DE19803679C2 - Vorrichtung zur optischen Abtastung eines Objekts, insbesondere Endoskop - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur op­ tischen Abtastung eines Objekts, mit einer Vielzahl von Lichtleitern, die zur Ausbildung von zumindest einem Licht­ leiterring konzentrisch angeordnet sind, mit einer Beleuch­ tungseinrichtung, die dem proximalen Ende der Lichtleiter zugeordnet ist, und mit einer Selektionseinrichtung, die eine Lichteinstrahlung in einen Teil der Lichtleiter ermög­ licht. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 37 43 090 C2 bekannt. Die aus der DE 37 43 090 C2 bekannte Selektions­ vorrichtung ist eine Blende.

Im Bereich der industriellen Fertigung kommt mittlerweile der Qualität des Produkts und damit der Qualitätsprüfung während der Fertigung zunehmend größere Bedeutung zu. Die Sicherung, Optimierung und Dokumentation der Qualität der erzeugten Produkte setzt eine fortlaufende und vollständige Kontrolle des Fertigungsprozesses voraus. Hierzu bedient man sich optischer Prüfmethoden, bei denen Kameras den Fer­ tigungsprozeß, d. h. die Produkte optisch erfassen. Mit Hil­ fe von Bildverarbeitungsprogrammen lassen sich die Daten der erfaßten Produkte mit abgespeicherten Referenzdaten vergleichen, um Abweichungen von der Norm zu erkennen.

Der Nachteil dieser Prüfmethoden liegt insbesondere darin, daß die berechneten Bilddaten keinen Aufschluß beispiels­ weise über den Oberflächenverlauf des erfaßten Produkts liefern können, da die Messungen zweidimensional erfolgen. Diese zweidimensionale Qualitätsprüfung genügt somit sehr häufig nicht den geforderten Ansprüchen, so daß zusätzlich Personal zur Durchführung von Sichtprüfungen notwendig wird. Aufgrund des notwendigen Personaleinsatzes ver­ schlechtert sich der Automatisierungsgrad und damit glei­ chermaßen die Kostenstruktur.

Darüber hinaus müssen häufig Stellen an den Produkten ge­ prüft werden, die nicht ohne weiteres von außen für das Personal zugänglich sind. Die Verwendung von Spiegeln, lichtfaserbasierten Endoskopen oder ähnlichen optischen In­ strumenten läßt zwar eine indirekte Sichtprüfung unzugäng­ licher Stellen zu, allerdings ist die optische Qualität ei­ ner solchen Prüfung eingeschränkt, so daß kleine Beschädi­ gungen, Risse etc. nicht erkannt werden. Insbesondere feh­ len räumliche Informationen der untersuchten Stellen, wie sie bei einer direkten Sichtprüfung vorliegen.

Aus der DE-OS 28 46 852 ist eine Vorrichtung zur Dämpfungs­ messung an optischen Übertragungselementen bekannt. Dabei besteht der Sender aus einer Anzahl Laserdioden von ver­ schiedener Wellenlänge, und jede Laserdiode des Senders ist über einen Lichtwellenleiter und eine revolverkopfartige Koppelvorrichtung mit einem Lichtwellenleiter am Senderaus­ gang der Vorrichtung zur Dämpfungsmessung verbunden. Die revolverkopfartige Koppelvorrichtung stellt eine Selekti­ onsvorrichtung dar.

Aus der DE 43 04 530 A1 ist eine Einrichtung zur Beleuch­ tung von mit Video-Endoskopie aufgenommenen Objekten be­ kannt. In der DE 43 04 530 A1 wird erwähnt, bei der Be­ leuchtung der Objekte Blenden, z. B. Irisblenden, einzuset­ zen.

Beleuchtungsdynamik bei der 3D-Meßtechnik einzusetzen, ist aus der Institutsveröffentlichung "ITO: 3D-Meßtechnik und beleuchtungsdynamische Inspektion", Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, 1. Seite, im DPMA eingegangen am 21.09.1993, bekannt.

Aus der DE 39 14 825 C1 ist eine endoskopische elektroni­ sche Kamera bekannt, die einen elektronischen Bildwandler und ein Stablinsensystem aufweist.

Aus der US 4 571 023 ist ein Endoskop mit einem rohrförmi­ gen Gehäuse bekannt, das Lichtleiter zumindest teilweise aufnimmt.

Aus der DE 42 25 507 C2 ist ein Stereo-Endoskop mit einem einzigen Bildübertragungssystem bekannt.

Ausgehend von einer Vorrichtung zur optischen Abtastung ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Vorrichtung derart weiterzu­ bilden, daß sie eine dreidimensionale Erfassung von Objek­ ten bzw. Objekträumen auch an unzugänglichen Stellen ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur optischen Abtastung eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht mit Hilfe be­ stimmter bekannter optischer Verfahren, beispielsweise dem Triangulations- oder dem Phasenshift-Verfahren, dreidimen­ sionale Daten des Objekts zu bestimmen. Zur Durchführung dieser Verfahren läßt sich mittels der Selektionseinrich­ tung ein auswählbares Muster, beispielsweise in Form von Ringen, Linien oder einzelnen Punkten, auf das zu vermes­ sende Objekt projizieren. Das aufprojizierte Muster läßt sich dann vorzugsweise über eine Aufnahmeeinrichtung op­ tisch erfassen und bspw. über eine Auswerte-Einheit in dreidimensionale Daten umsetzen.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Gehäuse mit einer sehr geringen Querschnittsfläche realisierbar, das auch eine Prüfung von schwer zugänglichen Stellen, bei­ spielsweise Bohrungen in Gehäusen, ermöglicht. Durch die dreidimensionale Erfassung der Oberfläche des Objekts wird eine Prüfung mit hoher Qualität ermöglicht. Hierbei kann einerseits die Oberfläche des Objekts dreidimensional nach­ gebildet werden, um eine visuelle Beurteilung zu ermöglichen. Darüber hinaus können Ab­ standsmessungen und Dimensionsmessungen ausgeführt werden. Des weiteren lassen sich die dreidimensionalen Daten mit den Refe­ renzdaten vergleichen, so daß auf eine subjektiv ausfallende Prüfung durch eine Person verzichtet werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Selektionseinrichtung eine optische Blende.

Diese mechanisch arbeitende Blende erlaubt mit einfachen Mit­ teln eine selektive Bestrahlung einzelner Lichtleiter. Im Zu­ sammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist als optische Blende auch ein optisches Gitter zu verstehen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Beleuchtungseinrichtung eine Vielzahl von mittels der Selekti­ onseinrichtung selektiv ansteuerbaren Power-Leuchtdioden (LED's), wobei jeweils eine Power-LED einem oder mehreren Licht­ leitern zugeordnet ist.

Die Verwendung von Power-LED's hat den Vorteil, daß sich mittels einer einfach aufgebauten als Selektionseinrichtung dienenden Ansteuerungselektronik einzelne Lichtleiter entsprechend dem gewünschten Muster bestrahlen lassen und sich damit die Flexi­ bilität des Systems deutlich erhöht.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Aufnahmeeinrichtung einen CCD-Sensor auf, der am distalen Ende der Lichtleiter angeordnet ist.

Dies hat den Vorteil, daß eine sehr kleine Baueinheit reali­ sierbar ist, die in ein Gehäuse integriert werden kann, wobei durch die distale Anordnung geringe Übertragungsverluste auf­ treten.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung umfaßt die Auf­ nahmeeinrichtung einen CCD-Sensor am proximalen Ende der Licht­ leiter und zumindest einen vorzugsweise zumindest einen Licht­ leiter umfassenden Lichtkanal, der koaxial zu der Vielzahl von Lichtleitern verläuft.

Dies hat den Vorteil, daß zum Einbau des Sensors mehr Platz zur Verfügung steht, so daß auf kostengünstigere Bauteile zurückge­ griffen werden kann. Darüber hinaus ist der CCD-Sensor in einem Bereich der Vorrichtung untergebracht, der vor Beschädigungen sehr gut geschützt ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorzugs­ weise eine dem distalen Ende des Lichtleiters zugeordnete Ob­ jektiveinrichtung und ein die Lichtleiter zumindest teilweise aufnehmendes Gehäuse vorgesehen sind, wobei das Gehäuse vor­ zugsweise rohrförmig und flexibel ausgebildet ist, wobei vor­ zugsweise der Lichtkanal zumindest einen Lichtleiter umfaßt.

Dies hat den Vorteil, daß aufgrund der Flexibilität, d. h. Bieg­ samkeit des Gehäuses auch sehr schwer zugängliche Stellen op­ tisch erfaßbar sind.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Ge­ häuse rohrförmig und starr ausgebildet, wobei im Lichtkanal vorzugsweise ein Stablinsensystem angeordnet ist.

Dies hat den Vorteil, daß das Gehäuse mechanisch robust und da­ her auch unter schwierigen äußeren Bedingungen einsetzbar ist. Mittels des im Lichtkanal angeordneten Stablinsensystems läßt sich das vom Objekt reflektierte Licht nur mit geringen Verlu­ sten zum CCD-Sensor übertragen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Be­ leuchtungseinrichtung derart angeordnet, daß eine bezüglich der Lichtleiter achsparallele Einstrahlung des Lichts ermöglicht ist.

Dies hat den Vorteil, daß sich auf der Ausgangsseite des jewei­ ligen Lichtleiters eine keulenförmige Lichtstromverteilung mit dem Maximum in Achsrichtung ergibt. Dies verbessert die Erfaß­ barkeit, insbesondere die Abgrenzung zu nicht bestrahlten Be­ reichen, da deutliche Hell-Dunkel Konturen entstehen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Objektiveinrichtung ein der Vielzahl der Lichtleiter zugeordne­ tes Objektiv und ein der Aufnahmeeinrichtung zugeordnetes Ob­ jektiv auf.

Dies hat den Vorteil, daß die Abbildung des auf das Objekt zu projizierenden Musters einerseits und das auf den CCD-Sensor projizierte reflektierte Muster andererseits verbessert wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Objektiveinrichtung jeweils ein einem Lichtleiter zugeordnetes Objektiv auf.

Gegenüber der Verwendung eines Objektivs für alle Lichtleiter läßt sich die Abbildungsqualität des Musters nochmals deutlich steigern.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Vorrichtung als Endoskop ausgebildet.

Dies hat den Vorteil, daß eine sehr kompakte Baueinheit reali­ sierbar ist, mit der auch schwer zugängliche Stellen gut er­ reichbar sind.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste­ hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils an­ gegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1a in schematischer Schnitt-Darstellung ein erstes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 1b eine schematische Schnitt-Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 1c eine schematische Schnitt-Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2a eine perspektivische Darstellung eines erfindungsge­ mäßen Endoskops mit flexiblem Gehäuse, wobei das di­ stale Ende nicht dargestellt ist, und

Fig. 2b eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Endoskops mit starrem Gehäuse, wobei das distale En­ de nicht dargestellt ist.

Im folgenden wird rein beispielhaft ein Endoskop als erfin­ dungsgemäße Vorrichtung erläutert. Selbstverständlich be­ schränkt sich die Erfindung nicht auf ein derartiges Endoskop, vielmehr sind auch andere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung denkbar.

In Fig. 1a ist ein Endoskop 10 in einer schematischen Schnitt­ darstellung gezeigt. Das Endoskop 10 dient zur optischen drei­ dimensionalen Erfassung von Objekten 12 bzw. deren Oberflächen.

Das Endoskop 10 umfaßt ein längliches Gehäuse 14, das ein di­ stales Ende 16 und ein proximales Ende 18 aufweist. Das Gehäuse 14 gliedert sich in drei Längsabschnitte, nämlich einen Aufnah­ meabschnitt 20a am proximalen Ende 18, einen sich daran an­ schließenden Einkopplungsabschnitt 20b und einen Übertragungs­ abschnitt 20c, der am distalen Ende 16 endet. Vorzugsweise sind die drei Längsabschnitte 20a, 20b und 20c lösbar miteinander verbunden, was schematisch mittels Linien 22a und 22b angedeu­ tet wird.

Das Gehäuse 14 ist rohrförmig ausgebildet, mit einem vorzugs­ weise viereckigen oder kreisrunden Querschnitt. Der Übertra­ gungsabschnitt 20c ist je nach Ausführungsvariante und Anwen­ dungsgebiet starr oder flexibel ausgeführt, während die beiden anderen Längsabschnitte 20a, 20b starr ausgebildet sind. Alle drei Längsabschnitte 20a bis 20c des Gehäuses 14 sind vorzugs­ weise aus Metall gefertigt.

Der Übertragungsabschnitt 20c des Gehäuses 14 gliedert sich - im Querschnitt betrachtet - in einen inneren kreisrunden Auf­ nahmekanal 24 und einen ringförmigen koaxial zum Aufnahmekanal 24 angeordneten Projektionskanal 26. Während der Projektionska­ nal 26 innerhalb des Einkopplungsabschnitts endet, durchsetzt der Aufnahmekanal 24 den Einkopplungsabschnitt 20b vollständig und endet im Aufnahmeabschnitt 20a.

Mit dem proximalen Ende des Aufnahmekanals 24 ist eine Aufnah­ meeinrichtung 28 optisch gekoppelt, die insbesondere eine Optik 30, beispielsweise in Form einer Linse, und einen CCD-Sensor 32 umfaßt. CCD-Sensor 32 und Optik 30 sind so zueinander ausge­ richtet, daß eine scharfe Abbildung des vom Objekt 12 reflek­ tierten Lichts auf den CCD-Sensor 32 möglich ist. Vorzugsweise ist die Optik 30 zur Fokussierung in Längsrichtung verschieb­ lich angeordnet.

Die Übertragung der vom Objekt 12 reflektierten Lichtstrahlen vom distalen Ende 16 des Gehäuses 14 zur Aufnahmeeinrichtung 28 erfolgt mittels eines geordneten Bündels von Lichtleitern, die innerhalb des Aufnahmekanals 24 sich über dessen gesamte Länge erstrecken. In Fig. 1a sind diese Lichtleiter mittels Linien 34 angedeutet.

Das auf das Objekt 12 aufzuprojizierende Muster wird von einer Projektionseinrichtung 36 generiert und in ein geordnetes Bün­ del von Lichtleitern, die in Fig. 1a nur angedeutet und mit der Bezugsziffer 40 gekennzeichnet sind, eingekoppelt. Das Bündel 38 wird ringförmig aufgetrennt und erstreckt sich im Projekti­ onskanal 26 bis zum distalen Ende 16 des Gehäuses 14. Wie aus der Schnittdarstellung A-A deutlich zu erkennen ist, sind die einzelnen Lichtleiter 40 innerhalb des Projektionskanals 26 ringförmig angeordnet, so daß sich eine Vielzahl von Ringen 42 ausbilden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Ringe 42 zu erkennen, wobei es sich hierbei lediglich um ein Beispiel handelt. Selbstverständlich kann die Zahl der Rin­ ge 42 deutlich darüberliegen, wobei sich hiermit die Auflösung steigern läßt. Der radiale Abstand benachbarter Ringe und/oder benachbarter Lichtleiter ist vorzugsweise so zu wählen, daß die Projektionslinien bzw. Projektionspunkte auf dem Objekt vonein­ ander unterscheidbar sind.

Der Übersichtlichkeit wegen ist in der Schnittdarstellung A-A das im Aufnahmekanal 34 verlaufende Bündel nicht dargestellt. Vielmehr ist der CCD-Sensor 32 zu erkennen.

Die Projektionseinrichtung 36 kann als externe Baueinheit aus­ geführt sein, wobei - wie in Fig. 1a gezeigt - das Bündel 38 aus dem Gehäuse 14 herausgeführt wird. Die Projektionseinrich­ tung läßt sich jedoch auch in das Gehäuse 14 integrieren.

Zur Verbesserung der Abbildungsqualität ist am distalen Ende 16 des Gehäuses 14 eine Objektiveinrichtung 42 angeordnet. Die Ob­ jektiveinrichtung 42 umfaßt ein den Lichtleitern 40 zugeordne­ tes Objektiv 44 und ein den Lichtleitern 34 des Aufnahmekanals 24 zugeordnetes Objektiv 46. Zur Fokussierung sind die beiden Objektive 44, 46 in Längsrichtung verschiebbar. Vorzugsweise ist die gesamte Objektiveinrichtung 42 in Längsrichtung ver­ schiebbar und bei Bedarf abnehmbar, so daß sie leicht ausge­ wechselt werden kann. Ein besonders gutes Projektionsergebnis läßt sich dann erzielen, wenn jedem Lichtleiter 40 im Projek­ tionskanal 26 ein eigenes Objektiv, beispielsweise in Form ei­ ner Linse zugeordnet ist. Selbstverständlich ist es auch denk­ bar, Gruppen von Lichtleitern 40 des Bündels 38 einzelne Objek­ tive zuzuordnen.

Die Projektionseinrichtung 36 umfaßt eine Beleuchtungseinheit 48 sowie eine Selektionseinrichtung 50. Die Beleuchtungsein­ richtung 48 weist zumindest eine Lampe 52 auf, wobei es sich hierbei um eine großflächige Lichtquelle handeln sollte. Die Selektionseinrichtung 50 ist im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel als optische Blende 52 ausgeführt, die eine selektive Be­ strahlung einzelner Lichtleiter 40 des Bündels 38 durch die Lampe 52 ermöglicht. Je nach Ausgestaltung der Blende lassen sich bestimmte Muster auf das Objekt 12 projizieren. Handelt es sich beispielsweise um eine Ringblende, sind damit einzelne Ringe 42 des Bündels 38 selektierbar, so daß das projizierte Muster eine oder mehrere Ringe umfaßt. Die Ringblende läßt sich beispielsweise manuell oder automatisch einstellen.

Die Verwendung von ringförmigen Mustern ist aufgrund ihrer Sym­ metrie vorteilhaft. Bei bestimmten zu erfassenden Oberflächen­ verläufen können allerdings mit anderen Mustern, wie Linien etc., bessere Ergebnisse erzielt werden.

Zur Erhöhung der Flexibilität des Endoskops ist die Blende in­ nerhalb der Selektionseinrichtung 50 lösbar gehalten, derart, daß sie jederzeit und in einfacher Art und Weise durch eine an­ dere Blende, beispielsweise eine Strichblende ausgetauscht wer­ den kann. Selbstverständlich sind in diesem Zusammenhang opti­ sche Gitter ebenfalls als Blenden zu verstehen.

Zur Ausführung des Phasenshift-Verfahrens ist beispielsweise ein solches optisches Gitter erforderlich, wobei dieses Gitter quer zur Strahlrichtung verschiebbar gelagert ist.

Das mittels der Projektionseinrichtung 36 erzeugte und vom Ob­ jekt 12 reflektierte Muster wird vom CCD-Sensor 32 erfaßt und als elektrisches Signal an eine Auswerteeinrichtung 54 übertra­ gen. Die Auswerteeinrichtung 54 wertet die elektrischen Signale auf der Grundlage bekannter optischer Vermessungsverfahren, beispielsweise dem Triangulationsverfahren oder dem Phasen­ shift-Verfahren aus und berechnet beispielsweise Abstandswerte.

Zur Kalibrierung der Projektionseinrichtung 36 wird die Projek­ tionseinrichtung 36 in einen definierten Abstand zu einem be­ kannten Objekt gebracht, auf das ein bekanntes Muster aufproji­ ziert wird. Die Projektionsfläche des Objekts weist eine Viel­ zahl von Erhebungen auf, deren Abmessungen bekannt sind. Die von der Auswerteeinrichtung 54 ausgewerteten Daten werden dann in Relation zu den bekannten Abmessungsdaten der Projektions­ fläche gesetzt, wobei das Ergebnis in der Auswerteeinrichtung 54 abgespeichert wird. Diese Werte fließen dann bei nachfolgen­ den Messungen anderer Objekte in die Berechnung ein.

Beim Triangulationsverfahren wird unter zur Hilfenahme bestimm­ ter Winkelfunktionen der Abstand des mit einer Marke (beispielsweise einem Lichtpunkt) bestrahlten Oberflächenbe­ reichs zu einer Referenzebene ermittelt. Wird diese Messung für die gesamte Oberfläche des Objekts durchgeführt, wobei sich der Abstand Endoskop-Objekt während der Messung nicht ändern darf, entsteht ein "Abstandwerte-Feld", das dann die Information über den Oberflächenverlauf des Objekts bzgl. einer Referenzebene enthält.

Beim Phasenshift-Verfahren werden mehrere Aufnahmen des Objekts gemacht, wobei das optische Gitter jeweils um einen geringen Betrag (abhängig von der Gitterkonstanten) verschoben wird. Aus diesen verschiedenen Aufnahmen läßt sich dann ein Abstandswer­ te-Feld mit Hilfe bekannter Algorithmen berechnen.

Die Auswerteeinrichtung 54 erstellt dann auf der Grundlage des berechneten Abstandswerte-Feld ein pseudo-dreidimensionales Bild des Objekts 12 bzw. der aufgenommenen Objektoberfläche, das auf einem Bildschirm 56 dargestellt wird.

Je nach ausgewähltem Vermessungsverfahren steuert die Auswerte­ einrichtung 54 die Projektionseinrichtung 36 an, um das ent­ sprechend notwendige Muster in der Selektionseinrichtung 50 auszuwählen. Im Falle des Phasenshift-Verfahrens sorgt die Aus­ werteeinrichtung 54 beispielsweise dafür, daß die Blende 52 in der Selektionseinrichtung 50 um eine definierte Strecke ver­ schoben wird.

Eine genaue Beschreibung des optischen Vermessungsverfahrens und der Auswertung der erfaßten Informationen ist im übrigen in der Patentanmeldung 197 42 264.0 enthalten. Der Inhalt dieser früheren Patentanmeldung, insbesondere die dort beschriebenen Vermessungs- und Auswerteverfahren, wird als Offenbarungsgehalt mit in die vorliegende Beschreibung einbezogen.

Eine Erhöhung der Flexibilität des Systems läßt sich mit einer Beleuchtungseinrichtung 48 erzielen, die eine Vielzahl von Po­ wer-LED's 56 umfaßt. Die Anzahl der Power-LED's entspricht vor­ zugsweise der Anzahl der im Bündel 38 enthaltenen Lichtleiter 40, wobei in diesem Fall jedem Lichtleiter 40 eine Power-LED 56 zugeordnet ist. Die Selektionseinrichtung 50 ist dann als elek­ tronische Steuerung ausgebildet, die je nach gewünschtem Muster die entsprechenden Power-LED's 56 ansteuert. Mit Hilfe dieser bevorzugten Ausführungsform lassen sich neben den bereits er­ wähnten ringförmigen Mustern beispielsweise auch linienförmige Muster erzeugen. Der Vorteil dieser Ausführungsvariante liegt insbesondere darin, daß das Muster an den Oberflächenverlauf des Objekts angepaßt werden kann, was die Meßqualität deutlich verbessert.

In Fig. 1b ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Endoskops 10" dargestellt, wobei mit dem ersten Ausführungsbeispiel über­ einstimmende Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Auf deren nochmalige Beschreibung wird deshalb verzich­ tet.

Der Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel liegt in der Ausgestaltung des Aufnahmekanals 24. Dieser enthält kei­ ne Lichtleiter zur Übertragung des reflektierten Lichts. Statt dessen ist innerhalb des Aufnahmekanals 24 eine Stablinsenein­ heit 58 vorzugsweise im Bereich des distalen Endes des Gehäuses 14 angeordnet. Der Verzicht auf Lichtleiter setzt jedoch vor­ aus, daß der Übertragungsabschnitt 20c starr und gerade ausge­ bildet ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Endoskops 10" ist in Fig. 1c dargestellt. Auch hier sind mit dem ersten Ausführungs­ beispiel übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen ge­ kennzeichnet, so daß auf deren nochmalige Beschreibung verzich­ tet werden kann.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Auf­ nahmeeinrichtung 28' nicht im Bereich des proximalen Endes 18 sondern im Bereich des distalen Endes 16 angeordnet. Damit ist es nicht mehr notwendig, das vom Objekt 12 reflektierte Licht durch den Aufnahmekanal 24 zu führen. Im Ergebnis ergibt sich eine Verbesserung der Aufnahmequalität, da beispielsweise durch Reflektion bedingte Übertragungsverluste vermieden werden.

Alle drei zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich mit den gleichen optischen Vermessungsverfahren betreiben.

In den Fig. 2a und 2b sind nochmals in perspektivischer Dar­ stellung zwei Endoskope 10, 10' gezeigt, wobei sich die beiden Endoskope lediglich in der Ausbildung des Übertragungsab­ schnitts 20c unterscheiden. So ist in Fig. 2a der Übertragungs­ abschnitt 20c in Form eines Schlauches flexibel ausgebildet, während es sich bei dem Übertragungsabschnitt 20c des Endoskops 10' gemäß Fig. 2b um ein starres Rohr handelt.

Bei beiden Endoskopen 10, 10' ist am distalen Ende 16 jeweils die Objektiveinrichtung 42 weggelassen, so daß die ringförmig angeordneten Lichtwellenleiter 42 im Projektionskanal 26, sowie der Aufnahmekanal 24 zu erkennen sind.

Die beschriebenen Endoskope 10, 10', 10" sind in vielen tech­ nischen Gebieten einsetzbar, wobei sie vornehmlich zur Prüfung von Oberflächen benutzt werden, die für den Benutzer nur schwer oder gar nicht sichtbar sind. Insbesondere können mit den be­ schriebenen Endoskopen 10 Hohlräume untersucht werden.

Mit Hilfe der Selektionseinrichtung 50 ist es in vorteilhafter Weise möglich, optische Muster zu erzeugen, die zur optischen Vermessung des Objekts 12 mit bekannten optischen Vermessungs­ verfahren notwendig sind.

So lassen sich mit Hilfe des Endoskops 10 Abstandsmessungen durchführen, wobei die einzelnen Abstandswerte mittels des Tri­ angulationsverfahrens berechnet werden können. Darüber hinaus ist auch das Phasenshift-Verfahren verwendbar. Selbstverständ­ lich sind auch andere optische Meßverfahren einsetzbar. Es ist beispielsweise denkbar, das Objekt durch Bewegen des Endoskops aus unterschiedlichen Positionen aufzunehmen und aus diesen Aufnahmen ein dreidimensionales Bild zu berechnen.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur optischen Abtastung eines Objekts, mit einer Vielzahl von Lichtleitern, die zur Ausbildung von zumindest einem Lichtleiterring konzen­ trisch angeordnet sind, mit einer Beleuchtungseinrichtung, die dem proxi­ malen Ende der Lichtleiter zugeordnet ist, und mit einer Selektionseinrich­ tung, die eine Lichteinstrahlung in einen Teil der Lichtleiter ermöglicht, da­ durch gekennzeichnet, daß die Selektionseinrichtung (50) eine selektive Lichteinstrahlung in bestimmte Lichtleiter zur Projektion eines Musters auf das Objekt ermöglicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektionseinrichtung (50) eine optische Blende (52) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (36) eine Vielzahl von über die Selektionseinrichtung (50) selektiv ansteuerbare Po­ wer-Leuchtdioden (56) umfaßt, wobei jeweils eine Power- Leuchtdiode einem oder mehreren Lichtleitern (40) zugeord­ net ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine Aufnahmeeinrichtung (28) zur opti­ schen Erfassung des Objekts (12), die zur Aufnahme des vom Objekt (12) reflektierten Lichts ausgebildet ist, wobei eine Auswerte-Einheit (54) zur Bestimmung von dreidimen­ sionalen Daten des Objekts (12) aus dem aufgenommenen Licht anschließbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (28) einen CCD-Sensor (32) umfaßt, der am distalen Ende (16) der Lichtleiter (40) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (28) einen CCD-Sensor (32) am proximalen Ende (18) der Lichtleiter (40) und zumindest einen Lichtkanal (24) umfaßt, der koaxial zu der Vielzahl von Lichtleitern (40) verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtkanal (24) zumindest einen Lichtleiter (34) um­ faßt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch ein längliches die Lichtleiter (40) zu­ mindest teilweise aufnehmendes Gehäuse (14) und eine Ob­ jektiveinrichtung (42), die dem distalen Ende der Licht­ leiter (40) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) zumindest in einem Längsabschnitt (20c) rohrförmig und flexibel ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse rohrförmig und starr ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtkanal (24) ein Stablinsensystem (58) umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (36) eine Lampe (52) umfaßt, die derart angeordnet ist, daß ei­ ne bezüglich der Lichtleiter (40) achsparallele Einstrah­ lung des Lichts ermöglicht ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektiveinrichtung (42) ein der Vielzahl der Licht­ leiter (40) zugeordnetes Objektiv (44) und ein der Aufnah­ meeinrichtung (28) zugeordnetes Objektiv (46) umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Lichtleiter (40) ein Objektiv (44) zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sie als Endoskop ausgebildet ist.