DE112007000561B4 - Verfahren und optisches System hierfür zum Beleuchten und Abbilden des Innendurchmessers eines Stents - Google Patents
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Abstract
eine Lichtquelle (15);
einen Objektträger (5), der zwischen der Lichtquelle (15) und einer Bildaufnahmelinse (6) angeordnet ist, wobei der Objektträger (5) eine wenigstens teilweise transparente Stange ist, die einen ersten Licht leitenden Bereich (7) dadurch erstreckend aufweist, wobei ein Strahlteiler (4), der zum Reflektieren von Licht von der Lichtquelle (15) zu der Innenwand (2) wirksam ist, in dem ersten Licht leitenden Bereich (7) angeordnet ist, wobei der Objektträger (5) einen im Wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten Licht leitenden Bereich (7) angeordneten zweiten Licht leitenden Bereich (9) aufweist, der für die Bereitstellung von zusätzlichem Licht zu dem Strahlteiler (4) zum Reflektieren von der Innenwand (2) auf die Bildaufnahmelinse (6) wirksam ist;
wobei die Bildaufnahmelinse (6) zwischen dem Objektträger (5) und einer Zeilenabtastkamera (8) angeordnet ist, wobei die Bildaufnahmelinse (6) eine Schärfentiefe aufweist, die ausreichend gering ist, damit eine Außenwand (3) des Objekts (1) unscharf ist, während eine gegenüberliegende Innenwand (2) des Objekts (1) fokussiert ist, und wobei die Innenbohrung und der erste Licht leitende Bereich (7) mit einer zentralen optischen Achse der Bildaufnahmelinse (6) axial fluchtend angeordnet sind; und
einen Antriebsmechanismus (12), der mit dem Objekt (1) zusammenwirkt, ohne die axiale Ausrichtung mit einem Drehcodierer zu beeinflussen, der mit dem Antriebsmechanismus (12) zusammenwirkt, und eine elektrische Schaltung ansteuert, die in der Lage ist, die Zeilenabtastkamera (8) in Abhängigkeit von einer Rotationsbewegung des Objekts (1) auszulösen und dadurch ein Zeile um Zeile aufgebautes Bild der Innenbohrung zu erzeugen.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Abtast- und Beleuchtungssysteme und -verfahren für die automatisierte optische Kontrolle. Im Spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung Systeme und Verfahren zum Beleuchten und Überprüfen der Innenbohrung eines Stents oder einer anderen rohrförmigen oder konischen Vorrichtung mit einer inneren Bohrung, wobei es sich bei der inneren Bohrung entweder um ein Durchgangsloch oder um eine Blindbohrung handeln kann.
- Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
- Stents sind kleine Rohre aus Drahtgeflecht, die zum Offen halten von beschädigten Arterien sowie anderen Fluidkanälen in einem menschlichen Körper verwendet werden. Der kritische Einsatz dieser Vorrichtungen sowie die kleine Größe von diesen erfordert eine Herstellung der Stents mit den höchstmöglichen Qualitätsstandards.
- Mit einem Ballon expandierbare Stents sind während des Aufweitvorgangs empfindlich für Beschädigung. Eine scharfe Kante kann den unter hohem Druck stehenden Ballon durchstoßen und dadurch ein Mißlingen des Entfaltungsvorgangs verursachen. Ferner führen Arterien und Gefäße in dem Körper Biegebewegungen aus, und ein entfalteter Stent muss sich an diese anpassen. Herstellungsdefekte können zu einem Schwächungspunkt in dem Stent führen, der anfällig für Ermüdung und Versagen ist, wenn dieser Schwächungspunkt wiederholt in dem Gefäß gebogen wird. Wenn ein Bereich des Stents abbricht und sich durch den Blutstrom bewegt, besteht ferner für den Patienten das Risiko eines Schlaganfalls, wenn sich dieses abgebrochene Stück zum Gehirn bewegt und sich in einer Arterie ablagert.
- In Anbetracht der Möglichkeit für einen katastrophalen Defekt ist eine rigorose Überprüfung des Stents vor dem Aufweit- bzw. Entfaltungsvorgang notwendig. In der Industrie erfolgt eine visuelle Überprüfung von Stents seit Alters durch Bedienungspersonen unter Verwendung eines Mikroskops mit einer 40- bis 80-fachen Vergrößerung. Die Stents werden typischerweise zwischen zwei Rollen platziert und unter dem Mikroskop rotationsmäßig bewegt, während die Bedienungsperson die Stents beobachtet. Ein automatisiertes Köntrollsystem zum Messen der Abmessungen eines Stents und zum Inspizieren der äußeren Oberflächen ist in dem Patent
US 6 606 403 B2 „Wiederholbares Kontrollsystem mit in- telligenten Werkzeugen“ offenbart. - Unter Zusammenfassung des derzeitigen Standes der Technik sowie seiner Mängel ist es zur Schaffung eines automatisierten Inspektionsverfahrens erforderlich, ein vollständiges Bild des Stents mit guter Schärfe und deutlichem Kontrast rasch aufzunehmen. Der derzeitige Stand der Technik besteht in der Verwendung eines Stereomikroskops, wie z.B. dem Olympus SZ40 sowie Ringbeleuchtung. Der Stent wird zwischen zwei Rollen platziert und von Hand rotationsmäßig bewegt. Die Beleuchtung erfolgt von oben mittels eines Lichtleiter-Ringlichts. Es kann zwar eine Videokamera zusammen mit einem derartigen Mikroskop verwendet werden, doch bei der Rotationsbewegung des Stents zwischen den Rollen dreht sich dieser nicht immer gleichmäßig, so dass sich dieser in Fokus und außer Fokus bewegen kann bzw. scharf und unscharf werden kann. Bedienungspersonen nehmen häufig eine Justierung der Bildschärfetaste des Mikroskops vor, um dieser Situation Rechnung zu tragen, doch für ein automatisches Verfahren wäre dies schwierig und zeitaufwendig. Aus diesem Grund müssen Systeme und Verfahren zum rotationsmäßigen Bewegen des Stents in einer gut definierten und feststehenden Geometrie entwickelt werden, so dass der Stent stets im Fokus bleibt.
- Weiterhin können Videokameras, die in Verbindung mit Mikroskopen verwendet werden können, generell nur einen sehr geringen Anteil des Stents zu einem jeweiligen Zeitpunkt fokussieren. Zum Abbilden von allen Bereichen des Stents mit einer derartigen Vorgehensweise, wäre eine sehr große Anzahl von Einzelbildern erforderlich. Der Zeitaufwand zum Herstellen von diesen wäre nicht praktikabel. Es besteht daher ein Bedarf für ein Verfahren zum Erzeugen eines vollständigen Bildes des Innendurchmessers des Stents innerhalb von nur einigen wenigen Sekunden. Der derzeitige Stand der Technik verwendet ferner eine Ringbeleuchtung, die den oberen äußeren Durchmesser des Stents sowie den Innendurchmesser beleuchtet und somit ein verwirrendes Bild mit übermäßig grellem Licht erzeugt.
- Es besteht weiterhin ein Bedarf für ein automatisiertes System und ein automatisiertes Verfahren zum Beleuchten und Abbilden der Innenbohrung eines Stents, um dadurch die Überprüfung dieser Innenbohrung zu erleichtern.
- KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein optisches System gerichtet, das zum Beleuchten und Abtasten einer Innenwand eines Objekts mit einer Innenbohrung wirksam ist. Dieses System beinhaltet eine Lichtquelle, einen Objektträger mit einem Licht leitenden Bereich, eine Bildaufnahmelinse sowie eine Zeilenabtastkamera. Die Innenbohrung und der Licht leitende Bereich des Objektträgers sind mit einer zentralen optischen Achse der Bildaufnahmelinse axial fluchtend angeordnet. Ein Antriebsmechanismus tritt mit dem Objekt in Eingriff, ohne die axiale Ausrichtung zu beeinträchtigen.
- Verschiedene Gesichtspunkte dieses optischen Systems beinhalten ein rotierendes Rad oder eine transparente Platte als Antriebsmechanismus. Bei dem Objektträger kann es sich um eine opake Stange mit einem Licht leitenden Bereich oder um eine transparente Stange handeln. Eine diesem optischen System zugeordnete Elektronik beinhaltet einen Drehcodierer, der mit dem Antriebssystem zusammenwirkt, um eine elektrische Schaltung anzusteuern, die in der Lage ist, die Zeilenabtastkamera in Abhängigkeit von der Rotationsbewegung des Objekts auszulösen, um dadurch ein Zeile für Zeile aufgebautes Bild von der Innenbohrung zu erzeugen, wobei die mit einem Abbildungssystem auf Computerbasis verbundene Zeilenabtastkamera die Identifizierung von kosmetischen und funktionsmäßigen Herstellungsfehlern bewirkt.
- Eine Verwendung für das optische System besteht in der Beleuchtung und der Kontrolle von Stents.
- Die Details von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung sind in den Begleitzeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen.
- Figurenliste
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtung einer inneren Seitenwand eines Stents gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 einen Strahlteiler, der im Inneren eines Schlitzrohres angebracht ist, um für eine vollständigere Beleuchtung der inneren Seitenwand des Stents zu sorgen; -
3 eine Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels unter Verwendung einer ebenen Bühne zum antriebsmäßigen Bewegen des Stents um die Schlitzstange herum; -
4 eine Darstellung einer weiteren Alternative unter Verwendung von zwei Paaren von Antriebsrollen, die eine transparente Bühne bewegen, während sie den Stent festhalten und rotationsmäßig bewegen; -
5 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels, das drei Antriebsrollen zum Festlegen und rotationsmäßigen Bewegen des Stents verwendet; und -
6 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels zum rotationsmäßigen Bewegen eines Stents. - BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet eine Linearkamera, eine Aufnahmelinse mit größerer Fläche mit einer relativ geringen Schärfentiefe sowie eine Antriebsvorrichtung zum rotationsmäßigen Bewegen eines Stents an einer feststehenden Stelle im Raum, um dadurch den Innendurchmesser über das Betrachtungsfeld klar fokussiert zu halten. Diese Aufnahmelinse ist vorzugsweise wirksam, um einen beträchtlichen Bereich des Stents entlang seiner axialen Länge, typischerweise 10 mm oder mehr, abzubilden. Ein Codierer ist an der Rotationsantriebsvorrichtung angebracht und wird zum Auslösen der Kamera verwendet. Eine Beleuchtungsquelle ist geometrisch konfiguriert, um das Aufbringen von Licht auf einen oberen äußeren Durchmesser des Teils zu vermeiden. Die numerische Apertur der Aufnahmelinse ist mindestens ebenso groß wie die von derzeitigen manuellen Mikroskopen (NA = 0,1 oder höher), und zwar zu dem Zweck, den Außendurchmesser unscharf zu machen, während der Innendurchmesser scharf ist. Das Resultat dieser optischen Konfiguration ist ein ebenes abgewickeltes Bild des Innendurchmessers des Stents. Dieses Bild wird dann qualitätsmäßig analysiert, und zwar unter Verwendung von Graustufen-Bildverarbeitungstechniken, wie diese auf einem Image Processing Board verfügbar sind, wie z.B. dem Odyssey von Matrox Imaging, Montreal, Kanada.
- Ein Gesichtspunkt dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Antriebsvorrichtung den Stent in wirksamer Weise rotationsmäßig bewegt, während sie eine unbehinderte Sicht auf den Innendurchmesser des Stents liefert. Hierfür wird eine Anzahl von verschiedenen Verfahren beschrieben. Ein Verfahren besteht in der Anbringung des Stents an einer durchsichtigen Stange oder einem durchsichtigen Rohr sowie in der Verwendung eines korrigierenden zylindrischen optischen Elements zum Umkehren von jeglicher durch die Stange oder das Rohr verursachter optischer Verzerrung. Ein weiteres Verfahren besteht in der Anbringung des Stents an einer geschlitzten Metallstange sowie in der antriebsmäßigen Bewegung von diesem um diese Stange herum mittels einer nachgiebigen Rolle oder eines Gleitmechanismus. Die Kamera kann dann den Innendurchmesser des Stents abbilden, indem die Betrachtung durch diesen Schlitz stattfindet. Zum Verbessern des Bildes kann dann, wenn der Antriebsmechanismus teilweise transparent oder lichtdurchlässig ist, die Beleuchtung durch den Antriebsmechanismus nach oben geschickt werden, und Licht kann von einem Bereich der geschlitzten Stange reflektiert werden. Diese Verfahrensweise erreicht das erwünschte Ziel, nur den Innendurchmesser des Stents, jedoch nicht den Außendurchmesser zu beleuchten.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht in der Festlegung des Stents in fester Weise gegen zwei Rollen mittels einer dritten Rolle oder mittels einer durchsichtigen Platte, die sich synchron mit dem sich drehenden Stent bewegt. Zwei der Rollen könnten als Reflektoren verwendet werden, um Licht auf den Innendurchmesser des Stents zu leiten, ohne dass dieses auf die Oberfläche des Außendurchmessers auftrifft.
-
1 veranschaulicht ein erstes System zum Beleuchten eines Innendurchmessers (ID) eines Stents1 , während eine Beleuchtung des Außendurchmessers (OD) des Stents vermieden wird. Die Beleuchtung des Außendurchmessers führt zur Erzeugung von beträchtlichem Streulicht, das die Bildqualität und den Kontrast beeinträchtigt. Der Stent1 ist auf einer starren Schlitzstange5 angebracht. Ein typischer kardiovaskulärer Stent1 besitzt einen Innendurchmesser von ca. 1,5 mm, und die Schlitzstange5 hat einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner als der genannte Innendurchmesser ist, so dass der Stent1 nicht kollabiert, jedoch die Rotationsbewegung des Stents1 keine Rotationsbewegung der Schlitzstange5 hervorruft. Nominal ist der Außendurchmesser der Schlitzstange5 um 0,1 mm kleiner als der Innendurchmesser des Stents1 . Eine Linse6 weist eine Schärfentiefe auf, die zum Abbilden einer Innenwand2 des Stents1 auf einer Zeilenabtastkamera8 wirksam ist, ohne dabei auch den größeren Außendurchmesserbereich des Stents zu fokussieren. Eine Antriebsvorrichtung, wie z.B. ein drehbares Antriebsrad12 , tritt mit dem Stent1 in Berührung und bewirkt die Rotationsbewegung des Stents um die Schlitzstange5 herum mit einer gewünschten Geschwindigkeit. Licht von eine Lichtquelle15 tritt durch einen lichtdurchlässigen Bereich16 des Antriebsrads12 hindurch. - Ein opaker Vorsprung
18 blockiert exzessives Licht von der Lichtquelle15 , das ansonsten für zu viel Kontrast bei der Zeilenkamera8 sorgen würde. - Die Schlitzstange
5 ist vorzugsweise aus einem starren, opaken Material gebildet, wie z.B. Metall. Die Schlitzstange ist in einer feststehenden Distanz von der Zeilenabtastkamera8 und der Linse6 gehaltert. Die in ihrer Position festgelegte Schlitzstange5 weist einen Schlitz7 auf, der sich axial über eine Länge erstreckt, die in etwa gleich dem Betrachtungsfeld der Linse ist, wobei dieser Wert nominal 15 mm beträgt. Der Schlitz7 ermöglicht der Zeilenabtastkamera8 die Sicht durch den Schlitz7 hindurch sowie die Aufnahme eines Bildes von dem Innendurchmesser des Stents1 . Während der Schlitz zylindrisch ausgebildet sein kann oder eine beliebige gewünschte Formgebung aufweisen kann, ist die Form einer Sanduhr oder eine andere Form, die zum Schaffen von nach innen gerichteten Seitenwänden wirksam ist, um damit Licht von der Lichtquelle zu empfangen und zu reflektieren, bevorzugt. Die Formgebung einer Sanduhr ist dadurch gebildet, dass der Schlitz einen maximalen Durchmesser an den Oberflächen der Stange aufweist und sich dann zu einem Minimum an einer Stelle im Inneren der Schlitzstange verjüngt. Wie in1 gezeigt ist, müssen die maximalen Durchmesser nicht auf beiden Seiten der Stange gleich sein, und auch die Verjüngungsrate muss nicht in ähnlicher Weise ausgebildet sein, so dass sich die Stelle des minimalen Durchmessers nicht unbedingt im Zentrum der Stange befindet. Vorzugsweise ist die Stelle des minimalen Durchmessers der Schlitzstange5 wesentlich näher bei dem Boden der Stange als der Oberseite angeordnet, so dass dieser Bodenbereich die Wirkung eines Reflektors für von der Quelle15 durch das drehbare Antriebsrad12 hindurch gehendes Licht hat. - Während die bevorzugte Schlitzstange aus einem starren opaken Material gebildet ist, könnte die Herstellung der Schlitzstange ebenso gut auch aus einem klaren oder lichtdurchlässigen Material, wie z.B. Keramik oder Quarz, erfolgen. Wenn das Licht von einem beliebigen Winkel darauf gerichtet wird, würde eine solche Stange an sich zu einer leuchtenden Lichtquelle werden. Während dies zum Erreichen der Zielsetzung führen würde, dass ein feststehender Dorn geschaffen wird, der eine Beleuchtung nur an dem Innendurchmesser eines Stents, jedoch nicht an dem Außendurchmesser vorsieht und den abgebildeten Innendurchmesser in einer exakten Position in Bezug auf die Kamera angeordnet hält, besteht doch die Wahrscheinlichkeit, dass es sich hier um eine schwierig herzustellende Stange handelt, die auch in einer Herstellungsumgebung wahrscheinlich eine geringere Lebensdauer aufweist.
- Zum rotationsmäßigen Bewegen des Stents
1 um die feststehende Stange5 wird ein Motor betriebenes Rad12 , das vorzugsweise mit einer nachgiebigen Beschichtung14 , typischerweise Gummi, bedeckt ist, mit dem Stent1 in Kontakt gebracht. Vorzugsweise tritt das Antriebsrad12 mit dem Stent an einer Stelle in Berührung, die mit dem Schlitz7 fluchtet. Dies führt zur Schaffung einer gut ausgerichteten Stelle zum Aufnehmen des Stent-Bildes in einer feststehenden Distanz von der Linse6 , um dadurch der geringen Schärfentiefe einer Linse6 mit hoher numerischer Apertur (NA) Rechnung zu tragen. Diese numerische Apertur ist typischerweise größer als 0,1. Das Antriebsrad12 beinhaltet einen Codierer, der mit einer Bewegungssteuerung kommuniziert, die z.B. die gespeicherten Werte von a) dem Durchmesser des Antriebsrads, b) dem Durchmesser des Stents und c) der Auflösung des Codierers verarbeitet, um die angemessenen Zeiten zum Auslösen der Zeilenabtastkamera zum Aufnehmen einer Zeile und zum Schaffen von im Wesentlichen quadratischen Pixeln zu berechnen. - Vorzugsweise hat das Antriebsrad
12 einen wesentlich größeren Durchmesser als der Stent1 , und zwar nominal zumindest um einen Faktor von 3 bis 1. Ein Bereich16 des Antriebsrads ist im Wesentlichen lichtdurchlässig, so dass Licht durch das Antriebsrad12 hindurch übertragen werden kann und auf den Schlitz7 der feststehenden Schlitzstange5 auftreffen kann. Indem der Durchmesser des Antriebsrads12 wesentlich größer ist als der Durchmesser des Stents, kann der Stent um 360° rotationsmäßig bewegt werden, während er mit dem im Wesentlichen lichtdurchlässigen Bereich16 des Antriebsradumfangs in Berührung steht. Die Innenseite des Schlitzes7 , die dem lichtdurchlässigen Bereich16 benachbart ist, weist entlang ihrer axialen Länge eine konkave Formgebung auf. Diese konkave Formgebung sammelt Licht und leitet dieses auf die Innenwand2 des Stents1 . Diese Vorgehensweise vermeidet das Aufstrahlen von Licht auf den oberen äußeren Durchmesser3 des Stents. Wenn die Beleuchtung zu dem Stent1 von der der Kamera8 benachbarten, entgegengesetzten Seite her durch den Schlitz7 stattfinden würde, käme es zu einem übermäßigen Reflektieren von Streulicht von dem oberen äußeren Durchmesser3 des Stents1 in die Linse. - Eine Zeilenabtastkamera
8 , wie z.B. die P2 6k, hergestellt von Dalsa Corporation of Waterloo, Ontario, Kanada, ist dazu ausgebildet, ein Zeile für Zeile aufgebautes Bild von der inneren Seitenwand2 des Stents1 zu erzeugen. Zum Abbilden der Innenwand2 wird eine Linse6 mit einer ausreichend hohen numerischen Apertur verwendet, um die innere Seitenwand des Stents1 zu fokussieren, während der näher bei der Linse6 befindliche Außendurchmesser3 des Stents unscharf belassen bleibt. Je höher die numerische Apertur ist, desto geringer ist die Schärfentiefe, und daher muss das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung den Stent ausreichend starr halten, um den Stent trotz der allgemein geringeren Schärfentiefe einer solchen Linse gut fokussiert zu halten. - Exemplarisch für die numerische Apertur und die resultierende mechanische Genauigkeit, mit der der Stent
1 in dem Betrachtungsfeld der Zeilenabtastkamera8 rotationsmäßig bewegt werden sollte, wird ein typischer kardiovaskulärer Stent mit einem Durchmesser von 1,5 mm herangezogen. Es sei angenommen, dass eine Kamera und die Linse nach unten auf den Stent blicken, der flach auf einer Oberfläche liegt. Damit die Oberseite des Stents, der Außendurchmesser, dann ausreichend unscharf bleibt, um in keinerlei Weise das Bild von dem unteren inneren Durchmesser zu verzerren, muss die Schärfentiefe in der Größenordnung von 5 % von diesem Durchmesser von 1,5 mm oder bei 0,075 mm liegen. Die tatsächliche Geometrie des jeweiligen Stents hat Einfluss auf diesen Prozentsatz. Je dichter der Stent ist, desto geringer muss die Schärfentiefe sein, um einen Vignettierungseffekt von dem oberen äußeren Durchmesser zu vermeiden, jedoch scheint ein längenmäßiger Wert von 5 % von dem Durchmesser ein angemessener Wert für die meisten Stents zu sein. Bei Verwendung der herkömmlichen Formeln für die Schärfentiefe:100 , hergestellt von Aerotech Inc., Pittsburgh, PA. Das rotierende Antriebsrad12 kann an einer mechanischen Bühne angebracht werden und derart ausgerichtet werden, dass es innerhalb des Brennpunkts der Linse genau läuft. Die Schlitzstange5 kann an einer Anordnung starr angebracht werden, die die Linse6 und die Kamera8 hält, so dass die Schlitzstange5 exakt mit der Kamera8 und der Linse6 fluchtend angeordnet werden kann und diese drei Gegenstände derart festgelegt werden können, dass der Innendurchmesser des Stents zu allen Zeiten fokussiert gehalten bleibt. Auch können diese drei Gegenstände in Form eines einzigen mechanischen Pakets allesamt von dem Antriebsrad12 weg bewegt werden, um ein Bestücken der Schlitzstange sowie ein Lösen von der Schlitzstange zu ermöglichen. - Eine weitere Verbesserung des Systems besteht in einem opaken Vorsprung
18 , wie z.B. einer dünnen Metallstange, in einer Anordnung zwischen der Lichtquelle15 und dem Antriebsrad12 im Wesentlichen parallel zu der feststehenden Schlitzstange5 . Der opake Vorsprung18 blockiert direkte Strahlen von der Lichtquelle15 , die sich ansonsten ungehindert in Richtung auf die Zeilenabtastkamera8 bewegen würden. Diese ungehinderten Strahlen würden einen zu hohen Kontrast zwischen Materialbereichen an den inneren Seitenwänden des Stents sowie offenen Bereichen hervorrufen. Ein derartiger hoher Kontrast würde Kamera-Blooming bzw. Ausblühen hervorrufen. Ein alternatives Verfahren zum Vermeiden von übermäßigem Kontrast besteht darin, die Lichtquelle in zwei separate Elemente zu trennen, die jeweils geringfügig von der optischen Hauptachse entfernt angeordnet sind und auf die Reflexionsbereiche am Boden des Schlitzrohrs gerichtet sind. -
2 zeigt einen Strahlteiler4 , der im Inneren der Schlitzstange5 angebracht ist, um für eine vollständigere Beleuchtung der Innenwand2 des Stents1 zu sorgen. Der Strahlteiler4 , für den ein partiell reflektierender Spiegel exemplarisch genannt wird, im Inneren des Schlitzes7 reflektiert einige Strahlen des durch das Antriebsrad12 übertragenen Lichts auf den Stent1 und sorgt für eine vollständigere und gleichmäßigere Beleuchtung. Eine geringfügig kompliziertere Ausführungsform dieser Vorgehensweise unter Verwendung eines Strahlteilers besteht in der Platzierung des Strahlteilers4 in dem Schlitz7 sowie in der Ausbildung eines zusätzlichen, zweiten Schlitzes9 in der Stange5 rechtwinklig zu dem ersten Schlitz für den alleinigen Zweck, dem Strahlteiler4 Licht von der Seite her zuzuführen. -
3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, in dem eine ebene Bühne, wie z.B. eine durchsichtige Platte11 zum antriebsmäßigen Bewegen des Stents1 um die Schlitzstange5 herum verwendet wird. Die ebene Bühne11 ist linear beweglich und ersetzt das rotierende Antriebsrad. Ein Vorteil bei dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die Berechnung der Kameraauslöse-Impulsrate vereinfacht ist. Ein zweiter Vorteil besteht darin, dass ein flaches Glaselement, das mit einer dünnen Schicht aus einem nachgiebigen, lichtdurchlässigen Material beschichtet ist, als Treiber für die Stent-Rotationsbewegung verwendet werden kann. Einen kleineren Nachteil kann man in dem Vorhandensein eines großen mechanischen Objekts in unmittelbarer Nähe zu der starren Stange sehen, wodurch das Bestücken und Abnehmen des Stents für die Bedienungsperson komplizierter werden könnte. - Weitere Einrichtungen zum rotationsmäßigen Bewegen des Stents unter der Linse mit hoher numerischer Apertur zusammen mit der Fähigkeit zum Halten des Stents in der angemessenen Distanz von der Linse mit ausreichender Genauigkeit können von den Fachleuten vorgeschlagen werden. Einige dieser Vorgehensweisen seien im Folgenden an dieser Stelle genannt.
-
6 veranschaulicht ein Verfahren, bei dem zuerst der Stent auf einem optisch klaren bzw. durchsichtigen zylindrischen Rohr oder im Inneren eines optisch klaren bzw. durchsichtigen Rohrs20 platziert wird. Ein zylindrisches Linsenelement21 kann dann als Teil der Aufnahmelinse verwendet werden, um jegliche optische Verzerrung zu kompensieren, die durch die Stange oder das Rohr bedingt ist. Die durchsichtige Stange oder das durchsichtige Rohr können dann durch einen Motor unterhalb der Kamera und der Linse rotationsmäßig bewegt werden, und es kann ein Bild erzeugt werden. Licht kann dann von beiden Seiten des durchsichtigen Rohrs oder der durchsichtigen Stange von Lichtquellen15 auf den Innendurchmesser des Stents gerichtet werden, so dass die Oberseite des Außendurchmessers des Stents von solchem Licht verschont werden kann sowie inhärentes Streulicht aufgrund einer solchen Beleuchtung dieses Abschnitts des Stents vermieden werden kann. - Ein üblicherweise verwendeter Antriebsmechanismus zum rotationsmäßigen Bewegen eines Stents unter einem manuellen Mikroskop besteht in einem Paar von zueinander entgegengesetzt rotierenden Rollen. Typischerweise weisen diese Rollen mindestens das Dreifache des Durchmessers des Stents auf, so dass der Stent tendentiell zwischen den Rollen aufgenommen wird. Nach der Verarbeitung und der manuellen Handhabung können Stents gelegentlich eine Form annehmen, die nicht perfekt zylindrisch ist. In einem solchen Fall würde sich die innere Seitenwand des Stents nicht mit dem gewünschten Ausmaß an Genauigkeit drehen, das für die vorstehend beschriebene Linse mit hoher numerischer Apertur erforderlich ist. Zum Erzielen dieses Ausmaßes an Platzierungsgenauigkeit, dreht gemäß der Darstellung in
4 ein erstes Paar von Antriebsrollen23 den Stent1 unter dem Betrachtungsfeld der Zeilenabtastkamera8 . Ein zweites Paar von Antriebsrollen25 bewegt die transparente ebene Bühne11 in synchroner Weise unter Festlegung und rotationsmäßiger Bewegung des Stents1 . Die transparente ebene Bühne, wie z.B. ein sich bewegendes Deckglas, ist durch das zweite Paar der Antriebsrollen25 abgestützt, die sich in synchroner Bewegung mit den den Stent rotationsmäßig bewegenden Rollen bewegen. Das zweite Paar der Antriebsrollen25 befindet sich auf einer wirksamen Höhe in Bezug auf das erste Paar von Antriebsrollen23 , so dass eine geringfügige Kompression auf den Stent1 aufgebracht wird. Diese Kompression hält den sich drehenden Stent in guter Ausrichtung in Bezug auf die Schärfentiefe der Linse6 . - Ein alternativer Ansatz unter Verwendung von Rollen ist in
5 dargestellt. Drei Rollen33 legen den Stent1 fest, wobei jede Rolle33 einen leichten Druck auf den Stent ausübt und diesen unter der Linse6 mit der angemessenen Genauigkeit in Ausrichtung hält. Eine oder mehrere Lichtquellen15 reflektieren Licht von den Oberflächen der Rollen33 , um die innere Seitenwand2 des Stents zu beleuchten. Die Geometrie der Rollen33 und der Lichtquellen15 ist derart, dass keinerlei Licht von diesen Quellen auf die obere Außendurchmesser-Oberfläche des Teils auftrifft. - Vorstehend sind ein oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Dennoch versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen im Sinne und im Umfang der Erfindung vorgenommen werden können. Daher liegen weitere Ausführungsformen im Umfang der nachfolgenden Ansprüche.
Claims (25)
- Optisches System, das zum Beleuchten und Abtasten einer Innenwand (2) eines Objekts (1) mit einer Innenbohrung wirksam ist, gekennzeichnet durch: eine Lichtquelle (15); einen Objektträger (5), der zwischen der Lichtquelle (15) und einer Bildaufnahmelinse (6) angeordnet ist, wobei der Objektträger (5) eine wenigstens teilweise transparente Stange ist, die einen ersten Licht leitenden Bereich (7) dadurch erstreckend aufweist, wobei ein Strahlteiler (4), der zum Reflektieren von Licht von der Lichtquelle (15) zu der Innenwand (2) wirksam ist, in dem ersten Licht leitenden Bereich (7) angeordnet ist, wobei der Objektträger (5) einen im Wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten Licht leitenden Bereich (7) angeordneten zweiten Licht leitenden Bereich (9) aufweist, der für die Bereitstellung von zusätzlichem Licht zu dem Strahlteiler (4) zum Reflektieren von der Innenwand (2) auf die Bildaufnahmelinse (6) wirksam ist; wobei die Bildaufnahmelinse (6) zwischen dem Objektträger (5) und einer Zeilenabtastkamera (8) angeordnet ist, wobei die Bildaufnahmelinse (6) eine Schärfentiefe aufweist, die ausreichend gering ist, damit eine Außenwand (3) des Objekts (1) unscharf ist, während eine gegenüberliegende Innenwand (2) des Objekts (1) fokussiert ist, und wobei die Innenbohrung und der erste Licht leitende Bereich (7) mit einer zentralen optischen Achse der Bildaufnahmelinse (6) axial fluchtend angeordnet sind; und einen Antriebsmechanismus (12), der mit dem Objekt (1) zusammenwirkt, ohne die axiale Ausrichtung mit einem Drehcodierer zu beeinflussen, der mit dem Antriebsmechanismus (12) zusammenwirkt, und eine elektrische Schaltung ansteuert, die in der Lage ist, die Zeilenabtastkamera (8) in Abhängigkeit von einer Rotationsbewegung des Objekts (1) auszulösen und dadurch ein Zeile um Zeile aufgebautes Bild der Innenbohrung zu erzeugen.
- Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (1) zwischen der Lichtquelle (15) und der Bildaufnahmelinse (6) angeordnet ist und die Bildaufnahmelinse (6) zwischen dem Objekt (1) und der Zeilenabtastkamera (8) angeordnet ist. - Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmelinse (6) eine numerische Apertur von mindestens 0,1 aufweist. - Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Stange um eine opake Stange handelt und es sich bei dem ersten Licht leitenden Bereich um einen sich durch diese hindurch erstreckenden ersten Schlitz (7) handelt. - Optisches System nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitz (7) nach innen gerichtete Seitenwände aufweist, die zum Aufnehmen und Reflektieren von Licht von der Lichtquelle (15) wirksam sind. - Optisches System nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (4), der zum Reflektieren von Licht von der Lichtquelle (15) zu der Innenwand (2) wirksam ist, in dem ersten Schlitz (7) angeordnet ist. - Optisches System nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Licht leitende Bereich ein zweiter Schlitz (9) ist, der im Wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten Schlitz (7) angeordnet ist, für die Bereitstellung von zusätzlichem Licht zu dem Strahlteiler (4) zum Reflektieren auf die Innenwand (2) wirksam ist. - Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Antriebsmechanismus (12) um ein rotierendes Rad handelt, das mit dem Objekt (1) in Kontakt steht. - Optisches System nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Rad (12) eine Licht leitende Durchgangsöffnung (16) in axialer Ausrichtung mit der Innenbohrung aufweist. - Optisches System nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Rad (12) einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Objekts (1). - Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Antriebsmechanismus (12) um eine Licht leitende Platte (11) handelt, die linear beweglich ist. - Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmelinse (6) zwischen dem Objekt (1) und der Zeilenabtastkamera (8) angeordnet ist. - Optisches System nach
Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmelinse (6) eine Schärfentiefe aufweist, die ausreichend gering ist, damit eine Außenwand (3) des Objekts (1) unscharf ist, während eine entgegengesetzte Innenwand (2) des Objekts (1) fokussiert ist. - Optisches System nach
Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (12) eine Lichtleitplatte (11) aufweist, die zwischen der Lichtquelle (15) und dem Objekt (1) angeordnet ist. - Optisches System nach
Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (1) zwischen mindestens zwei Rollen (23) und der Lichtleitplatte (11) unter Kompression festgelegt ist. - Optisches System nach
Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (1) zwischen mindestens drei Rollen (33) unter Kompression festgelegt ist. - Optisches System nach
Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen von einer oder mehreren der mindestens drei Rollen (33) Licht reflektierend sind. - Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Objektträger (20) Licht leitend ist. - Optisches System nach
Anspruch 18 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Objektträger (20) um eine Licht leitende Stange handelt. - Optisches System nach
Anspruch 19 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrisches Linsenelement (21) zwischen dem Objekt (1) und der Bildaufnahmelinse (6) angeordnet ist, um optische Verzerrung zu kompensieren. - Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zeilenabtastkamera (8) mit einem Abbildungssystem auf Computerbasis verbunden ist, das zum Identifizieren von kosmetischen und funktionalen Herstellungsdefekten wirksam ist. - Optisches System nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Objekt (1) um einen Stent handelt. - Optische System nach
Anspruch 1 , wobei die Stange aus einem Material gebildet ist, das aus einer Gruppe aufweisend Keramik und Quarz ausgewählt ist. - Verfahren zum Beleuchten einer Innenbohrung eines Objekts, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bereitstellen einer Lichtquelle (15), eines Objektträgers (5), der zwischen der Lichtquelle (15) und einer Bildaufnahmelinse (6) angeordnet ist, wobei der Objektträger (5) eine wenigstens teilweise transparente Stange ist, die einen ersten Licht leitenden Bereich (7) dadurch erstreckend aufweist, wobei ein Strahlteiler (4), der zum Reflektieren von Licht von der Lichtquelle (15) zu der Innenwand (2) wirksam ist, in dem ersten Licht leitenden Bereich (7) angeordnet ist, wobei der Objektträger (5) weiterhin einen im Wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten Licht leitenden Bereich (7) angeordneten zweiten Licht leitenden Bereich (9) aufweist, der für die Bereitstellung von zusätzlichem Licht zu dem Strahlteiler (4) zum Reflektieren von der Innenwand (2) auf die Bildaufnahmelinse (6) wirksam ist; wobei die Bildaufnahmelinse (6) zwischen dem Objektträger (5) und einer Zeilenabtastkamera (8) angeordnet ist, wobei die Bildaufnahmelinse (6) eine Schärfentiefe aufweist, die ausreichend gering ist, dass eine Außenwand (3) des Objekts (1) unscharf ist, während eine entgegengesetzte Innenwand (2) des Objekts (1) fokussiert ist; axiales Ausfluchten der Innenbohrung und des ersten Licht leitenden Bereichs (7) mit einer zentralen optischen Achse der Bildaufnahmelinse (6); Beleuchten der Innenwand (2) der Innenbohrung; und rotationsmäßiges Bewegen des Objekts (1) mittels eines Antriebsmechanismus ohne Beeinflussung der axialen Ausrichtung, um dadurch einen zweiten Teil der Innenbohrung zu beleuchten, wobei ein Drehcodierer mit dem Antriebsmechanismus zusammenwirkt und eine elektrische Schaltung ansteuert, die in der Lage ist, die Zeilenabtastkamera (8) in Abhängigkeit von einer Rotationsbewegung des Objekts (1) auszulösen und dadurch ein Zeile um Zeile aufgebautes Bild der Innenbohrung zu erzeugen.
- Verfahren nach
Anspruch 24 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Stent als Objekt (1) ausgewählt wird.
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