DE19546623C1

DE19546623C1 - Partial shielding device for object irradiated by laser beam

Info

Publication number: DE19546623C1
Application number: DE1995146623
Authority: DE
Inventors: Peter Dittrich
Original assignee: BECKER TOMAS; BOETTCHER RALF DIPL ING; SCHIMAK DIETER DIPL ING
Current assignee: BECKER TOMAS; BOETTCHER RALF DIPL ING; SCHIMAK DIETER DIPL ING
Priority date: 1995-12-02
Filing date: 1995-12-02
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2015-12-03

Abstract

The device directs the beam from the laser (14) through a beam expander (19) and a transparent support (16) on which an opaque shield (17) corresponds in position to the area (13) requiring protection when the object (11) is exposed. A video camera (10) scanning the object is connected to a controller (12) which works out the spatial co-ordinates of the object and adjusts (18) the shield to the appropriate position. Two or more shields may be provided with independent supports and adjustors. The controller also times the exposure and may operate an auxiliary light source for a positional check beforehand.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur partiellen Beschat tung von mit optischer Strahlung bestrahlten Objekten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 94 08 901 U1 bekannt.The invention relates to a device for partial shading device of objects irradiated with optical radiation according to the Preamble of claim 1. Such a device is known from DE 94 08 901 U1.

Durch die DE 94 08 901 U1 wird eine verstellbare Jalousie-Blende offenbart, die zur Regelung der Lichtintensität bei Be leuchtungseinrichtungen, wie Studioscheinwerfern, eingesetzt werden um die Farbtemperatur des Lichtes nicht zu verändern. Dazu weist die Jalousie-Blende eine Vielzahl von parallel aus gerichteten Lamellen auf, die um ihre Längsachse verdrehbar sind, so daß nach Einbringen in den Strahlengang der Beleuch tungseinrichtung durch Variation der Stellung der Lamellen der Jalousie-Blende die Lichtintensität änderbar ist.DE 94 08 901 U1 provides an adjustable blind cover discloses that to regulate the light intensity at Be lighting devices, such as studio headlights, used in order not to change the color temperature of the light. For this purpose, the blind cover has a number of parallel ones directed slats that are rotatable about their longitudinal axis are, so that after insertion into the beam path of the lighting processing device by varying the position of the slats Venetian blind the light intensity can be changed.

Jedoch bei der Bestrahlung von Objekten z. B. mit Laserlicht, insbesondere bei der Bestrahlung von Menschen oder deren Ge sichtern, z. B. zur Herstellung von Hologrammen mittels eines Impulslasers oder im medizinischen Bereich bei Laserbehandlun gen, besteht die Gefahr, empfindliche Bereiche, wie die Augen bzw. den Augenhintergrund, aufgrund der hohen Energiedichte des Laserlichts zu schädigen. Bei der manuellen Führung des Ener giestrahls durch eine Person besteht, von Fehlleistungen des Bedieners abgesehen, die Möglichkeit diese Bereiche auszuspa ren. Bei bisherigen automatisierten Verfahren ist keine opti sche oder anderweitige Kontrolle der Führung des Energiestrahls gegeben, so daß Schädigungen des bestrahlten Objekts nicht aus zuschließen sind.However, when irradiating objects such. B. with laser light, especially when irradiating people or their ge sift, e.g. B. for the production of holograms by means of a Pulse laser or in the medical field for laser treatment There is a risk of sensitive areas such as the eyes or the fundus, due to the high energy density of the Damaging laser light. When operating the Ener manually giesstrahls by a person, from failure of the Apart from the operator, the possibility of omitting these areas Ren. With previous automated processes is no opti Check or otherwise control the guidance of the energy beam given so that damage to the irradiated object does not result are to be locked.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur parti ellen Beschattung von mit optischen Strahlen bestrahlten Objek ten zu schaffen, so daß eine Schädigung von empfindlichen Be reichen des Objekts zuverlässig ausgeschlossen werden kann. It is therefore an object of the invention to provide a device for parti shading of objects irradiated with optical rays ten to create, so that damage to sensitive Be range of the object can be reliably excluded.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Dazu ist vorgesehen, bei einer Bestrahlung, vorzugsweise von Personen mit Laserlicht o. dgl., mindestens eine Videokamera derart anzuordnen, daß das zu bestrahlende Objekt bzw. die Per son von der Videokamera erfaßt wird. Die Videosignale werden auf eine Steuereinheit, vorzugsweise einen Computer, übertragen. Dieser erkennt aufgrund vorher festgelegter Daten, die Bereiche der Abbildung bzw. des Objekts, die nicht bestrahlt werden dürfen und ermittelt die Raumkoordinaten dieser Bereiche. Über Positionierungselemente werden Blenden im Strahlengang zwischen Strahlenquelle und dem Objekt angeordnet, so daß die entsprechenden Bereiche beschattet werden.For this purpose, there is provision for irradiation, preferably of People with laser light or the like, at least one video camera to be arranged such that the object to be irradiated or the per son is captured by the video camera. The video signals are transferred to a control unit, preferably a computer. This recognizes the areas based on previously defined data the image or object that may not be irradiated and determines the spatial coordinates of these areas. Apertures in the Arranged between the radiation source and the object, so that the corresponding areas are shaded.

Die Positionierungselemente bestehen vorzugsweise aus einem für die jeweilige Strahlenart durchlässigen Medium, so daß eine Schattenbildung durch eine Blendenhalterung vermieden wird.The positioning elements preferably consist of a for the respective type of radiation permeable medium, so that a Shadow formation is avoided by a panel holder.

Die Positionierungselemente werden über eine geeignete Mechanik o. dgl., die von der Steuereinrichtung gesteuert wird, bewegt und damit positioniert. Dabei sind Bewegungen in die drei Raum richtungen möglich. Über die zwei Raumrichtungen, die in einer Ebene vor dem Objekt liegen, wird die Positionierung geregelt. Wird die Blende aber in der dritten Raumrichtungen, d. h. auf das Objekt zu oder von diesem weg bewegt, so kann die Größe des auf dem Objekt abgebildeten Schattens variiert werden.The positioning elements are made using a suitable mechanism or the like, which is controlled by the control device, moves and positioned with it. There are movements in the three rooms directions possible. About the two spatial directions, in one Positioning is regulated on the level in front of the object. But is the aperture in the third spatial direction, d. H. on the object moves to or away from it, the size of the shadows depicted on the object can be varied.

Zur Kontrolle der Beschattung bestehen zwei Möglichkeiten. Zum einen kann die tatsächliche Beschattung bei Betrieb des Lasers mittels der Videokamera und der Steuereinrichtung mit den Raum koordinaten verglichen werden und zum anderen kann über eine Hilfslichtquelle eine Beleuchtung des Objektes ohne Verwendung des Lasers vorgenommen werden, wobei ebenfalls die Beschattung mit den Vorgaben verglichen wird. Bei der zweiten Variante ist eine größere Sicherheit gegeben, da bei einer Fehlstellung kei ne Schädigung durch die Strahlenquelle erfolgen kann.There are two ways to control the shading. To the One can be the actual shading when the laser is operating by means of the video camera and the control device with the room coordinates can be compared and on the other hand one can Auxiliary light source illuminates the object without use of the laser, the shading also is compared with the specifications. The second variant is greater security given that no position ne damage can be caused by the radiation source.

Auch während der Bestrahlung wird kontinuierlich das Objektbild erfaßt und ggf. die Positionierung der Blenden an eine verän derte Positionierung des Objekts angepaßt.The object image also becomes continuous during the irradiation detected and, if necessary, the positioning of the diaphragms in a adjusted positioning of the object.

Wird als Strahlenquelle ein Laser verwendet, so wird vorzugs weise ein Impulslaser benutzt, jedoch ist die Verwendung ande rer Laser oder Lichtquellen genauso möglich. Hierbei besteht das Positionierungselement aus einem transparenten Medium. If a laser is used as the radiation source, it is preferred as a pulse laser is used, but the use is different rer laser or light sources just as possible. Here there is the positioning element made of a transparent medium.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet beispielsweise bei ho lographischen Aufnahmen von Personen oder anderen empfindlichen Objekten Verwendung. Weitere Einsatzmöglichkeiten erschließen sich in allen Bereichen, in denen mit optischer Strahlung, wie z. B. UV-Strahlung o. dgl., umgegangen wird.The device according to the invention takes place, for example, at ho graphic images of people or other sensitive Objects use. Open up other possible uses in all areas where optical radiation, such as e.g. B. UV radiation or the like. Is avoided.

Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise bei beliebigen Anlagen zur Bestrahlung nachgerüstet werden. Dazu müssen lediglich die Blenden bzw. die Positionierungselemente in geeigneter Weise zwischen optischer Strahlenquelle und Objekt plaziert und min destens eine Videokamera auf das Objekt eingestellt werden. Weiterhin ist eine Steuereinheit vorzusehen, an die die Video kamera und eine Stelleinheit zur Positionierung der Positio nierungselemente bzw. der Blenden angeschlossen ist.The device can advantageously be used in any system be retrofitted for radiation. To do this, only the Apertures or the positioning elements in a suitable manner placed between the optical radiation source and the object and min at least a video camera can be set on the object. Furthermore, a control unit to which the video is to be provided camera and an actuator for positioning the position nation elements or the panels is connected.

Darüberhinaus kann die Steuereinrichtung auch die optische Strahlenquelle ansteuern.In addition, the control device can also the optical Control radiation source.

Als Steuereinheit können auch bereits an einer bestehenden An lage vorhandene Computer o. dgl. eingesetzt werden.As a control unit, you can also connect to an existing An existing computers or the like can be used.

Vorteilhafterweise wird bei der Benutzung der Vorrichtung der art verfahren, daß zwischen der optischen Strahlenquelle und dem zu bestrahlenden Objekt mindestens eine Blende angeordnet wird, die das Objekt partiell beschattet, indem über eine opto elektronische Einrichtung das Objekt erfaßt wird und die Bild signale der optoelektronischen Einheit an eine Steuereinrich tung übermittelt werden, die aufgrund bereits eingegebener Kenndaten die Raumkoordinaten der zu beschattenden Bereiche des Objekts ermittelt und durch Ansteuern einer Stelleinheit zur Positionierung der Blende im Strahlengang die partielle Be schattung herstellt, wobei vorzugsweise erst nach Positionie rung der Blende die optische Strahlenquelle in Betrieb gesetzt wird. Weiterhin wird vorzugsweise nach Inbetriebnahme der opti schen Strahlenquelle durch die optoelektronische Einheit ständig oder in vorgegebenen Zeitintervallen das Objekt erfaßt und die tat sächliche Beschattung mit den Soll-Raumkoordinaten verglichen und bei einer Abweichung wird die Positionierung der Blende nachgeregelt. Bei Abweichen der Soll-Werte von den tatsächli chen Werten der Raumkoordinaten wird die optische Strahlenquel le außer Betrieb gesetzt. Zur Kontrolle der Positionierung wird vor Inbetriebnahme der optischen Strahlenquelle mittels einer Hilfslichtquelle ein Schattenbild auf dem Objekt erzeugt, das zur Kontrolle durch die optoelektronische Einheit bzw. die Steuereinrichtung (12) verwandt wird.Advantageously, when using the device, the method is such that at least one aperture is arranged between the optical radiation source and the object to be irradiated, which partially shadows the object by detecting the object via an optoelectronic device and the image signals of the optoelectronic unit are transmitted to a control device, which determines the spatial coordinates of the areas of the object to be shaded on the basis of characteristics already entered and produces the partial shading by actuating an actuating unit for positioning the diaphragm in the beam path, the optical radiation source preferably only after positioning the diaphragm in Operation is set. Furthermore, preferably after commissioning of the optical radiation source by the optoelectronic unit, the object is detected continuously or at predetermined time intervals and the actual shading is compared with the desired spatial coordinates and if there is a deviation, the positioning of the diaphragm is readjusted. If the target values deviate from the actual values of the spatial coordinates, the optical beam source is deactivated. In order to check the positioning, a shadow image is generated on the object by means of an auxiliary light source before the optical radiation source is started up, and is used for checking by the optoelectronic unit or the control device ( 12 ).

Die Vorrichtung wird wie folgt benutzt.The device is used as follows.

a) Input of characteristic data of the object in the control device to determine the areas that are not irradiated should.
b) Detecting the object using a video camera and transmitter of the video signals to the control device.
c) Determining the spatial coordinates of the Be not to be irradiated range of the object by the control device.
d) actuating the adjusting unit for aligning the diaphragms or of the positioning elements in relation to the object.
e) checking the positioning of the positioning elements or of the apertures by means of the video camera and comparison of the fact neutral shading with the spatial coordinates.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü chen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments are in the subclaims Chen marked.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher er läutert. Die Figur zeigt in schematischer Ansicht eine erfin dungsgemäße Vorrichtung zur Beschattung von mit Laserlicht be strahlten Objekten.The invention is based on a drawing he he purifies. The figure shows a schematic view of an invention device according to the invention for shading with laser light be beamed objects.

Die Vorrichtung 100 zur Beschattung von mit energiereichen Strahlen bestrahlten Objekten besteht aus einer Videokamera 10, die das zu bestrahlende Objekt 11 aufnimmt und deren Videosi gnale an eine angeschlossene Steuereinrichtung 12 übermittelt werden. Die Steuereinrichtung 12 ermittelt die Raumkoordinaten des Bereichs 13 des Objekts 11, der nicht bestrahlt werden soll. Um den Bereich 13 zu beschatten wird zwischen den Laser 14 und das Objekt 11 ein Positionierungselement 15 entsprechend den Raumkoordinaten des Bereichs 13 positioniert. Das Positio nierungselement 15 besteht aus einem transparenten Träger 16 auf den eine undurchsichtige Blende 17 aufgebracht ist. Zur Po sitionierung verfügt das Positionierungselement 15 über eine Stelleinheit 18, die mit der Steuereinrichtung 12 verbunden ist, die entsprechend den Raumkoordinaten die Stelleinheit 18 ansteuert. Das Positionierungselement 15 ist im Strahlengang des Lasers 14 zwischen einer Aufweitungsoptik 19 und einer Lin se 20, die das Licht des Lasers 14 auf das Objekt 11 wirft, an geordnet.The device 100 for shading objects irradiated with high-energy rays consists of a video camera 10 , which records the object 11 to be irradiated and whose video signals are transmitted to a connected control device 12 . The control device 12 determines the spatial coordinates of the area 13 of the object 11 that is not to be irradiated. Around the area 13 to shade the laser is between 14 and 11, a positioning member 15 positions the object corresponding to the spatial coordinates of the area. 13 The positioning element 15 consists of a transparent support 16 on which an opaque screen 17 is applied. Sitioning to Po has the positioning member 15 via an actuator 18, which is connected to the control device 12, the space coordinates of the control unit actuates according to the eighteenth The positioning element 15 is arranged in the beam path of the laser 14 between an expansion lens 19 and a lens 20 , which throws the light of the laser 14 onto the object 11 .

BezugszeichenlisteReference list

100 Vorrichtung
10 Videokamera
11 Objekt
12 Steuereinrichtung
13 Bereich
14 Laser
15 Positionierungselement
16 Träger
17 Blende
18 Stelleinheit
19 Aufweitungsoptik
20 Linse. 100 device
10 video camera
11 object
12 control device
13 area
14 lasers
15 positioning element
16 carriers
17 aperture
18 control unit
19 expansion optics
20 lens.

Claims

1. Device ( 100 ) for the partial shading of objects ( 11 ) irradiated with optical radiation with an actuating unit ( 18 ) for positioning at least one aperture ( 17 ) which is in the beam path of the respective optical radiation source in front of the object to be irradiated ( 11 ) is arranged, characterized in that the device ( 100 ) has at least one optoelectronic device which is aligned with the object to be irradiated ( 11 ) and which is connected to a control device ( 12 ) in the characteristics of the shadowed Areas of the object can be entered which carry out an image evaluation and a comparison with the characteristic data of the object and which in turn is connected to the actuating unit ( 18 ) for positioning the diaphragm in the three spatial directions.

2. Device ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the optoelectronic device is a video camera ( 10 ).

3. Device ( 100 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the diaphragm ( 17 ) on a Positionierungsele element ( 15 ) is arranged which is transparent to the optical rays used.

4. Device ( 100 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least 2 diaphragms ( 17 ) are used.

5. The device ( 100 ) according to claim 4, characterized in that the diaphragms ( 17 ) on different positioning elements ( 15 ) are arranged.

6. The device ( 100 ) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the optical radiation source is connected to the control device for commissioning and decommissioning.

7. The device ( 100 ) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an auxiliary light source is connected to the control device ( 12 ) which has the same beam path as the optical radiation source.