleuchtungswinkel in Bezug auf ein zu messendes Objekt und eine Beleuchtungsrichtung des Beleuchtungslichtes zu steuern, so dass die Beschaffenheit von Kanten sowie der Oberfläche eines zu messenden Objektes deutlich erkennbar werden (verwandte Technik 2). In dem Ring-Illuminator der verwandten Technik 2 sind mehrere Typen von Ringen angeordnet, in denen die Leuchtdioden ringförmig entsprechend dem bestimmten Beleuchtungswinkel befestigt sind, und die Leuchtdioden dieser Ringe werden gleichzeitig oder separat angeschaltet, um den Beleuchtungswinkel zu steuern. Des Weiteren wird für die Leuchtdioden, die für jeden Ring in Gruppen in dem Randbereich angeordnet sind, die Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung durchgeführt, wodurch die Ausbreitung des Lichtes zu dem zu messenden Objekt angemessen eingestellt werden kann.
In dem Ring-Illuminator der verwandten Technik 2 kann die Beleuchtungseffizienz, in der gleichen Art und Weise wie in der oben beschriebenen verwandten Technik 1, aufgrund der Divergenzwinkel der von den jeweiligen Leuchtdioden abgegebenen Lichtstrahlen, jedoch auch nicht ausreichend verbessert werden, was sich folglich dahingehend nachteilig auswirkt, dass eine Vielzahl von Leuchtdioden installiert werden müssen, um die notwendige Beleuchtung zu gewährleisten. Des Weiteren ist es notwendig, mehrere Typen von Ringen zu installieren, damit die jeweiligen Ringe die gegebenen Winkel bilden können, wodurch die Struktur des Illuminators komplex wird.
Andererseits sind Typen von zu messenden Objekten, die von einem Bildverarbeitungsmessgerät oder Ähnlichem überprüft und gemessen werden, enorm unterschiedlich, wobei die zu messenden Objekte elektronische Bauteile, wie zum Beispiel Leiterplatten (PCB) oder Ähnliches, mechanische Bauteile, Halbleiterkomponenten, Plattenkomponenten und Ähnliches umfassen. Darüber hinaus besitzen diese zu messenden Objekte unterschiedliche Oberflächenfarben. In dem Bildverarbeitungsmessgerät oder Ähnlichem wird, durch das Erkennen einer Form oder Ähnlichem des zu messenden Objektes als ein Bild unter der Verwendung eines CCD (ladungsgekoppelten Bauelements) oder Ähnlichem und Bestrahltem Beleuchtungslicht mit einem der jeweiligen Oberflächenfarbe des zu messenden Objektes angemessenen Farbton zum Zeitpunkt der Messung der Größe oder Ähnlichem durch Erkennung der Position von Kanten oder Ähnlichem des Bildes, ein Kontrast eines erhaltenen Abbildes deutlich gezeigt, damit eine Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit von Kanten erwartet werden kann.
Da der Ring-Illuminator in der Lage ist, den Farbton eines solchen Beleuchtungslichtes einzustellen, werden, wie in den oben genannten Ring-Illuminatoren der verwandten Technik 1 und der verwandten Technik 2, mehrere Leuchtdioden bestehend aus verschiedenen Typen, zum Beispiel drei Typen von Leuchtdioden mit jeweils verschiedenen Lichtemissionsfarben rot (R), grün (G), blau (B) sowie eine Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung für die Leuchtdioden einer jeden Lichtemissionsfarbe ausgeführt, so dass der Farbton des Beleuchtungslichtes eingestellt werden kann.
Da jedoch die Beleuchtungseffizienz in den Ring-Illuminatoren der verwandten Technik 1 und der verwandten Technik 2 gering ist, muss eine Vielzahl von Leuchtdioden verwendet werden, wodurch der Nachteil entsteht, dass der Illuminator sehr groß wird und damit die Herstellungskosten steigen. Des Weiteren ist es möglich, wie oben beschrieben, den Farbton des Beleuchtungslichtes durch die Anordnung von verschiedenen Typen von Leuchtdioden mit unterschiedlichen Lichtemissionsfarben einzustellen. Obwohl die von den Leuchtdioden auf das zu messende Objekt Bestrahlten Lichtstrahlen auf dem zu messenden Objekt kombiniert werden, sind jedoch die Abstände und die Winkel der Lichtstrahlen der jeweiligen Leuchtdioden in Bezug auf das zu messende Objekt nicht konstant, womit eine Einheitlichkeit des Farbtons des erzeugten Beleuchtungslichtes nicht gewährleistet ist und dadurch der Nachteil entsteht, dass kein Bild mit einer ausreichend hohen Genauigkeit erzielt werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ring-Illuminator bereitzustellen, der die Größe des Bauteils miniaturisiert und gleichzeitig die Genauigkeit der Bilderkennung durch verbesserte Beleuchtungseffizienz ausreichend erhöht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Ring-Illuminator erfüllt, der die in Anspruch 1 enthaltenen Bestandteile umfasst. Das heißt, der Ring-Illuminator enthält eine Lichtquelle, die aus mehreren lichtemittierenden Elementen gebildet ist, die um eine optische Achse eines optischen Systems angeordnet sind und wenigstens aus zwei Typen lichtemittierender Elemente bestehen, wobei jeder Typ der lichtemittierenden Elemente eine jeweils andere Lichtemissionsfarbe aufweist. Jede Gruppe der lichtemittierenden Elemente ist ringförmig in der gleichen Ebene um die optische Achse herum im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse angeordnet.
Hinter den Lichtemissionsrichtungen der lichtemittierenden Elemente ist eine Kombiniereinrichtung angeordnet, die eine Spiegelvorrichtung zur Kombination der von den lichtemittierenden Elementen abgestrahlten Lichtstrahlen enthält, welche jeweils unterschiedliche Lichtemissionsfarben aufweisen und somit ein Beleuchtungslicht mit einem jeweiligen bestimmten Farbton erzeugt. Darüber hinaus ist hinter dem erzeugten Beleuchtungslicht eine Fokussiereinrichtung angeordnet, die das Beleuchtungslicht auf eine bestimmte Position entlang der optischen Achse fokussiert.
Hier beinhaltet die Bezeichnung „ringförmig um die optische Achse herum angeordnet" eine runde ringförmige, eine dreieckig ringförmige, eine quadratisch ringförmige oder eine polygonal ringförmige Anordnung einschließlich einer fünfeckig ringförmigen Anordnung um die optische Achse herum.
Des Weiteren sind auch eine elliptisch ringförmige Anordnung oder eine rechteckig ringförmige Anordnung um die optische Achse herum in der Bezeichnung enthalten.
Diesem Aufbau entsprechend werden die gestrahlten Lichtstrahlen der lichtemittierenden Elemente von unterschiedlichen Lichtemissionsfarben zum Beleuchtungslicht des jeweilig bestimmten Farbtons mit Hilfe der Kombiniereinrichtung kombiniert, die hinter den gestrahlten Lichtstrahlen angeordnet ist, und das Beleuchtungslicht des bestimmten Farbtons wird auf die bestimmte Position der Fokussiereinrichtung fokussiert. Auf diese Art und Weise kann das Beleuchtungslicht, das vorwiegend durch die Kombiniereinrichtung zu dem bestimmten Farbton kombiniert wird, erzeugt werden, und folglich ist es möglich, das Beleuchtungslicht in dem der Oberflächenfarbe des zu messenden Objektes entsprechenden einheitlichen Farbton abzustrahlen. Dementsprechend wird ein Kontrast eines durch ein optisches System erhaltenen Bildes deutlich erkennbar, so dass die Erkennungsgenauigkeit von Kanten oder Ähnlichem des zu messenden Objektes ausreichend verbessert werden kann. Da des Weiteren eine Verbesserung der Beleuchtungseffizienz durch Fokussieren des Beleuchtungslichtes durch eine Fokussiereinrichtung auf eine bestimmte Position gewährleistet werden kann, kann die Anzahl der zu installierenden lichtemittierenden Elemente reduziert werden, wodurch eine Miniaturisierung der Größe des Illuminators möglich ist.
Die Gruppen der lichtemittierenden Elemente, bei denen jede Gruppe eine andere Lichtemissionsfarbe hat und die ringförmig angeordnet sind, können so angeordnet werden, dass jede Gruppe voneinander beabstandet in einem bestimmten Abstand entlang der Richtung der optischen Achse angeordnet ist, und die Lichtemissionsrichtungen der Gruppen der lichtemittierenden Elemente können deshalb von der optischen Achse weggerichtet sein.
Aufgrund eines solchen Aufbaus kann, durch die Anordnung der Lichtquelle in einer Art und Weise, dass die Lichtemissionsrichtung der lichtemittierenden Elemente in die Richtung geleitet wird, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des optischen Systems und von der optischen Achse weggerichtet liegt, in Bezug auf die Größen des Illuminators, der aus der Kombiniereinrichtung und der Fokussiereinrichtung gebildet wird, welche hinter der Lichtemissionsrichtung angeordnet sind, die Größe in der Richtung parallel zur optischen Achse relativ klein gehalten werden. Dementsprechend wird bei der Installation des Illuminators in das optische System der Spielraum für die Installationsposition entlang der optischen Achse erhöht, die Einstellung des Fokussierbereiches und der Fokussierposition kann mit hoher Genauigkeit ausgeführt und die Erkennung des Bildes eines zu messenden Objektes verbessert werden.
Die Gruppen der lichtemittierenden Elemente, bei denen jede Gruppe eine jeweils andere Lichtemissionsfarbe hat und die ringförmig angeordnet sind, können so angeordnet werden, dass jede Gruppe entlang von Kreisen angeordnet ist, die einen unterschiedlichen Abstand zur optischen Achse auf im Wesentlichen gleichen Ebenen, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse sind, aufweisen, und die Lichtemissionsrichtung ist so ausgerichtet, dass sie im Wesentlichen parallel zur optischen Achse angeordnet ist.
Aufgrund eines solchen Aufbaus kann, durch die Anordnung der Lichtquelle in einer Art und Weise, dass die Lichtemissionsrichtung der lichtemittierenden Elemente in die Richtung geleitet wird, die im Wesentlichen parallel zur optischen Achse des optischen Systems liegt, in Bezug auf die Größen des Illuminators, der durch die Kombiniereinrichtung und die Fokussiereinrichtung gebildet wird, welche hinter der Lichtemissionsrichtung angeordnet sind, die Größe in der Strahlungsrichtung optische Achse herum klein gehalten werden.
Dementsprechend wird während der Messung nach der Installation des Illuminators in das optische System der Messungsvorgang nicht durch den Illuminator behindert, wodurch ein schnelles Durchführen der Messung ermöglicht wird.
Die Vielzahl der lichtemittierenden Elemente kann drei Typen von Leuchtdioden umfassen, die die jeweiligen Farben rot (R), grün (G) und blau (B) haben.
Aufgrund eines solchen Aufbaus kann, durch die Verwendung von Leuchtdioden, die zu typischen lichtemittierenden Elementen gehören, eine Lichtquelle mit einer hohen Reaktionszeit, einer langen Lebensdauer und Ähnlichem zur Verfügung gestellt werden, welche Eigenschaften von Leuchtdioden sind. Gleichzeitig kann durch die einheitliche Kombination der jeweiligen Farben rot (R), grün (G) und blau (B), den drei Hauptfarben des Lichtes, ein weißes Licht erzeugt werden, das die Grundfarbe des Beleuchtungslichtes darstellt, währenddessen durch das angemessene Ändern der Kombinationsmengen der jeweiligen Farben rot (R), grün (G) und blau (B) das Beleuchtungslicht verschiedener Farbtöne erzeugt werden kann. Dementsprechend kann das Beleuchtungslicht mit dem optimalen Farbton zu den jeweiligen zu messenden Objekten mit verschiedenen Oberflächenfarben gestrahlt werden, wodurch die Erkennungsgenauigkeit von Kanten oder Ähnlichem des zu messenden Objektes weiterhin ausreichend verbessert werden kann.
Die Kombiniereinrichtung kann so gestaltet werden, dass sie dichroitische Spiegel einer planen Form enthält.
Aufgrund eines solchen Aufbaus kann, mit der Verwendung von dichroitischen Spiegeln, die sowohl das Hindurchlassen als auch das Reflektieren von Licht in Abhängigkeit der Wellenlänge des Lichtes ermöglichen, durch selektives Hindurchlassen oder Reflektieren der von den lichtemittierenden Elementen abgegebenen Lichtstrahlen und aufgrund der sich voneinander unterscheidenden Lichtemissionsfarben die Lichtstrahlen mit verschiedenen Lichtemissionsfarben kombiniert werden, so dass das Beleuchtungslicht mit einem bestimmten Farbton erzeugt werden kann. Des Weiteren kann unter der Verwendung von dichroitischen Spiegeln mit einer einfachen planen Form die Kombiniereinrichtung zu geringen Kosten aufgebaut werden. Darüber hinaus können die Positionen des Reflektionslichtes und das Transmissionslicht im Vergleich zu den Fällen leicht berech net werden, in denen dichroitische Spiegel mit einer gekrümmten Oberfläche verwendet werden. Dementsprechend kann die Anordnung und die Befestigung der dichroitischen Spiegel auf einfache Art und Weise realisiert werden und gleichzeitig der Kombiniervorgang des Beleuchtungslichtes mit Genauigkeit ausgeführt werden.
Die dichroitischen Spiegel haben solche Eigenschaften, dass sie Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als eine bestimmte Wellenlänge, reflektieren und Licht mit einer Wellenlänge, die länger ist als eine bestimmte Wellenlänge, hindurchlassen oder haben solche Eigenschaften, dass sie Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer als eine bestimmte Wellenlänge ist, hindurchlassen und Licht mit einer Wellenlänge, die länger als eine bestimmte Wellenlänge ist, reflektieren.
Aufgrund eines solchen Aufbaus kommt es je nach Wellenlänge des Lichtes bei einer bestimmten Wellenlänge nur zu einem Übergang von der Reflektion zu der Transmission oder von der Transmission zu der Reflektion, verglichen mit dichroitischen Spiegeln, die den Übergang der Eigenschaften von Reflektion zu Transmission zwei oder mehrere Male für mehrere Wellenlängen durchführen, die Anzahl von Schichten eines auf die Spiegeloberfläche aufgedampften Überzugs ist gering, wodurch das Herstellen des Überzugs vereinfacht wird und die Reflektions- und Transmissionseffizienz der dichroitischen Spiegel verbessert werden kann.
Das Beleuchtungslicht ist weiter hinter der Kombiniereinrichtung angeordnet und kann in eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse und von der optischen Achse weggerichtet eingestellt werden; die Fokussiereinrichtung ist so aufgebaut, dass sie einen Reflektionsspiegel enthält, der das Beleuchtungslicht in Richtung der optischen Achse fokussiert, und der Reflektionsspiegel enthält eine Reflektionsoberfläche mit jeweils bestimmten Krümmungen in Bezug auf zwei Querschnittsrichtungen parallel und senkrecht zu der optischen Achse.
Aufgrund eines solchen Aufbaus wird das Beleuchtungslicht in Richtung der optischen Achse durch den Reflektionsspiegel reflektiert, welcher sich in einem größeren Abstand zur optischen Achse befindet als die Lichtquelle und die Kombiniereinrichtung, wodurch der Beleuchtungswinkel des auf das zu messende Objekt Bestrahlten Beleuchtungslichtes vergrößert wird, wobei, wenn das zu messende Objekt eine stereoskopische Form oder Ähnliches besitzt, es möglich ist, die Schatten der Kantenbereiche des zu messenden Objektes deutlich zu erkennen. Des Weiteren besitzt die Reflektionsoberfläche des Reflektionsspiegels eine Krümmung für das Fokussieren des Beleuchtungslichtes auf eine bestimmte Position des zu messenden Objektes, womit das auf die bestimmte Position des zu messenden Objektes zu strahlende Beleuchtungslicht in konzentrierter Form abgegeben werden kann und die Beleuchtungseffizienz somit erhöht wird.
Das Beleuchtungslicht, das weiter hinter der Kombiniereinrichtung angeordnet ist, kann auf eine Richtung im Wesentlichen parallel zur optischen Achse eingestellt werden; die Fokussiereinrichtung ist so gestaltet, dass sie einen ersten Reflektionsspiegel, der das Beleuchtungslicht in der Richtung von der optischen Achse weg reflektiert, und einen zweiten Reflektionsspiegel enthält, der das an dem Reflektionsspiegel reflektierte Beleuchtungslicht als Satz in Richtung der optischen Achse reflektiert, wobei wenigstens der erste Reflektionsspiegel oder der zweite Reflektionsspiegel eine Reflektionsfläche enthält, die entsprechende Krümmungen in Bezug auf zwei Querschnittsrichtungen parallel und senkrecht zu der optischen Achse aufweist.
Aufgrund eines solchen Aufbaus kann, durch Ausrichtung des Strahlungslichtes von der Lichtquelle und des von der Kombiniereinrichtung abgestrahlten Beleuchtungslichtes parallel zur optischen Achse und durch das Vorhandensein des Reflektionsspiegels nahe bei dem zu messenden Objekt, von verschiedenen Größen des Illuminators die Größe der Strahlungsrichtung um der optischen Achse klein gehalten werden. Des Weiteren ist die Krümmung, die das Beleuchtungslicht auf eine bestimmte Position fokussiert, auf der Reflektionsoberfläche von entweder dem ersten oder zweiten Reflektionsspiegel oder den Reflexionsoberflächen beider Reflektionsspiegel vorhanden, womit das Beleuchtungslicht in konzentrierter Form auf eine Position des zu messenden Objektes gestrahlt werden kann und die Beleuchtungseffizienz somit verbessert wird.
Die Lichtquelle und die Kombiniereinrichtung können an dem Illuminator-Körper befestigt werden, die Fokussiereinrichtung wird in einer solchen Art und Weise befestigt, dass die Fokussiereinrichtung in Bezug auf den Illuminator-Körper in Richtung im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse relativ beweglich ist, und der Ring-Illuminator enthält eine Einstellvorrichtung, welche die Position, auf die das Beleuchtungslicht fokus siert wird, durch die relative Bewegung des Illuminator-Körpers und der Fokussiereinrichtung einstellt.
Aufgrund eines solchen Aufbaus wird, durch das Vorhandensein der relativen Bewegung zwischen dem Illuminator-Körper an dem die Lichtquelle und die Fokussiereinrichtung befestigt sind, sowie der Fokussiereinrichtung entlang der optischen Achse, das Beleuchtungslicht an der Reflektionsoberfläche des Reflektionsspiegels mit gekrümmter Oberfläche an Positionen mit unterschiedlichem Neigungswinkel reflektiert, wodurch der Reflektionswinkel geändert wird. Dementsprechend ist es möglich, den Beleuchtungswinkel in Bezug auf ein zu messendes Objekt einzustellen, und folglich kann das Beleuchtungslicht mit dem richtigen Beleuchtungswinkel entsprechend der Größe-, Form- und Oberflächenbedingungen des zu messenden Objektes erreicht werden, wodurch die Erkennungsgenauigkeit von Kanten oder Ähnlichem des zu messenden Objektes weiter verbessert werden kann. Das Beleuchtungslicht, das weiter hinter der Kombiniereinrichtung angeordnet ist, kann auf eine Richtung im Wesentlichen parallel zur optischen Achse eingestellt werden, und die Fokussiereinrichtung ist so gestaltet, dass sie eine im Wesentlichen Donut-förmige Linse mit einem Loch im Mittelabschnitt aufweist.
Aufgrund eines solchen Aufbaus kann durch die Verwendung der Linse, einem optischen Element für allgemeine Anwendungen, der Ring-Illuminator zu geringen Kosten hergestellt werden. Gleichzeitig kann, durch die Verwendung der Linse mit hoher Transmissionsfähigkeit und hoher Genauigkeit der Transmissionsverlust des Beleuchtungslichtes auf einen kleinen Wert reduziert werden, und es ist möglich, das Beleuchtungslicht genau auf einen Beleuchtungsbereich zu fokussieren, wodurch die Beleuchtungseffizienz weiter verbessert werden kann. Des Weiteren kann die Objektivlinse oder Ähnliches, die das optische System bildet, durch das im Mittelabschnitt der Linse befindliche Loch in den Ring-Illuminator eindringen, oder es ist möglich, dass das Reflektionslicht von dem zu messenden Objekt ohne Unterbrechung die Objektivlinse erreicht, und folglich kann die Messung des zu messenden Objektes ungehindert ausgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ring-Illuminators entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Ring-Illuminators entsprechend des oben genannten Ausführungsbeispiels.
3 zeigt eine Unteransicht des Ring-Illuminators entsprechend des oben genannten Ausführungsbeispiels.
4 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Ring-Illuminators entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Ring-Illuminators entsprechend des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele eines Ring-Illuminators entsprechend der vorliegenden Erfindung zusammen mit den Zeichnungen ausführlich erläutert. In den folgenden Erläuterungen besitzen identische, den Aufbau betreffende Elemente die gleichen Nummern, und ihre Erklärung wird weggelassen oder vereinfacht.
In 1 bis 3 ist ein Ring-Illuminator 10 entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dargestellt, die Ring-Illuminatoren 50, 60 entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sind jeweils in 4 und 5 dargestellt.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 zeigt eine allgemeine perspektivische Ansicht des Ring-Illuminators 10, 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Ring-Illuminators und 3 zeigt eine Unteransicht des Ring-Illuminators, teils als Querschnittsdarstellung. In 1 bis 3 dient der Ring-Illuminator 10 der Beleuchtung eines zu messenden Objektes 3 (Arbeit), welches sich auf der Messkonsole 2 eines Bildmessgerätes befindet, welches in der Zeichnung nicht dargestellt ist und auf einer Objektivlinse 1 befestigt ist, die ein vergrößerndes optisches Systems des Messgerätes oder Ähnlichem darstellt. In dem in 2 dargestellten Bildmessgerät dient eine Antriebsvorrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt) der Antriebssteuerung der Messkonsole 2 in zwei senkrechte Achsenrichtungen auf der horizontalen Ebene, das heißt, in Rechts-Links-Richtung sowie in Vor-Zurück-Richtung. Des Weiteren ist es in 2 durch eine Antriebssteuerung für die Objektivlinse 1 in senkrechter Richtung, das heißt, von oben nach unten, möglich, eine Position und einen Messabstand der Objektivlinse 1 passend für einen Teil des zu messenden Objektes 3 einzustellen.
Der Ring-Illuminator 10 besitzt ein Gehäuse 11, das die Objektivlinse 1 umgibt und als Illuminatorgehäuse dient, in dem die ganze Einheit ringförmig die optische Achse 1A der Objektivlinse 1 und einen Lichtquellenkörper 12 umgibt, der im Inneren des Gehäuses 11 auf einer Seite nahe der Objektivlinse 1 befestigt ist. Im Inneren des Lichtquellenkörpers 12 befinden sich mehrere Leuchtdioden 20, die die Lichtquelle darstellen sowie eine Gruppe von Spiegeln 30 als Kombiniereinrichtungen. Ein Reflektionsspiegel 40, der als Fokussiereinrichtung dient, ist um den Lichtquellenkörper 12 herum angeordnet. Darüber hinaus wird in 2 die Position der Objektivlinse 1 in vertikaler Richtung so festgelegt, dass die Objektivlinse zu dem zu messenden Objekt durch einen Messabstand beabstandet ist. Hier wird das Beleuchtungslicht auf ein zu messendes Objekt 3 in einem Beleuchtungswinkel 01 entsprechend eines Abstandes (funktioneller Abstand) zwischen dem Ring-Illuminator 10, der auf der Objektivlinse 1 befestigt ist und dem zu messenden Objekt 3, gestrahlt.
Das Gehäuse 11 wird durch die Verarbeitung eines Metallbleches oder Ähnlichem hergestellt und ist in 2 ringförmig nach unten geöffnet und enthält eine Linse in Loch 11a, das in 2 senkrecht durch einen Mittelabschnitt des Gehäuses verläuft. Die Linse in dem Loch 11a des Gehäuses 11 hat einen Innendurchmesser einer Größe, die es ermöglicht, dass die Objektivlinse mit etwas Spielraum durch das Loch verläuft. Des Weiteren befindet sich an dem Gehäuse 11 eine nicht in der Zeichnung dargestellte Befestigungsvorrichtung, mit der der Ring-Illuminator 10 so an der Objektivlinse 1 befestigt wird, dass die Objektivlinse 1 durch das Gehäuse 11 verläuft. Als eine solche Befestigungsvorrichtung können zum Beispiel drei Schrauben verwendet werden, die so im Gehäuse 11 eingesetzt sind, dass sie zu der oder von der Objektivlinse 1 weg bewegt werden können.
Der Lichtquellenkörper 12 wird durch die Verarbeitung eines Metallbleches oder Ähnlichem in der gleichen Art und Weise wie das Gehäuse 11 hergestellt und besteht aus einem kastenförmigen Bauteil einer im Wesentlichen achteckigen planen Form, in dem Eckbereiche einer im Wesentlichen rechteckigen Form abgekantet wurden. An vier Seiten des Lichtquellenkörpers 12, und zwar auf den Seiten, die von der Objektivlinse 1 entfernt liegen, sind Schlitze 13 entlang einer Ebene angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A verläuft.
Im Inneren des Lichtquellenkörpers 12 sind Leuchtdioden mit drei Typen von Lichtemissionsfarben (rot, grün, blau) für die jeweiligen Typen angeordnet. Die Leuchtdioden 20 der jeweiligen Farben sind so angeordnet, dass die roten (R) Leuchtdioden 21, die grünen (G) Leuchtdioden 22 und die blauen (B) Leuchtdioden 23 in 2 entlang der optischen Achse 1A in einem bestimmten Abstand von oben nach unten nacheinander angeordnet sind und in einer im Wesentlichen rechteckigen planen Form um die optische Achse 1A herum auf Ebenen liegen, die jeweils im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A angeordnet sind. In Bezug auf die Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B sind sieben Leuchtdioden entlang einer jeden Seite einer im Wesentlichen rechteckig planen Form angeordnet, und diese Leuchtdioden sind im Wesentlichen senkrecht zu den jeweiligen Seiten angeordnet und haben ihre Lichtemissionsrichtungen von der optischen Achse 1A weggerichtet.
An den entfernten Endabschnitten der Leuchtdioden 20 der jeweiligen Farben sind Brennlinsen so in Lichtemissionsrichtung befestigt, dass die Divergenzwinkel der erzeugten Beleuchtungslichtstrahlen einen bestimmten Winkel (zum Beispiel 20°) annehmen, und diese Leuchtdioden 20 sind an einen Steuerkreis und eine Stromquelle angeschlossen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
Hinter den Lichtemissionsrichtungen der Leuchtdioden 20 der jeweiligen Farben sind Spiegelgruppen 30 angeordnet, von denen jede aus drei Typen von Spiegeln 31, 32, 33 besteht, wobei die jeweiligen Spiegel 31, 32, 33 in einer im Wesentlichen rechteckigen planen Form gestaltet sind und die Längsrichtungen dieser Spiegel im Wesentlichen parallel zu den Reihen der Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, verlaufen, und eine längslaufende Länge dieser Spiegel ist im Wesentlichen auf die gleiche Länge der jeweiligen Seitenlängen der Leuchtdioden 20 eingestellt, die in einer im Wesentlichen planen rechteckigen Form angeordnet sind. Des Weiteren sind die Spiegel 31, 32, 33 in einem im Wesentlichen 45°-geneigten Winkel in Bezug auf die optische Achse 1A in der Querschnittsrichtung entlang der optischen Achse 1A angeordnet.
Die Spiegel 31 sind Reflektionsspiegel und sind so angeordnet, dass sie das von den roten Leuchtdioden 21 abgestrahlte Licht entlang der optischen Achse 1A zu dem zu messenden Objekt 3 reflektieren.
Die Spiegel 32, 33 sind jeweils dichroitische Spiegel und haben solche Eigenschaften, dass sie Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als eine bestimmte Wellenlänge, reflektieren und Licht mit einer Wellenlänge, die länger ist als eine bestimmte Wellenlänge, durchlassen oder Eigenschaften haben, dass sie Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als eine bestimmte Wellenlänge ist, durchlassen und Licht mit einer Wellenlänge, die länger ist als eine bestimmte Wellenlänge, reflektieren. Das heißt, die Spiegel 32, 33 sind dichroitische Spiegel, in denen nur ein Übergang von Eigenschaften von der Reflektion zur Transmission und von der Transmission zur Reflektion je nach Wellenlänge des Lichtes nur ein Mal bei einer bestimmten Wellenlänge erfolgt.
Der Spiegel 32 ist so angeordnet, dass der Spiegel 32 das vom Spiegel 31 reflektierte rote Licht durchlässt und das von der grünen Leuchtdiode 22 abgestrahlte grüne Strahlungslicht, das eine Wellenlänge hat, die kürzer als die des roten Lichtes ist, in Richtung zum zu messenden Objekt 3 entlang der optischen Achse 1A reflektiert.
Der Spiegel 33 ist so angeordnet, dass der Spiegel 33 das von dem Spiegel 32 hindurchgelassene rote Licht und das von dem Spiegel 32 reflektierte grüne Licht reflektiert und das von der blauen Leuchtdiode 23 abgestrahlte blaue Strahlungslicht hindurchlässt, das eine Wellenlänge hat, die kürzer als die Wellenlänge des roten und grünen Lichtes ist.
Hinter einer weiterführenden Richtung des Beleuchtungslichtes (das heißt, hinter der Richtung, von der optischen Achse 1A weggerichtet, auf der Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A angeordnet ist), das durch die Kombination des von dem Spiegel 33 reflektierten roten und grünen Lichtes und des von dem Spiegel 33 hindurchgelassenen blauen Lichtes erzeugt wird, ist ein Reflektionsspiegel 40 angeordnet. Der Reflektionsspiegel 40 ist zwischen jeweils planen rechteckigen Seiten des Lichtquellenkörpers 12 und dem Gehäuse 11 angeordnet, und die relative Position des Reflektionsspiegels 40 in Bezug auf den Lichtquellenkörper 12 ist entlang der optischen Achse 1A durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Steuerungsvorrichtung, die im Inneren des Gehäuses 11 befestigt ist, relativ beweglich.
Der Reflektionsspiegel 40 besteht aus einem metallenen Reflektionsspiegelkörper 41, in dem eine Seitenoberfläche auf einer Seite gegenüber der optischen Achse 1A durch eine Spiegeloberflächenbeschichtung eine Reflektionsoberfläche 42 erhält, die das Licht reflektiert. Auf der Reflektionsoberfläche 42 ist eine konvexe Krümmung gebildet, die in Bezug auf die Querschnittsrichtung entlang der optischen Achse 1A von der optischen Achse 1A weggerichtet ist, wodurch das Beleuchtungslicht zum zu messenden Objekt 3 reflektiert wird. Des Weiteren ist, ebenfalls in Bezug auf die plane Richtung im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A eine konvexe Krümmung auf der Reflektionsoberfläche 42 von der optischen Achse 1A weggerichtet gebildet, die einen Radius hat, der im Wesentlichen zwei Mal so groß ist wie der Abstand von der optischen Achse 1A zum Reflektionsspiegel 40, wodurch das Beleuchtungslicht, das sich in die Richtung im Wesentlichen parallel zur Lichtemissionsrichtung der Leuchtdioden 20 vorwärts bewegt, welche in im Wesentlichen rechteckiger Form und von der optischen Achse 1A weg angeordnet sind, zur optischen Achse 1A reflektiert wird.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Ring-Illuminators 10 entsprechend dieses Ausführungsbeispiels erläutert.
Zuallererst wird die Position der Objektivlinse 1 in Bezug auf den eingestellten Messabstand je nach Größe, Form und Messbereich des zu messenden Objektes 3 eingestellt und der Ring-Illuminator 10 auf der Objektivlinse 1 befestigt.
Um den Farbton des Beleuchtungslichtes entsprechend dem Farbton des zu messenden Objektes 3 angemessen einzustellen, werden von den als Lichtquelle vorhandenen Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B die Leuchtdioden 20 der angemessenen Farben ausgewählt und die Beleuchtungs- und Ausschaltsteuerung dieser Leuchtdioden 20 durchgeführt. Das heißt, wenn alle der Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B eingeschaltet werden, wird das von der Spiegelgruppe 30 kombinierte Licht als weißes Licht erzeugt, währenddessen, wenn nur die Leuchtdioden einer einzigen Farbe eingeschaltet werden, das Beleuchtungsfarbe jeweils diese Farbe besitzt. Des Weiteren wird, wenn die Leuchtdioden 20 zweier beliebiger Farben aus den Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B ausgewählt und eingeschaltet werden, ein aus diesen zwei ausgewählten Farben kombiniertes Beleuchtungslicht erzeugt. Darüber hinaus kann durch teilweises Ein- oder Ausschalten von einer oder zwei beliebig ausgewählter Leuchtdioden 21, 22, 23 ein Beleuchtungslicht einer Zwischenfarbe erzeugt werden.
Des Weiteren enthält der Ring-Illuminator 10 eine Einstellvorrichtung zur Anpassung eines Beleuchtungswinkel, um je nach Oberflächenform des zu messenden Objektes 3 einen angemessenen Beleuchtungswinkel einzustellen. Wenn zum Beispiel die Kanten von Unregelmäßigkeiten eines zu messenden Objektes 3 mit vielen Unregelmäßigkeiten auf seiner Oberfläche erkannt werden müssen, kann die Einstellvorrichtung den Beleuchtungswinkel auf einen großen Beleuchtungswinkel 02 einstellen. Das heißt, der Reflektionsspiegel 40, der so befestigt ist, dass der Reflektionsspiegel 40 zum den Beleuchtungskörper und den Lichtquellenkörper 12 umgebenden Gehäuse 11 relativ bewegbar ist, wird, wie in 2 durch eine doppeltgestrichelte Kettenlinie dargestellt, in die entlang der optischen Achse 1A vom zu messenden Objekt 3 weggerichtete Richtung bewegt, und, gleichzeitig wird die Befestigungsposition des Ring-Illuminators 10 auf der Objektivlinse 1 auf eine Position eingestellt, die nahe dem zu messenden Objekt 3 liegt. Aufgrund eines solchen Aufbaus wird das durch die Spiegelgruppe 30 des Lichtquellenkörpers 12 kombinierte und durch die Schlitze 13 des Lichtquellenkörpers 12 hindurchgelassene Beleuchtungslicht an einer Position der Reflektionsoberfläche 42 des Reflektionsspiegels 40 reflektiert, welche sich in der Nähe des zu messenden Objektes 3 befindet, das heißt, an einer Position der Reflektionsoberfläche 42, die eine Krümmung aufweist, wo der Neigungswinkel in Bezug auf die optische Achse 1A klein ist. Dementsprechend wird das reflektierte Beleuchtungslicht zu dem zu messenden Objekt 3 mit dem großen Beleuchtungswinkel 02 in Bezug auf die optische Achse 1A gestrahlt.
Aufgrund eines solchen Aufbaus können entsprechend dieses Ausführungsbeispiels die folgenden vorteilhaften Auswirkungen erzielt werden.

(1) Die von den Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B erzeugten Lichtstrahlen werden zum Beleuchtungslicht des jeweiligen Farbtons durch die Spiegelgruppe 30 einschließlich der dichroitischen Spiegel 32, 33 kombiniert, die vor den Leuchtdioden 21, 22, 23 angeordnet sind, und das kombinierte Beleuchtungslicht wird zum zu messenden Objekt 3 gestrahlt, und dadurch ist es möglich, das BeleuchOberflächenfarbe des zu messenden tungslicht mit dem der Objektes 3 entsprechenden Farbton zu erzeugen. Das heißt, der Kontrast des durch die Objektivlinse 1 erhaltenen Bildes vom zu messenden Objektes 3 wird deutlicher erkennbar, wodurch die Erkennungsgenauigkeit von Kanten oder Ähnlichem des zu messenden Objektes ausreichend verbessert werden kann.
(2) Durch das Kombinieren der von den Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B erzeugten Lichtstrahlen mit Hilfe der Spiegelgruppe 30 als Kombiniereinrichtung, wird das Beleuchtungslicht, das vorwiegend von der Spiegelgruppe 30 zu dem bestimmten Farbton kombiniert wird, zu dem zu messenden Objekt 3 gestrahlt. Dementsprechend ist es möglich, das Beleuchtungslicht in einem einheitlichen Farbton ohne Unregelmäßigkeiten zu erzeugen, verglichen mit einem Fall, in dem die Lichtstrahlen der jeweiligen Farben an der Oberfläche des zu messenden Objektes 3 kombiniert werden. Damit kann die Erkennungsgenauigkeit weiter verbessert werden.
(3) Durch das Konzentrieren des Beleuchtungslichtes auf das zu messende Objekt 3 mit Hilfe des Reflektionsspiegels 40 wird die Beleuchtungseffizienz verbessert, so dass die Anzahl der zu installierenden Leuchtdioden 20 reduziert und die Größe des Illuminators miniaturisiert werden kann.
(4) Verglichen mit der verwandten Technik kann die Anzahl der zu installierenden Leuchtdioden 20 reduziert werden, wodurch die nachteilige Auswirkung, dass durch die Leuchtdioden 20 erzeugte Wärme das Bildmessgerät schädigt, verringert werden kann, und gleichzeitig können der Stromverbrauch und somit die Stromkosten gesenkt werden.
(5) Durch die Verwendung von Leuchtdioden 20 als Lichtquelle ist es möglich, die Lichtquelle mit schneller Reaktionszeit und langer Lebensdauer bereitzustellen, Eigenschaften, die charakteristisch für Leuchtdioden sind. Des Weiteren kann mit der Verwendung der Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B das weiße Licht erzeugt werden, welches das Beleuchtungslicht der Grundfarbe darstellt, und gleichzeitig kann durch das richtige Ändern des Kombinationsverhältnisses der jeweiligen Farben RGB Beleuchtungslicht mit unterschiedlichen Farbtönen erzeugt werden. Dementsprechend ist es möglich, das Beleuchtungslicht mit dem optimalen Farbton auf das zu messende Objekt 3 entsprechend der unterschiedlichen Oberflächenfarben des zu messenden Objektes 3 zu erzeugen.
(6) Durch die Verwendung von dichroitischen Spiegeln 32, 33, die die Spiegelgruppe 30 als Kombiniereinrichtung bilden, ist es möglich, das Beleuchtungslicht des bestimmten Farbtons zu kombinieren. Darüber hinaus ist es möglich, durch die Anordnung der dichroitischen Spiegel 32, 33, in einer im Wesentlichen einfachen rechteckigen planen Form, die Spiegelgruppe kostengünstig zu bilden. Des Weiteren können, verglichen mit einem Fall, in dem dichroitische Spiegel mit gekrümmten Oberflächen verwendet werden, die Positionen der Reflektions- und Transmissionslichtstrahlen leicht berechnet werden, wodurch es möglich ist, die Anordnung und Befestigung der dichroitischen Spiegel 32, 33 einfach durchzuführen, und gleichzeitig kann das Beleuchtungslicht genau kombiniert werden.
(7) Die Spiegel 32, 33 sind dichroitische Spiegel, in denen nur ein Übergang von Eigenschaften von der Reflektion zur Transmission und von der Transmission zur Reflektion je nach Wellenlänge des Lichtes bei einer bestimmten Wellenlänge erfolgt. Dementsprechend kann, im Vergleich zu dichroitischen Spiegeln, die den Übergang der Eigenschaften von der Reflektion zur Transmission zwei oder mehrere Male für mehrere Wellenlängen durchführen, die Anzahl von Schichten eines auf die Spiegeloberfläche aufgedampften Überzugs gering gehalten werden, wodurch das Herstellen des Überzugs vereinfacht wird und die Reflektions- und Transmissionseffizienz der dichroitischen Spiegel verbessert werden kann.
(8) Durch die Bildung des Illuminators in einer Art und Weise, dass die Lichtemissionsrichtungen der Leuchtdioden 20 in die Richtung im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A und von der optischen Achse 1A weggerichtet sind, und die Spiegelgruppe 30 und der Reflektionsspiegel 40 hinter der Lichtemissionsrichtung angeordnet sind, kann in Bezug auf die Größen des Illuminators die Größe in der Richtung parallel zur optischen Achse 1A reduziert werden, wodurch der Spielraum der Befestigungsposition entlang der optischen Achse 1A zum Zeitpunkt der Befestigung des Illuminators an die Objektivlinse 1 verbessert werden kann, wodurch die Einstellung des funktionellen Abstandes und des Beleuchtungswinkels genau durchgeführt werden und die Erkennungsgenauigkeit des Bildes vom zu messenden Objektes 3 verbessert werden kann.
(9) Der Reflektionsspiegel 40 wird an einer Position angeordnet, die weiter von der optischen Achse 1A als der Lichtquellenkörper 12 entfernt liegt, und das Beleuchtungslicht wird in Richtung der optischen Achse 1A von dem Reflektionsspiegel 40 reflektiert, wodurch der Beleuchtungswinkel 01 des zu dem zu messenden Objekt ge strahlten Beleuchtungslichtes vergrößert wird, wodurch Schatten von Kantenbereichen des zu messenden Objektes 3 deutlich erkannt werden können, wenn dieses eine stereoskopische Form aufweist. Da die Krümmung für das Fokussieren des Beleuchtungslichtes auf eine bestimmte Position auf der Reflektionsoberfläche 42 des Reflektionsspiegels 40 vorhanden ist, kann das Beleuchtungslicht auf die zu messende Position des zu messenden Objektes 3 in konzentrierter Form gestrahlt werden, wodurch die Beleuchtungseffizienz verbessert wird.
(10) Die konvexe Krümmung ist auf der Reflektionsoberfläche 42 des Reflektionsspiegels 40 von der optischen Achse 1A weggerichtet, in Bezug auf zwei Richtungen bestehend aus der Querschnittsrichtung entlang der optischen Achse 1A und der planen Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A liegt, vorhanden.
Dementsprechend ist es möglich, das Beleuchtungslicht auf die zu messende Position des zu messenden Objektes 3 in konzentrierter Form zu strahlen, wodurch die Beleuchtungseffizienz verbessert wird.
(11) Dadurch, dass der Reflektionsspiegel 40 entlang der optischen Achse 1A in Bezug auf das Gehäuse 11 und den Lichtquellenkörper 12 relativ beweglich ist, wird das Beleuchtungslicht an einer Position reflektiert, die einen anderen Neigungswinkel auf der Reflektionsoberfläche 42 des Reflektionsspiegels 40 mit gekrümmter Oberfläche hat, wodurch der Reflektionswinkel geändert und der Beleuchtungswinkel in Bezug auf das zumessende Objekt 3 eingestellt werden kann. Dementsprechend kann das Beleuchtungslicht je nach Größen-, Form- und Oberflächenbedingungen des zu messenden Objektes 3 mit dem richtigen Beleuchtungswinkel 01, 02 erhalten werden, wodurch eine weitere Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit der Kanten oder Ähnlichem des zu messenden Objektes 3 erreicht werden kann.
(12)

Zweites Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. 4 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Ring-Illuminators 50 entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des Ring-Illuminators 50, durch den sich dieses Ausführungsbeispiel von dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, beinhaltet die Anordnungsrichtung der Leuchtdioden 20 als Lichtquelle und die Verwendung einer Linse 54 anstelle des Reflektionsspiegels 40 als Fokussiereinrich tung. Andere Aufbauarten sind im Wesentlichen mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch.
In 4 sind die Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B in einem Ring um die optische Achse herum auf Ebenen im Wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse angeordnet, wobei die Leuchtdioden 21, 22, 23 in im Wesentlichen rechteckigen Formen mit unterschiedlichem Abstand von der optischen Achse 1A für die jeweiligen Farben ebenso wie in einer bestimmten Strecke zueinander beabstandet angeordnet sind. Das heißt, von der Seite, die der optischen Achse 1A am nächsten ist, sind die Leuchtdioden 21 der roten Farbe (R), die Leuchtdioden 22 der grünen Farbe (G) und die Leuchtdioden 23 der blauen Farbe (B) hintereinander angeordnet. Die jeweiligen Leuchtdioden 20 haben ihre Lichtemissionsrichtungen im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 1A angeordnet, so dass die Lichtemissionsrichtungen zu dem zu messenden Objekt 3 gerichtet werden.
Hinter den Lichtemissionsrichtungen der Leuchtdioden 20 sind Spiegelgruppen 30, ähnlich den Spiegelgruppen 30 des oben genannten ersten Ausführungsbeispiels, angeordnet. Aufgrund dieser Spiegelgruppen 30 werden die von den Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B erzeugten Lichtstrahlen an der Spiegelgruppe 30 reflektiert oder durch die Spiegelgruppe 30 in die Richtung von der optischen Achse 1A weggerichtet hindurchgelassen, und das Beleuchtungslicht des bestimmten Farbtons wird kombiniert. Das kombinierte Beleuchtungslicht verläuft im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 1A und bewegt sich zu dem zu messenden Objekt 3.
Ein Lichtquellenkörper 52, der die Leuchtdioden 20 und die Spiegelgruppe 30 enthält, wird mit Schlitzen 53 bereitgestellt, durch die das Beleuchtungslicht in einer bodenseitigen Wand gegenüber dem zu messenden Objekt 3 hindurchgelassen wird. Die Schlitze 53 sind auf einer Seite von der Objektivlinse 1 weggerichtet im Mittelabschnitt der Wand eingebracht.
Das Gehäuse 51 ist auf dem Lichtquellenkörper 52 befestigt und ist, wie in 4 dargestellt, in Form eines nach unten geöffneten Rings gebildet und enthält eine Linse in Loch 51A, das senkrecht durch einen Mittelabschnitt des Gehäuses verläuft.
Die Linse 54, die als Fokussiereinrichtung dient, ist an der offenen Seite des Gehäuses 51 befestigt. Die Linse 54 besteht aus transparentem Glas und ist in einer im Wesentlichen Donut-förmigen Form gebildet. Diese Linse 54 weist einen Mittelabschnitt auf, der im Wesentlichen in Richtung der optischen Achse 1A ausgerichtet ist; die Dicke nimmt zum äußeren Rand hin allmählich ab, und die Linse weist ein Loch 55 im Wesentlichen in ihrem Mittelabschnitt auf. Des Weiteren besitzt die Linse 54 eine Funktion, dass sie das durch die Schlitze 53 des Lichtquellenkörpers 52 hindurchgelassene Licht beugt sowie eine Funktion, dass sie das Beleuchtungslicht in einem Beleuchtungswinkel 03 entsprechend ihrer Brennweite auf das zu messende Objekt 3 fokussiert.
Aufgrund eines solchen Aufbaus können entsprechend dieses Ausführungsbeispiels die folgenden vorteilhaften Auswirkungen zusätzlich zu den bereits genannten vorteilhaften Auswirkungen (1), (2), (4) bis (7), erzielt werden.

(12) Durch die Bildung eines Illuminators in einer Art und Weise, dass die Lichtemissionsrichtungen der Leuchtdioden 20 in die Richtung im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 1A verlaufen und die Spiegelgruppe 30 sowie die Linse 54 hinter den Lichtemissionsrichtungen angeordnet sind, kann, in Bezug auf die Größe des Illuminators, die Größe der Strahlungsrichtung um die optischen Achse 1A herum klein gehalten werden, wodurch, bei der Durchführung der Messung durch die Befestigung des Illuminators an Objektivlinse 1, die Messung nicht durch den Illuminator behindert wird und die Messung somit schnell durchgeführt werden kann.
(13) Durch die Verwendung der Linse 54, ein optisches Element für allgemeine Anwendungen, kann der Ring-Illuminator 50 zu geringen Kosten hergestellt werden. Gleichzeitig kann durch die Verwendung der Linse 54 von hoher Durchlässigkeit und großer Genauigkeit der Transmissionsverlust des Beleuchtungslichtes auf einen geringen Wert reduziert werden, und es ist möglich, das Beleuchtungslicht genau auf einen Beleuchtungsbereich zu fokussieren, wodurch die Beleuchtungseffizienz weiter verbessert werden kann.
(14) Die Objektivlinse 1 kann durch den Ring-Illuminator 50 durch das im Mittelabschnitt der Linse 54 vorhandene Loch hindurchlaufen, und gleichzeitig kann das Reflektionslicht vom zu messenden Objekt 3 die Objektivlinse 1 ohne Unterbrechung erzu messenden reichen, wodurch die Messung des Objektes 3 ungehindert durchgeführt werden kann.

Drittes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. 5 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Ring-Illuminators 60 entsprechend des dritten Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des Ring-Illuminators 60, der sich von dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, beinhaltet die Anordnungsrichtung der Leuchtdioden 20 als Lichtquelle und die Verwendung des Reflektionsspiegels 40 als Fokussiereinrichtung. Andere Aufbauformen sind im Wesentlichen mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch.
In 5 ist das Gehäuse 61, auf dem ein Lichtquellenkörper 62 befestigt ist, wie in 5 dargestellt, in Form eines nach unten geöffneten Rings gebildet und enthält eine Linse in Loch 61A, das in 5 senkrecht durch einen Mittelabschnitt des Gehäuses verläuft.
Der Lichtquellenkörper 62, der die Leuchtdioden 20 sowie die Spiegelgruppe 30 enthält, wird mit Schlitzen 63 bereitgestellt, durch die das Beleuchtungslicht in einer bodenseitigen Wand gegenüber dem zu messenden Objekt 3 hindurchgelassen wird. Die Schlitze 53 sind bodenseitig auf einer Seite nahe der Objektivlinse 1 gebildet.
In 5 sind die Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B als Ring auf einer Ebene angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A liegt, wobei die Leuchtdioden 21, 22, 23 auf Kreisen, deren Abstand für die jeweiligen Farben zur optischen Achse unterschiedlich ist und in einer bestimmten Strecke voneinander beabstandet angeordnet sind. Das heißt, von der Seite, die der optischen Achse 1A am nächsten ist, sind die Leuchtdioden 23 der blauen Farbe (B), die Leuchtdioden 22 der grünen Farbe (G) und die Leuchtdioden 21 der roten Farbe (R) hintereinander angeordnet.
Die jeweiligen Leuchtdioden 20 haben ihre Lichtemissionsrichtungen im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 1A angeordnet, so dass die Lichtemissionsrichtungen zum zu messenden Objekt 3 hin ausgerichtet sind.
Hinter den Lichtemissionsrichtungen der Leuchtdioden 20 sind Spiegelgruppen 30, ähnlich der Spiegelgruppen 30 des oben genannten ersten Ausführungsbeispiels angeord net. Aufgrund dieser Spiegelgruppen 30 werden die von den Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B erzeugten Lichtstrahlen an den Spiegelgruppen reflektiert oder durch die Spiegelgruppen 30 in der Richtung zur optischen Achse 1A hindurchgelassen, und das Beleuchtungslicht eines bestimmten Farbtons wird kombiniert. Das kombinierte Beleuchtungslicht verläuft im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 1A und durch die Schlitze 63 des Lichtquellenkörpers 62 hindurch.
Im Inneren des Gehäuses 61 ist ein Reflektionsspiegel 40 als Fokussiereinrichtung auf einer Seite des Lichtquellenkörpers 62 gegenüber dem zu messenden Objekt 3 angeordnet.
Der Reflektionsspiegel 40 wird durch die Kombination zweier Typen von Reflektionsspiegeln gebildet, bestehend aus einem ersten Reflektionsspiegel 64 und einem zweiten Reflektionsspiegel 66. Der erste Reflektionsspiegel 64 enthält eine erste Reflektionsoberfläche 65 in planer Form, und auf dieser ersten Reflektionsoberfläche 65 wird das durch die Schlitze 63 hindurchgelassene Beleuchtungslicht in der Richtung von der optischen Achse 1A weggerichtet reflektiert. Des Weiteren ist der erste Reflektionsspiegel 64 im Ganzen an dem Lichtquellenkörper 62 befestigt.
Der zweite Reflektionsspiegel 66 enthält eine zweite Reflektionsoberfläche 67, die in gekrümmter Form mit einer konvexen Krümmung in der Richtung von der optischen Achse 1A weggerichtet in Bezug auf zwei Richtungen bestehend aus der Querschnittsrichtung entlang der optischen Achse 1A und der planen Richtung im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A gebildet ist, wodurch das an der ersten Reflektionsoberfläche 65 reflektierte Beleuchtungslicht reflektiert und bei einem Beleuchtungswinkel 04 in die Richtung hin zum zu messenden Objekt 3 fokussiert wird. Des Weiteren ist die relative Position des zweiten Reflektionsspiegels 66 in Bezug auf den ersten Reflektionsspiegel 64 entlang der optischen Achse 1A durch eine nicht in der Zeichnung dargestellte und im Inneren des Gehäuses 61 befestigte Antriebssteuerung beweglich.
Um den Beleuchtungswinkel 04 auf einen großen Beleuchtungswinkel 05 entsprechend des in dem Ring-Illuminator 60 zu messenden Objektes 3 einzustellen, wird der zweite Reflektionsspiegel 66, der mit relativer Bewegung in Bezug auf den ersten Reflektionsspiegel 64 befestigt ist, in Richtung der Seite des Lichtquellenkörpers 62 entlang der optischen Achse 1A bewegt, wie durch die doppelt gestrichelte Kettenlinie in 5 dargestellt, und gleichzeitig wird die Befestigungsposition des Ring-Illuminators 60 zur objektiven Linse 1 auf eine Position eingestellt, die nahe bei dem zu messenden Objekt 3 liegt. Aufgrund eines solchen Aufbaus wird das an der ersten Reflektionsoberfläche 65 reflektierte Beleuchtungslicht an der zweiten Reflektionsoberfläche 67 des zweiten Reflektionsspiegels 66 an einer Position reflektiert, die nahe bei dem zu messenden Objekt 3 liegt, das heißt, auf der zweiten Reflektionsoberfläche 67 mit der Krümmung an einer Position, wo der Neigungswinkel in Bezug auf die optische Achse 1A klein ist. Dementsprechend wird das reflektierte Beleuchtungslicht zu dem zu messenden Objekt 3 bei einem sehr großen Beleuchtungswinkel 05 in Bezug auf die optische Achse 1A gestrahlt.
Mit diesen Eigenschaften können entsprechend dieses Ausführungsbeispiels die folgenden vorteilhaften Auswirkungen zusätzlich zu den in (1) bis (7) beschriebenen erreicht werden.

(15) Durch die Bildung des Illuminators in einer Art und Weise, dass die Lichtemissionsrichtungen der Leuchtdioden 20 in die Richtung im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 1A angeordnet sind, und die Spiegelgruppen 30 sowie der erste Reflektionsspiegel 64 und der zweite Reflektionsspiegel 66 hinter den Lichtemissionsrichtungen angeordnet sind, kann, in Bezug auf die Größe des Illuminators, die Größe der Strahlungsrichtung um die optischen Achse 1A herum klein gehalten werden, wodurch, bei der Durchführung der Messung durch die Befestigung des Illuminators an Objektivlinse 1, die Messung durch den Illuminator nicht behindert wird und die Messung somit schnell durchgeführt werden kann.
(16) Die konvexe Krümmung ist auf der Reflektionsoberfläche 67 des zweiten Reflektionsspiegels 66 in der Richtung von der optischen Achse 1A weggerichtet in Bezug auf zwei Richtungen bestehend aus der Querschnittsrichtung entlang der optischen Achse 1A und der planen Richtung im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 1A vorhanden, womit das Beleuchtungslicht in konzentrierter Form zu der Position des zu messenden Objektes 3 gestrahlt und die Beleuchtungseffizienz folglich weiter verbessert werden kann.
(17) Dadurch, dass der zweite Reflektionsspiegel 66 in der Lage ist, die relative Bewegung in Bezug auf den ersten Reflektionsspiegel 64 in der Richtung entlang der optischen Achse 1A auszuführen, wird das Beleuchtungslicht an Positionen reflektiert, die sich im Neigungswinkel an der zweiten Reflektionsoberfläche 67 des Reflektionsspiegels 66 mit gekrümmter Oberfläche unterscheiden, wodurch der Reflektionswinkel geändert wird und der Beleuchtungswinkel in Bezug auf das zu messende Objekt 3 eingestellt werden kann. Dementsprechend wird das Beleuchtungslicht mit dem angemessenen Beleuchtungswinkel 04, 05 entsprechend der Größen-, Form- und Oberflächenbedingungen des zu messenden Objektes 3 erzeugt, so dass die Erkennungsgenauigkeit von Kanten oder Ähnlichem des zu messenden Objektes 3 weiter verbessert werden kann.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben genannten jeweiligen Ausführungsbeispiele, sondern schließt auch die Änderungen und Verbesserungen ein, die zur Erfüllung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Zum Beispiel kann, obwohl die Erläuterungen in Bezug auf den Ring-Illuminator in den oben genannten Ausführungsbeispielen für den Einsatz des Ring-Illuminators in dem Bildmessgerät gemacht wurden, der Ring-Illuminator auch in einem Messmikroskop, einem Werkzeugmikroskop, einem Projektor, einem 3D-Bildmessgerät oder Ähnlichem eingesetzt werden.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung, obwohl der Ring-Illuminator in den oben genannten Ausführungsbeispielen auf der Objektivlinse 1 befestigt ist, nicht auf eine solche Befestigungsmethode beschränkt. Das heißt, der Ring-Illuminator kann auf den Körper des Messgerätes oder Ähnlichem oder an der Messkonsole befestigt werden. Neben diesen Messgeräten wird eine Vorrichtung zur Befestigung des Ringmessgerätes bereitgestellt, auf der der Ring-Illuminator befestigt werden kann. Des Weiteren ist die Befestigungsmethode nicht auf die Methode beschränkt, bei der drei Schrauben verwendet werden, die so gesichert sind, dass sie zur Objektivlinse 1 hin und von ihr weg bewegt werden können, und es kann jede beliebige Methode angewandt werden, die den funktionellen Abstand zwischen dem Ring-Illuminator und dem zu messenden Objekt 3 angemessen einstellen kann. Darüber hinaus kann die Befestigungsmethode eine Befestigungsvorrichtung verwenden, die entlang der optischen Achse des optischen Systems beweglich ist.
Des Weiteren sind die Leuchtdioden in den oben genannten Ausführungsbeispielen in einer Ebene im Wesentlichen rechteckig angeordnet. Die vorliegende Erfindung be schränkt sich jedoch nicht auf einen solchen Aufbau, und die Leuchtdioden 20 können auch in einer Ebene im Wesentlichen kreisförmig oder im Wesentlichen dreieckig oder im Wesentlichen fünfeckig oder polygonal mit vielen Winkeln angeordnet werden.
Des Weiteren beschränkt sich die Anordnung der Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B nicht auf die Reihenfolge, wie sie in den oben genannten jeweiligen Ausführungsformen beschrieben ist, und es kann eine andere Anordnung gewählt werden.
In diesem Fall können dichroitische Spiegel mit Reflektions- oder Durchlässigkeitseigenschaften entsprechend der Anordnung der Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B gewählt werden. Darüber hinaus können auch dichroitische Spiegel verwendet werden, die den Übergang von Transmissions- zu Reflektionseigenschaften bei mehreren Wellenlängen zwei mal oder öfter durchführen.
Des Weiteren kann zusätzlich zu den Leuchtdioden 21, 22, 23 der jeweiligen Farben R, G, B eine weiße Leuchtdiode verwendet werden. Aufgrund eines solchen Aufbaus kann die Beleuchtung durch Einstellung des Farbtons des Beleuchtungslichtes ohne Minderung der Helligkeit durchgeführt werden.
Des Weiteren ist das Material, obgleich das Gehäuse und die Lichtquellenkörper in den oben genannten Ausführungsbeispielen durch Verarbeitung von Metallblechmaterial gebildet werden, nicht auf das Metallblechmaterial beschränkt und kann auch aus synthetischem Harz bestehen. Darüber hinaus ist der Reflektionsspiegel aus Metall hergestellt und besitzt eine Spiegelbeschichtung auf seiner Reflektionsoberfläche. Der Reflektionsspiegel ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Das heißt, der Reflektionsspiegel kann auch aus Glas oder synthetischem Harz hergestellt werden, oder es kann auch nur die Reflektionsoberfläche aus Glas oder Metall bestehen, oder es kann ein Metallüberzug oder Ähnliches auf die Reflektionsoberfläche aufgetragen werden.

Claims

Ring-Illuminator, der umfasst: eine Lichtquelle, die aus einer Vielzahl lichtemittierender Elemente (20) besteht, die um die optische Achse (1A) eines optischen Systems (8) herum angeordnet sind, wobei die lichtemittierenden Elemente aus wenigstens zwei Typen lichtemittierender Elemente (21, 22, 23) bestehen, jeder Typ lichtemittierendes Element eine andere Farbe hat und von den lichtemittierenden Elementen (20), die die Lichtquelle bilden, jede Gruppe lichtemittierender Elemente (21, 22, 23) vom selben Typ in einem Ring um die optische Achse (1A) herum in der gleichen Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse angeordnet ist; und Fokussiereinrichtungen (40, 54), die hinter der Lichtquelle angeordnet sind, um Licht auf eine bestimmte Position auf der optischen Achse zu fokussieren, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren umfasst: Kombiniereinrichtungen, die durch Spiegeleinrichtungen gebildet werden, die hinter den lichtemittierenden Elementen (20) vorhanden sind, um Lichtstrahlen von den lichtemittierenden Elementen (20) zu kombinieren, und die Lichtemissionsfarben hat, die sich voneinander unterscheiden, um einen einzelnen Beleuchtungsstrahl mit einem bestimmten Farbton zu erzeugen; und die Fokussiereinrichtungen (40, 54) hinter den Kombiniereinrichtungen (30) vorhanden sind, um die kombinierte Beleuchtung eines bestimmten Farbtons auf die bestimmte Position entlang der optischen Achse zu fokussieren.
Ring-Illuminator nach Anspruch 1, wobei von den Gruppen lichtemittierender Elemente (21, 22, 23) jede Gruppe eine andere Farbe hat und in einem Ring so an geordnet ist, dass alle Gruppen um eine bestimmte Strecke entlang der Richtung der optischen Achse voneinander beabstandet angeordnet sind, und die Lichtemissionsrichtungen der Gruppen lichtemittierender Elemente (21, 22, 23) in der Richtung von der optischen Achse (1A) weg angeordnet sind.
Ring-Illuminator nach Anspruch 1, wobei die Gruppen lichtemittierender Elemente (21, 22, 23) jeweils verschiedene Lichtemissionsfarben haben und so in einem Ring angeordnet sind, dass jede Gruppe auf Kreisen, deren Anstand zu der optischen Achse sich unterscheidet, in im Wesentlichen gleichen Ebenen, die im Wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse sind, angeordnet ist, und die Lichtemissionsrichtung der Richtung im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse (1A) angeordnet ist.
Ring-Illuminator nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl lichtemittierender Elemente (20) drei Typen von Leuchtdioden (21, 22, 23) umfassen, die Lichtemissionsfarben Rot (R), Grün (G) bzw. Blau (B) haben.
Ring-Illuminator nach Anspruch 1, wobei die Kombiniereinrichtung so gestaltet ist, dass sie dichroitische Spiegel (32, 33) enthält, die in einer planen Form ausgebildet sind.
Ring-Illuminator nach Anspruch 5, wobei die dichroitischen Spiegel (32, 33) entweder solche Eigenschaften haben, dass sie Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als eine bestimmte Wellenlänge, reflektieren und Licht mit einer Wellenlänge, die länger ist als die bestimmte Wellenlänge, durchlassen, oder solche Eigenschaften haben, dass sie Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als eine bestimmte Wellenlänge, durchlassen und Licht mit einer Wellenlänge, die länger ist als die bestimmte Wellenlänge, reflektieren.
Ring-Illuminator nach Anspruch 1, wobei das kombinierte Beleuchtungslicht weiter hinter der Kombiniereinrichtung (30) auf eine Richtung in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse (1A) eingestellt ist und von der optischen Achse weggerichtet ist, die Fokussiereinrichtung so gestaltet ist, dass sie einen Reflektionsspiegel (40) enthält, der das Beleuchtungslicht in Richtung der opti schen Achse fokussiert, und der Reflektionsspiegel eine Reflektionsfläche (42) enthält, die entsprechende bestimmte Krümmungen in Bezug auf zwei Querschnittsrichtungen parallel zu und senkrecht zu der optischen Achse aufweist.
Ring-Illuminator nach Anspruch 1, wobei das kombinierte Beleuchtungslicht weiter hinter der Kombiniereinrichtung (30) auf eine Richtung im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse (1A) eingestellt ist, die Fokussiereinrichtung so gestaltet ist, dass sie einen ersten Reflektionsspiegel (64), der das Beleuchtungslicht in der Richtung von der optischen Achse (1A) weg reflektiert, und einen zweiten Reflektionsspiegel (66) enthält, der das an dem Reflektionsspiegel reflektierte Beleuchtungslicht als Satz in Richtung der optischen Achse reflektiert, und wenigstens der erste Reflektionsspiegel (64) oder der zweite Reflektionsspiegel (66) eine Reflektionsfläche enthält, die entsprechende bestimmte Krümmungen in Bezug auf zwei Querschnittsrichtungen parallel zu und senkrecht zu der optischen Achse aufweist.
Ring-Illuminator nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (20) und die Kombiniereinrichtung (30) an einem Illuminator-Körper (12) befestigt sind und die Fokussiereinrichtung (40) so angebracht ist, dass die Fokussiereinrichtung relativ in Bezug auf den Illuminator-Körper (12) in der Richtung im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse (1A) bewegt werden kann, und der Ring-Illuminator eine Einstelleinrichtung enthält, die eine Position einstellt, auf die das Beleuchtungslicht fokussiert wird, indem die relative Bewegung des Illuminator-Körpers (12) und der Fokussiereinrichtung (40) durchgeführt wird.
Ring-Illuminator nach Anspruch 1, wobei das kombinierte Beleuchtungslicht weiter hinter der Kombiniereinrichtung (30) auf eine Richtung im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse (1A) eingestellt ist und die Fokussiereinrichtung so gestaltet ist, dass sie eine im Wesentlichen ringförmige Linse enthält, die ein Loch in ihrem Mittelabschnitt aufweist.