WO2006122714A1 - Multispectral lighting unit - Google Patents

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WO2006122714A1
WO2006122714A1 PCT/EP2006/004474 EP2006004474W WO2006122714A1 WO 2006122714 A1 WO2006122714 A1 WO 2006122714A1 EP 2006004474 W EP2006004474 W EP 2006004474W WO 2006122714 A1 WO2006122714 A1 WO 2006122714A1
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lighting unit
multispectral
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PCT/EP2006/004474
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Lutz HÖRING
Andreas Nolte
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Carl Zeiss Jena Gmbh
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Abstract

The invention relates to a lighting unit which allows to light objects with white light or light of a different defined wavelength in a very homogeneous manner. The inventive multispectral lighting unit is based on a spectrometer assembly wherein the photodetector is replaced by a linear arrangement of LEDs (4) emitting light of different wavelengths and being controlled individually via current regulators. The light emitted by the LEDs (4) that are spectrally arranged according to their peak wavelengths is coupled into an optical fiber (1) and/or illumination optics by a spectrally selective component and mixed therein, thereby producing spectrally and laterally homogeneous light that emerges at the output thereof. The inventive lighting unit can be generally used in all applications that require spectrally controllable, homogeneous light sources the lighting conditions of which can be varied extremely quickly and precisely. Possible fields of application are for example microscopy and endoscopy. The invention provides a very compact, almost freely switchable multispectral lighting unit that can be spectrally controlled by means of electronics.

Description

Multispektrale Beleuchtungseinheit Multispectral lighting unit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit, mit dem Objekte mit weißem Licht oder Licht einer anderen definierten Wellenlänge möglichst homogen beleuchtet werden können. Die Änderung der Beleuchtungszustände kann dabei äußerst schnell und präzise, ohne jegliche, mechanisch bewegte Teile erfolgen.The present invention relates to a lighting unit with which objects can be illuminated as homogeneously as possible with white light or light of another defined wavelength. The change of lighting conditions can be extremely fast and precise, without any, mechanically moving parts.
Die nach dem Stand der Technik bekannten konventionellen Lichtquellen emittieren charakteristische Spektren entsprechend der Art der Lichterzeugung. So werden von Halogenlampen, die als Planck'sche Strahler gelten, Spektrum emittiert, die sich in Abhängigkeit vom angelegten elektrischen Strom ändern, wobei sich das Spektrum bei größeren Strömen zu niedrigeren Wellenlängen verschiebt. Während Hochdruck-Dampflampen ein Emissionsspektrum aus diskreten Linien abstrahlen, weisen die im wesentlichen kontinuierlichen Spektren von Xenon-Quecksilber-Lampen ausgeprägte lokale Spitzen auf. Von Laserquellen wird monochromatisches Licht hoher Kohärenz erzeugt.The conventional light sources known in the prior art emit characteristic spectra corresponding to the mode of light generation. For example, halogen lamps that are Planckian emitters emit spectrum that varies with the applied electrical current, and the spectrum shifts to lower wavelengths for larger currents. While high pressure steam lamps emit an emission spectrum from discrete lines, the substantially continuous spectra of xenon-mercury lamps have pronounced local peaks. Laser sources produce high coherence monochromatic light.
Um mit den bekannten Beleuchtungssystemen eine beliebige Spektralverteilung zu erzeugen sind entweder Filtersysteme oder Spektrometer zur Selektion einzelner Wellenlängen erforderlich.In order to produce any spectral distribution with the known illumination systems, either filter systems or spectrometers for the selection of individual wavelengths are required.
Die Kombination mehrerer Quellen führt in der Regel zu einer inhomogenen Ausleuchtung des Untersuchungsobjektes, die durch meist aufwendige und schwierig zu justierende optische Systeme ausgeglichen werden müssen.The combination of multiple sources usually leads to an inhomogeneous illumination of the examination subject, which must be compensated by usually complex and difficult to adjust optical systems.
Die Nachteile konventioneller Beleuchtungsquellen liegen zum Beispiel in einer begrenzten spektralen Vielfalt, einer Trägheit beim Wechseln der Beleuchtungszustände sowie der doch recht erheblichen thermischen Belastung. Bei der in der EP 120 01 179 B1 beschriebenen Weißlichtquelle mit Leuchtdioden für Endoskope besteht die Lichtquelle aus zumindest zwei Leuchtdioden, die Licht in unterschiedlichen, vorzugsweise zueinander komplementären Spektralbereichen emittieren, so dass spektral additiv gemischtes Licht aus dem Beleuchtungssystem austritt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden als Weißlichtquelle drei Leuchtdioden verwendet, die Licht hoher Lichtstärke vorzugsweise im blauen, grünen und roten Spektralbereich emittieren. Dabei bieten Leuchtdioden (LED's) aufgrund ihrer geringen Baugröße den Vorteil, dass sie meist in das Gerät integriert werden und auf eine externe Beleuchtungseinheit verzichtet werden kann. LED's sind inzwischen mit großer Lichtstärke verfügbar, so dass sie für viele Anwendungen ausreichend hell sind. Die Leuchtdioden können dabei sowohl gepulst als auch kontinuierlich, einzeln oder gemeinsam angesteuert werden. Leuchtdioden haben darüber hinaus den Vorteil, dass im Falle der Applikation von farbigem Licht die Farbqualität von Licht einer Leuchtdiode besser ist, als wenn eine Weißlichtquelle mit einem Farbfilter verwendet wird.The disadvantages of conventional illumination sources are, for example, limited spectral diversity, inertia when changing the illumination states and the rather considerable thermal load. In the case of the white light source with light-emitting diodes for endoscopes described in EP 120 01 179 B1, the light source consists of at least two light-emitting diodes which emit light in different, preferably mutually complementary, spectral ranges, so that spectrally additive mixed light emerges from the illumination system. In an advantageous embodiment, three light emitting diodes are used as the white light source, which emit light of high light intensity preferably in the blue, green and red spectral range. Light emitting diodes (LED's) offer the advantage due to their small size that they are usually integrated into the device and can be dispensed with an external lighting unit. LEDs are now available with high brightness, so they are sufficiently bright for many applications. The LEDs can be pulsed as well as continuously, individually or jointly controlled. LEDs also have the advantage that in the case of the application of colored light, the color quality of light of a light emitting diode is better than when a white light source is used with a color filter.
Die US 5,489,771 A beschreibt eine LED-Standard-Lichtquelle als Kalibriersystem für die Foto- und Videomikroskopie. Die LED-Standard-Lichtquelle kann zur Bestimmung der Leistung der Mikroskopoptik oder zur Kalibrierung des Mikroskopsystems verwendet werden. Dazu werden wählbare Lichtintensitäten erzeugt, indem man die den LED's zugeführte Energie steuert. Um das von den LED's abgegebene, vorzugsweise grüne, gelbe und rote Licht zu homogenisieren, sind die LED's in einen Diffuser eingekapselt. Ein Teil des Lichtes der LED's wird zur Seite gestreut und trifft auf eine dort angeordnete Fotodiode, dessen Signal einem Steuerstromkreis zur Verfügung gestellt wird um die Lichtintensität der LED's zu steuern. Durch diese Methode der Regelung werden Änderungen in der Leistungsfähigkeit der LED's automatisch berücksichtigt. Durch die gezielte Ansteuerung kann ein definiertes Lichtspektrum, beispielsweise einfarbiges Licht erzeugt werden, dass sowohl kontinuierlich als auch impulsmoduliert sein kann. Ein variables, mehrfarbiges LED-Beleuchtungssystem für ophthalmologische Anwendungen wird in der US 6,183,086 B1 beschrieben, dessen Farbe des abgestrahlten Lichtes variiert werden kann. Im Vergleich mit herkömmlichen ophthalmologischen Beleuchtungssystemen wird von den LED's weniger Hitze abgestrahlt und eine wesentlich höhere Lebensdauer erreicht. Das System besteht aus drei LED's unterschiedlicher Farbe, deren abgestrahltes Licht von einer Vorrichtung gemischt und über eine Lichtleitfaser zum ophthalmolgischen Gerät geleitet wird. Vorzugsweise werden dabei die Farbkombinationen: rotblau-grün oder rot-blau-gelb verwendet. Neben dem, durch Mischen der Lichtanteile entstehenden weißen Licht, kann mit dem System durch gezielte Steuerung auch bestimmtes farbiges Licht zur Beleuchtung erzeugt werden.US Pat. No. 5,489,771 A describes a standard LED light source as a calibration system for photographic and video microscopy. The standard LED light source can be used to determine the performance of the microscope optics or to calibrate the microscope system. Selectable light intensities are generated by controlling the energy supplied to the LEDs. In order to homogenize the preferably green, yellow and red light emitted by the LEDs, the LEDs are encapsulated in a diffuser. A portion of the light from the LEDs is scattered to the side and strikes a photodiode arranged there, the signal of which is provided to a control circuit to control the light intensity of the LEDs. This method of regulation automatically takes into account changes in the performance of the LEDs. The targeted activation of a defined light spectrum, such as monochromatic light can be generated that can be both continuous and pulse-modulated. A variable, multicolor LED lighting system for ophthalmic applications is described in US 6,183,086 B1, whose color of the emitted light can be varied. Compared to conventional ophthalmic lighting systems, less heat is emitted from the LEDs and a much longer life is achieved. The system consists of three LEDs of different colors, whose radiated light is mixed by a device and passed through an optical fiber to the ophthalmic device. Preferably, the color combinations are used: red-blue-green or red-blue-yellow. In addition to the white light produced by mixing the light components, the system can also be used to generate specific colored light for lighting through targeted control.
Eine auf LED's basierende Beleuchtungseinheit für ein Überwachungssystem wird in der US 6,624,597 B2 beschrieben. Für das Beleuchtungssystem ist die Verwendung verschiedenfarbiger LED's vorgesehen, die von einem Prozessor entsprechend angesteuert werden um weißes oder farbiges Licht zu erzeugen. Da bisherige, monochrome Überwachungssysteme im wesentlichen nur zur Bestimmung von Größe und Form geeignet waren, können mit Farbsysternen wesentlich mehr Eigenschaften des zu überwachenden Objektes kontrolliert werden. Das beschriebene Überwachungssystem basiert auf einer Kamera, einer Beleuchtungseinheit und einem Prozessor, der die Beleuchtung des zu analysierenden Gegenstandes entsprechend steuert. Die Steuerung kann dabei beispielsweise durch Modulation von Impulsbreite, der Intensität oder anderer Parameter erfolgen. Durch die Erzeugung verschiedenster Farben kann die Beleuchtung an das jeweilige Objekt, die Umgebungsbedingen und die Kamera angepasst werden, um optimale Ergebnisse zu liefern. Außer einer kontinuierlichen Beleuchtung sind mit dem System auch Stroboskopeffekte realisierbar, die insbesondere an Fließbändern verwendet werden, um Veränderungen sofort sichtbar zu machen. Die auf LED's basierende Beleuchtungseinheit ermöglicht sogar eine Überwachung im ultravioletten oder infraroten Spektralbereich. Während viele Gegenstände unter UV-Licht fluoreszieren und dadurch leicht gekennzeichnet werden können, erfolgt die Überwachung unter IR-Licht im nicht sichtbaren Spektralbereich. Beleuchtungszustände können fast blitzschnell geändert werden, um eine schnelle Systemantwort zur Verfügung zu stellen.An LED based lighting unit for a surveillance system is described in US 6,624,597 B2. For the lighting system, the use of different colored LED's is provided, which are driven by a processor accordingly to produce white or colored light. Since previous, monochrome monitoring systems were essentially only suitable for determining size and shape, color systems can be used to control significantly more properties of the object to be monitored. The monitoring system described is based on a camera, a lighting unit and a processor that controls the illumination of the object to be analyzed accordingly. The control can be done for example by modulation of pulse width, intensity or other parameters. By creating a variety of colors, the lighting can be adapted to the particular object, the environment and the camera to provide optimal results. In addition to continuous illumination, strobe effects can also be realized with the system, which are used in particular on conveyor belts to make changes visible immediately. The LED-based lighting unit even allows monitoring in the ultraviolet or infrared spectral range. While many items can fluoresce under UV light and thus be easily labeled, they are monitored under IR light invisible spectral range. Lighting conditions can be changed almost instantaneously to provide a fast system response.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einfaches und kompaktes Beleuchtungssystem mit einer spektral regelbaren Lichtquelle zu entwickeln, mit dem ein Objektfeld möglichst homogen ausgeleuchtet werden kann. Das Beleuchtungssystem soll dabei von einer hohen spektralen Vielfalt, einer geringen Trägheit und geringen thermischen Problemen gekennzeichnet sein.The present invention has for its object to develop a simple and compact illumination system with a spectrally adjustable light source, with which an object field can be illuminated as homogeneously as possible. The lighting system should be characterized by a high spectral diversity, a low inertia and low thermal problems.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention the object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments and refinements are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit ist prinzipiell überall dort einsetzbar, wo spektral regelbare, homogene Lichtquellen erforderlich sind, deren Beleuchtungsbedingungen äußerst schnell und präzise verändert werden können. Mögliche Anwendungsgebiete sind beispielsweise die Mikroskopie und Endoskopie.The lighting unit according to the invention can in principle be used everywhere where spectrally controllable, homogeneous light sources are required whose lighting conditions can be changed very quickly and precisely. Possible applications include microscopy and endoscopy.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Dazu zeigenThe invention will be described below with reference to an embodiment. Show this
Figur 1 : den prinzipiellen Aufbau eines MMS-Spektrometers,1 shows the basic structure of an MMS spectrometer,
Figur 2: eine Auswahl von LED-Spektren (zwischen 370nm und 960nm),FIG. 2: a selection of LED spectra (between 370 nm and 960 nm),
Figur 3: eine erfindungsgemäße, auf einer Spektrometeranordnung basierende multispektrale Beleuchtungseinheit,FIG. 3 shows a multispectral illumination unit based on a spectrometer arrangement according to the invention,
Figur 4: eine programmierbare Schaltungsanordnung zur LED- Ansteuerung und Figur 5: eine erfindungsgemäße, auf einer Monochromatoranordnung basierende multispektrale Beleuchtungseinheit.Figure 4: a programmable circuit arrangement for LED control and FIG. 5 shows an inventive multispectral illumination unit based on a monochromator arrangement.
Bei der, auf einer Spektrometeranordnung basierenden, multispektralen Beleuchtungseinheit ist anstelle des Fotodetektors eine lineare Anordnung von LED's, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren und einzeln über Stromregler angesteuert werden, vorhanden, wobei die LED's entsprechend ihrer emittierten Peakwellenlänge spektral geordnet sind. Deren emittiertes Licht wird von einem spektral selektiven Bauelement in eine Lichtfaser und/oder Beleuchtungsoptik eingekoppelt und in dieser gemischt, so dass an dessen Ausgang spektral und lateral homogenes Licht austritt.In the case of the multispectral illumination unit based on a spectrometer arrangement, instead of the photodetector, a linear array of LEDs emitting light of different wavelengths and driven individually by current regulators is present, the LEDs being spectrally ordered according to their emitted peak wavelength. Their emitted light is coupled by a spectrally selective component in an optical fiber and / or illumination optics and mixed in this, so that emerges at the output spectrally and laterally homogeneous light.
Zur Verdeutlichung der erfinderischen Lösung zeigt Figur 1 den prinzipiellen Aufbau und Strahlverlauf eines MMS-Spektrometers.To illustrate the inventive solution, Figure 1 shows the basic structure and beam path of an MMS spectrometer.
Das vom Objekt reflektierte Messlicht wird über eine Lichtleitfaser 1 eingekoppelt und durch den als spektral selektives Bauelement dienenden Spektrome- terkristall 2 in seine spektralen Bestandteile aufgespaltet und auf dem Fotodetektor 3 abgebildet. Die simultan registrierten spektralen Anteile des Messlichtes werden entsprechend ausgewertet.The measuring light reflected by the object is coupled in via an optical fiber 1 and split into its spectral components by the spectrometer-selective crystal 2 serving as a spectrally selective component and imaged on the photodetector 3. The simultaneously registered spectral components of the measuring light are evaluated accordingly.
Ersetzt man nun die Fotodiodenzeile durch eine lineare Anordnung von mehreren LED's, so kann man diese Anordnung als Beleuchtungsquelle verwenden. Die LED's emittieren ein schmalbandiges Lichtspektrum mit eindeutiger Peakwellenlänge. Figur 2 zeigt dazu eine Auswahl von LED-Spektren (zwischen 370nm und 960nm). Es ist ersichtlich, dass von LED's Licht mit einer Vielzahl von Wellenlängen erzeugt werden kann.Replacing the photodiode array with a linear arrangement of several LED's, one can use this arrangement as a source of illumination. The LEDs emit a narrowband light spectrum with a clear peak wavelength. FIG. 2 shows a selection of LED spectra (between 370 nm and 960 nm). It can be seen that LED's can produce light of a variety of wavelengths.
Durch die, entsprechend ihrer Peakwellenlänge spektral geordneten LED's erreicht man, dass das von den LED's emittierte Licht zu einem großen Teil in die Lichtfaser und/oder Beleuchtungsoptik eingekoppelt wird. In dieser wird das Licht gemischt, so dass an dessen Ausgang spektral und lateral homogenes Licht austritt.By, according to their peak wavelength spectrally ordered LED's it is achieved that the light emitted by the LEDs emitted light is coupled to a large extent in the optical fiber and / or illumination optics. In this, the light is mixed, so that emerges at its output spectrally and laterally homogeneous light.
Durch die geringe Größe der einzelnen LED's von etwa 300μm ist es möglich eine Vielzahl von LED's entsprechend ihrer Peakwellenlänge spektral geordnet vorzusehen, so dass ein Großteil des emittierten Lichtes in Lichtfaser und/oder Beleuchtungsoptik eingekoppelt wird. Je größer dieser Anteil wird, desto geringer sind die auftretenden Energieverluste. Ebenso ist es auch möglich, LED's mit einer Größe von z. B. 1mm einzusetzen, um die Intensität der Quelle entsprechend zu erhöhen.Due to the small size of the individual LEDs of about 300 .mu.m, it is possible to provide a plurality of LEDs spectrally sorted according to their peak wavelength, so that a large part of the emitted light is coupled into the optical fiber and / or illumination optics. The larger this proportion, the lower the energy losses occurring. Likewise, it is also possible to use LEDs with a size of z. B. 1mm to increase the intensity of the source accordingly.
Eine auf einer Spektrometeranordnung basierende multispektrale Beleuchtungseinheit wird in Figur 3 dargestellt. Dabei ist anstelle des Fotodetektors 3 (in Figur 1 ) eine lineare Anordnung von LED's 4, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren und einzeln über Stromregler angesteuert werden, vorhanden. Durch die entsprechend ihrer Peakwellenlänge spektral geordneten LED's 4 wird gewährleistet, dass das emittierte Licht von dem als spektral selektives Bauelement dienenden Spektrometerkristall 2 zu einem großen Teil in die Lichtleitfaser 1 oder Beleuchtungsoptik einkoppelt wird. Da der reale, als spektral selektives Bauelement fungierende Spektrometerkristall 2 eine ebene Anlagefläche für den Fotodetektor 3 hat, ist es auch kein Problem, dort eine auf einer Trägerplatine aufgebrachte LED's 4 zu adaptieren.A multi-spectral illumination unit based on a spectrometer arrangement is shown in FIG. In this case, instead of the photodetector 3 (in FIG. 1), there is a linear arrangement of LEDs 4, which emit light of different wavelengths and are individually controlled via current regulators. The spectrally arranged LEDs 4 corresponding to their peak wavelength ensure that the emitted light from the spectrometer crystal 2 serving as a spectrally selective component is to a large extent coupled into the optical fiber 1 or illumination optics. Since the real, acting as a spectrally selective device spectrometer crystal 2 has a flat contact surface for the photodetector 3, it is also no problem to adapt there applied to a carrier board LED's 4.
Um die Effizienz der Beleuchtung zu erhöhen, wird man den Durchmesser der Lichtleitfaser 1 oder Beleuchtungsoptik gegenüberder Spektrometeranordnung erhöhen. Das von den aufgebrachte LED's 4 emittierte Licht wird vom Spektrometerkristall 2 in die Lichtfaser 1 eingekoppelt und in dieser gemischt, so dass an dessen Ausgang spektral und lateral homogenes Licht austritt. Die LED's werden hierbei einzeln über Stromregler angesteuert, wodurch es möglich ist, sehr flexibel ein gewünschtes Spektrum einzustellen. Figur 4 zeigt dazu eine elektronische Schaltung zur Ansteuerung der LED's. Im dargestellten Beispiel erfolgt die Ansteuerung über einen CAN-Bus, mit dem 24 Kanäle bzgl. Stromfluss und Zeitverhalten (Pulsbetrieb) beliebig programmierbar sind.To increase the efficiency of the illumination, one will increase the diameter of the optical fiber 1 or illumination optics over the spectrometer array. The light emitted by the applied LEDs 4 light is coupled from the spectrometer crystal 2 in the optical fiber 1 and mixed in this, so that emerges at the output spectrally and laterally homogeneous light. The LEDs are individually controlled by current regulators, which makes it possible to set a desired spectrum very flexibly. FIG. 4 shows an electronic circuit for controlling the LEDs. In the example shown, the control takes place via a CAN bus, with which 24 channels with respect to current flow and time behavior (pulse mode) can be programmed as desired.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird als spektralselektives Bauelement ein Beugungsgitter 5 verwendet. Auch hier wird die Spektrometeranordnung, gemäß Figur 5 mit umgekehrtem Strahlengang verwendet. Das emittierte Licht der entsprechend ihrer Peakwellenlänge spektral geordneten LED's 4 wird über das Beugungsgitter 5 zu einem großen Teil in eine Lichtleitfaser oder Beleuchtungsoptik einkoppelt. Durch die Verwendung sogenannter Abbildungsgitter (englisch: „imaging grating") ist es möglich, die LED's in einer „virtuellen Quelle" zu vereinen. Auch hier werden die LED's 4 einzeln über Stromregler angesteuert. Vorteil gegenüber der Ausführung gemäß Figur 3 ist der größere Aperturwinkel, der vom Gesamtsystem erfasst wird. Je nach Größe des Beugungsgitter 5 und der gewünschten spektralen Aufspaltung kann eine hohe Sammeleffizienz erreicht werden. Beugungsgitter 5 können heutzutage optimal an die zu lösende Aufgabe angepasst werden.In a second exemplary embodiment, a diffraction grating 5 is used as the spectrally selective component. Again, the spectrometer arrangement is used according to Figure 5 with reverse beam path. The emitted light of the spectral ordered according to their peak wavelength LED's 4 is coupled via the diffraction grating 5 to a large extent in an optical fiber or illumination optics. By using so-called imaging grating (English: "imaging grating"), it is possible to unite the LEDs in a "virtual source". Again, the LEDs 4 are controlled individually via current regulator. Advantage over the embodiment of Figure 3 is the larger aperture angle, which is detected by the entire system. Depending on the size of the diffraction grating 5 and the desired spectral splitting, a high collection efficiency can be achieved. Diffraction gratings 5 can nowadays be optimally adapted to the problem to be solved.
Durch die einzeln über Stromregler ansteuerbaren LED's kann die spektrale Zusammensetzung des am Ausgang der Lichtfaser und/oder Beleuchtungsoptik ankommenden Lichtes auf äußerst effektive Art beeinflusst werden. Gemäß der Figur 2 kann im Spektralbereich zwischen 370nm und 960nm prinzipiell jede Wellenlänge durch LED's erzeugt werden.By individually controllable via current regulator LEDs, the spectral composition of the light arriving at the output of the optical fiber and / or illumination optics light can be influenced in a very effective manner. According to FIG. 2, in the spectral range between 370 nm and 960 nm, in principle, each wavelength can be generated by LEDs.
Die erfindungsgemäße multispektrale Beleuchtungseinheit basiert auf einer Spektrometeranordnung mit einem Spektrometerkristall oder einem Beugungsgitter als spektralselektives Bauelement, welches mit umgekehrtem Strahlengang betrieben wird. Anstelle des Fotodetektors ist eine lineare Anordnung von LED's, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren und einzeln über Stromregler angesteuert werden, vorhanden.The multispectral illumination unit according to the invention is based on a spectrometer arrangement with a spectrometer crystal or a diffraction grating as the spectrally selective component which is operated with the reverse beam path. Instead of the photodetector is a linear array of LED's that emit light of different wavelengths and individually controlled by current regulator available.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine sehr kompakte, elektronisch spektral regelbare und nahezu beliebig schaltbare multispektrale Beleuchtungseinheit zur Verfügung gestellt, die prinzipiell überall dort einsetzbar, wo spektral regelbare, homogene Lichtquellen erforderlich sind. Die Beleuchtungsbedingungen können dabei äußerst schnell und präzise verändert werden. With the arrangement according to the invention, a very compact, electronically spectrally controllable and almost arbitrarily switchable multispectral illumination unit is provided, which in principle can be used anywhere where spectrally controllable, homogeneous light sources are required. The lighting conditions can be changed very quickly and precisely.

Claims

Patentansprüche claims
1. Multispektrale Beleuchtungseinheit basierend auf einer Spektrometeranord- nung, bei der anstelle des Fotodetektors eine lineare Anordnung von LED's (4), die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren und einzeln über Stromregler angesteuert werden, vorhanden ist, wobei die LED's (4) entsprechend ihrer Peakwellenlänge spektral geordnet sind, deren emittiertes Licht von einem spektralselektiven Bauelement in eine Lichtfaser (1 ) und/oder Beleuchtungsoptik eingekoppelt und in dieser gemischt wird, so dass an dessen Ausgang spektral und lateral homogenes Licht austritt.1. Multispectral illumination unit based on a Spektrometeranord- tion, in which instead of the photodetector a linear array of LEDs (4) emitting light of different wavelengths and individually controlled by current regulator is present, the LED's (4) according to their peak wavelength spectral are ordered, whose emitted light is coupled by a spectrally selective component in an optical fiber (1) and / or illumination optics and mixed in this, so that emerges at the output spectrally and laterally homogeneous light.
2. Multispektrale Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1 , bei der als spektralselektives Bauelement ein Spektrometerkristall (2) oder ein Beugungsgitter (5) Verwendung findet.2. Multispectral illumination unit according to claim 1, in which a spectrometer crystal (2) or a diffraction grating (5) is used as the spectrally selective component.
3. Multispektrale Beleuchtungseinheit nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, bei der die Lichtfaser (1 ) und/oder Beleuchtungsoptik gegenüber einer Spektrometeranordnung einen größeren Durchmesser aufweist.3. Multispectral illumination unit according to at least one of claims 1 and 2, wherein the optical fiber (1) and / or illumination optics compared to a spectrometer arrangement has a larger diameter.
4. Multispektrale Beleuchtungseinheit nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, bei der durch die einzeln über Stromregler ansteuerbaren LED's (4) die spektrale Zusammensetzung des am Ausgang der Lichtfaser und/oder Beleuchtungsoptik ankommenden Lichtes beeinflusst werden kann.
Figure imgf000012_0001
4. Multispectral illumination unit according to at least one of the preceding claims, in which by the individually controllable via current regulator LED's (4), the spectral composition of the light arriving at the output of the optical fiber and / or illumination optics can be influenced.
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
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