DE19904454C2 - Meßkopf zum Auslesen einer in einer Image-Plate gespeicherten Information - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf zum Auslesen einer in einer Image-Plate ge­ speicherten Information nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einem Grund­ körper, in dessen Inneren sich ein Kanal erstreckt, welcher an einer Seite des Grundkörpers nach außen tritt und durch welchen Licht einer Rotlicht-Quelle, welche in einem Abstand zur Kanalaustrittsöffnung angeordnet ist, nach außen geleitet wird, wobei der Grundkörper wenigstens einen Empfangs-Lichtleiter aufweist, dessen Licht-Eintrittsöffnung sich im Bereich der Kanalaustrittsöffnung befindet.

Ein derartiger Meßkopf ist beispielsweise von der Firma J. Schneider Elektrotechnik GmbH, D-77652 Offenburg, entwickelt worden und soll in Kürze als Bestandteil ei­ nes "Image Plate Detection System" vertrieben werden. Bei dem bekannten Meßkopf wird das von einer Leuchtdiode oder einem Laser emittierte Licht durch ein Linsen­ system auf eine Image-Plate gerichtet. Im Strahlengang der Leuchtdiode oder des Lasers ist ein Spiegel angeordnet, welcher das Licht der Leuchtdiode oder des La­ sers durchläßt, das in Richtung Leuchtdiode oder Laser zurückkommende Licht je­ doch reflektiert. Der Spiegel ist in einem Winkel von 45 Grad zur Achse des emit­ tierten Lichtstrahls angeordnet, so daß das zurückkommende Licht um 90 Grad ab­ gelenkt wird. An der dem Spiegel entsprechenden Stelle ist in der Wandung des Ka­ nals eine Öffnung ausgebildet, durch die das reflektierte Licht geleitet wird. An der Öffnung ist ein Lichtleiter angeschlossen, mittels dem das reflektierte Licht einer Auswerteeinheit zugeführt wird.

Wenngleich die bekannten Meßköpfe auch zufriedenstellend arbeiteten, so haftet ihnen doch der Nachteil an, daß die von ihnen aufgenommene Menge des von der Image-Plate abgegebenen Lichtes nicht sehr groß ist.

Aus der US 4,771,415 ist ein Meßkopf zum Auslesen einer in einer Image-Plate ge­ speicherten Information bekannt, welcher einen Grundkörper aufweist, in dessen Inneren sich ein Kanal erstreckt, welcher an einer Seite des Grundkörpers nach au­ ßen tritt. Durch den Kanal wird Licht einer Laserquelle, welche in einem Abstand zur Kanalaustrittsöffnung angeordnet ist, nach außen geleitet. Der Grundkörper weist wenigstens einen Empfangs-Lichtleiter auf, welcher sich durch die Kanalaustrittsöff­ nung des Grundkörpers erstreckt. Zur Bündelung des in den Empfangs-Lichtleiter geleiteten Lichtes ist ein Linsensystem vorgesehen.

Des weiteren ist aus der US 4,481,418 eine Vorrichtung mit einem optischen Kopf bekannt, mittels welchem aus einer Laserquelle stammendes Licht auf eine zu un­ tersuchende Oberfläche gerichtet wird. Das aus der Laserquelle stammende Licht wird mittels eines flexiblen Lichtleiters dem Kopf zugeführt. Im Kopf wird es mittels einer Linse gebündelt und mittels eines Spiegels umgelenkt, so daß es aus dem Kopf austreten kann. Im Bereich der Lichtaustrittsöffnung des Kopfes ist ebenfalls eine Linse angeordnet, mittels welcher der austretende Lichtstrahl fokussiert wird. Das von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierte Licht wird ebenfalls mittels der im Bereich der Lichtaustrittsöffnung des Kopfes angeordneten Linse gebündelt und auf den Spiegel geleitet. Der Spiegel ist so ausgebildet, daß er das reflektierte Licht nicht umlenkt sondern durchläßt. Hinter dem Spiegel ist eine weitere Linse an­ geordnet, mittels welcher das den Spiegel durchdringende Licht gebündelt und in einen Empfangs-Lichtleiter geleitet wird. Am anderen Ende des Empfangs- Lichtleiters ist ein Detektor angeordnet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen eingangs genannten Meßkopf derart auszubil­ den, daß die Aufnahme des von der Image-Plate abgegebenen Lichtes verbessert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung weist der Grundkörper wenigstens einen Empfangs-Lichtleiter auf, dessen Lichteintrittsöffnung sich im Bereich der Kanalaustrittsöffnung befindet. Durch die Anordnung der Licht-Eintrittsöffnung des Empfangs-Lichtleiters im Bereich der Kanalaustrittsöffnung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß ein sehr großer Teil des von der Image-Plate ausgesendeten Lichts in den Lichtleiter gelangt. Das in den Lichtleiter gelangende Licht wird in bekannter Weise einer Auswerteeinheit zu­ geführt.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Lichtleiters gelangt das von der Image- Plate ausgesendete Licht direkt in den Lichtleiter, ohne daß es zuvor durch eine Op­ tik beziehungsweise ein Spiegelsystem geführt werden muß. Hierdurch entfällt bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Lichtleiters der Intensitätsverlust, den das Licht durch das optische- beziehungsweise das Spiegelsystem bei einem Meßkopf gemäß dem Stand der Technik erfährt.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Eintrittsöffnungen der Empfangs-Lichtleiter in der Wandung eines Reflektors angeordnet sind, wobei die nach außen verlängerten Achsen der Empfangs-Lichtleiter der jeweiligen Flächennormalen des Reflektors entsprechen. Wenngleich das von einem Reflektor aufgenommene Licht auch im Brennpunkt des Reflektors gebündelt ist, so wird durch die Anordnung der Eintritts­ öffnung der Empfangs-Lichtleiter in der Wandung des Reflektors dennoch die von dem Lichtleiter aufgenommene Lichtmenge vergrößert. Dies dürfte insbesondere darauf zurückzuführen sein, daß das von der Image-Plate abgegebene Licht nicht parallel gerichtet abgegeben wird, sondern sich kugelförmig ausbreitet. Hierdurch trifft das Licht in unterschiedlichen Winkeln auf die Reflektoroberfläche auf, wodurch ein Teil des auftreffenden Lichts so reflektiert wird, daß es in den betreffenden Lichtleiter eintritt.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung herausge­ stellt, bei der um die Kanalaustrittsöffnung herum vier Empfangs-Lichtleiter gleich­ mäßig angeordnet sind, wobei die nach außen verlängerten Achsen der Empfangs- Lichtleiter jeweils mit der nach außen verlängerten Achse des Kanals einen Winkel von etwa 35 Grad bilden. Durch die um die Kanalaustrittsöffnung herum angeord­ neten Empfangs-Lichtleiter vervielfältigt sich die Menge des Teils des von der Image-Plate ausgesendeten Lichts, welches der Auswerteeinheit mittels der Licht­ leiter zugeführt wird. Es hat sich herausgestellt, daß durch die Anordnung der Licht­ leiter in einem Winkel von 35 Grad zur Achse des Meßkopfes ausgesendeten Licht­ strahls die Aufnahmemenge des von der Image-Plate ausgesendeten Lichts optimal ist.

Als besonders vorteilhaft hat sich auch eine Ausführungsform der Erfindung heraus­ gestellt, bei der der Kanal im Bereich seiner Austrittsöffnung als Bohrung ausgebil­ det ist, um welche herum gleichmäßig verteilt vier Lichtleiter-Bohrungen angeordnet sind, deren Achse die Achse der Kanalbohrung in einem Abstand von etwa 0,25 Mil­ limeter von der Seite des Grundkörpers außerhalb des Grundkörpers schneiden und mit ihr einen Winkel von etwa 35 Grad bilden, wobei an den der Kanalaustrittsöff­ nung abgewandten Enden der Lichtleiter-Bohrungen die Lichtleiter-Bohrungen je­ weils in einen der Empfangs-Lichtleiter münden.

Eine derartige Ausführungsform bringt zum einen Vorteile in fertigungstechnischer Hinsicht und zum anderen bildet sich in dem Bereich, in dem die Bohrungen ineinander übergehen, ein Reflektor aus. Als sehr günstig hat sich ein Durchmesser der Kanalbohrung von etwa 0,5 bis 1,5 Millimeter und ein Durchmesser der Lichtleiter- Bohrungen von etwa 4 bis 5 Millimeter herausgestellt. Der bei einem derartigen Größenverhältnis entstehende Reflektor hat sehr gute Ergebnisse geliefert.

Die von den Lichtleitern aufgenommene Lichtmenge kann auch dadurch vergrößert werden, daß die Wandungen der Bohrungen zumindest in dem Bereich verspiegelt sind, in dem sie sich überschneiden, wie das bei einer weiteren besonderen Ausfüh­ rungsform der Erfindung vorgesehen ist.

Der erfindungsgemäße Meßkopf kann auch so ausgebildet sein, daß der Kanal durch einen Sende-Lichtleiter gebildet wird, welcher innerhalb des Empfangs- Lichtleiters verläuft, wobei die beiden Lichtleiter im Bereich der Kanalaustrittsöffnung koaxial angeordnet sind. Bei einer derartigen Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn der Sende-Lichtleiter in einem Abstand von der Kanalaustrittsöff­ nung durch die Wandung des Empfangs-Lichtleiters aus dem Inneren des Emp­ fangslichtleiters herausgeführt wird.

Dadurch, daß sich der Sende-Lichtleiter im Zentrum des Empfangs-Lichtleiters be­ findet, trifft die größte Menge des von der Image-Plate ausgesendeten Lichts auf die Öffnung des Empfangs-Lichtleiters. Die vom Empfangs-Lichtleiter aufgenommene Menge ist etwa so groß, wie sie von einem Meßkopf gemäß dem Stand der Technik aufgenommen wird. Die erfindungsgemäße Anordnung hat jedoch den Vorteil, daß das vom Empfangs-Lichtleiter aufgenommene Licht direkt der Auswerteeinheit zu­ geführt wird, wohingegen es bei einem Meßkopf gemäß dem Stand der Technik noch über ein optisches- beziehungsweise Spiegelsystem geführt wird.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Meßkopf ein Lager aufweist, mittels welchem der Meßkopf um einen auf der Achse oder der verlängerten Achse des ausgesendeten Lichtstrahls liegenden Punkt verschwenkbar ist. Hierdurch läßt sich der Meßkopf sehr präzise beispielsweise um einen Bereich von 180 Grad verschwenken, wodurch eine in einem Halbkreis ange­ ordnete Image Plate sehr gut ausgelesen werden kann.

Ein weiterer Vorteil bringt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Meßkopf ein Element aufweist, mittels welchem der Meßkopf quer zur Achse des ausgesen­ deten Lichtstrahls verschieb- oder verschwenkbar ist. Durch das Element ist es möglich, daß die Image-Plate nicht nur punktweise auszulesen sondern linienförmig. Durch die linienförmige Auslesung der Image-Plate wird die von der Image-Plate gespeicherte Information integriert. In vorteilhafter Weise ist das Element als Längslager ausgebildet, welches eine Verschiebung um etwa die Breite der Image- Plate gestattet. Die Verschieb- beziehungsweise Schwenkbewegung, welche mittels des Elements vorgenommen wird, erfolgt in einer Richtung quer zur mittels des La­ gers vorgenommenen Verschwenkung.

Der Meßkopf kann auch Längslager aufweisen, welche beispielsweise etwa recht­ winklig zueinander beziehungsweise in Form eines kartesischen Koordinatensy­ stems angeordnet sind. Hierdurch ist der Meßkopf auf einfache Weise und sehr prä­ zise über die Oberfläche einer ebenen Image-Plate verschiebbar.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Meßkopfes mit vier Empfangs-Lichtleitern in Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Meßkopf im Aufriß und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Meßkopfs mit einem Empfangs-Lichtleiter in Seitenansicht im Schnitt.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, weist ein erfindungsgemäßer Meßkopf einen zylinderförmigen Grundkörper 1, 2, 3 auf, welcher aus einem Zentralteil 1, einem Zwischenteil 2 und einem Kopfteil 3 besteht. Die Aufteilung des Grundkörpers 1, 2, 3 in drei Einzelteile erfolgt lediglich in fertigungstechnischer Hinsicht und ist für die Funktion des Meßkopfes bedeutungslos.

Im Zentralteil 1 ist ein Laser 10 angeordnet, dessen Licht in einer Linse 9 gebündelt wird, welche sich innerhalb eines Kanals 4 des Zentralteils 1 befindet. Das Kopfteil 3 ist in Strahlrichtung vorne auf dem Zentralteil 1 aufgesetzt. Durch das Kopfteil 3 er­ streckt sich eine Bohrung 4a welche die Verlängerung des Kanals 4 des Zentralteils 1 bildet. Der Durchmesser der Bohrung 4a beträgt am Kanalausgang etwa 1,5 Milli­ meter.

In einem Winkel von 35 Grad zur Bohrung 4a sind um die Bohrung 4a herum gleichmäßig verteilt Lichtleiter-Bohrungen 5a, 6a, 7a, 8a angeordnet. Die Achsen der Bohrungen 4a, 5a, 6a, 7a, 8a schneiden sich in einem Abstand von 0,3 bis 0,5 Millimeter vor der Stirnseite des Kopfteils 3. Die Durchmesser der Lichtleiter- Bohrungen 5a, 6a, 7a, 8a betragen 3,5 Millimeter.

Der Durchmesser der Bohrung 4a vergrößert sich in Richtung zum Zentralteil 1 hin stetig auf den Durchmesser des Kanals 4 des Zentralteils 1. Um das Zentralteil 1 und das Kopfteil 3 herum erstreckt sich das Zwischenteil 2. Das Zwischenteil 2 weist Bohrungen auf, in welchen die Lichtleiter 5, 6, 7, 8 angeordnet sind. Die Bohrungen des Zwischenteils 2 sind so ausgebildet, daß ihre Achsen mit den Achsen der Licht­ leiter-Bohrungen 5a, 6a, 7a, 8a des Kopfteils 3 übereinstimmen.

Die Lichtleiter-Bohrungen 5a, 6a, 7a, 8a des Kopfteils 3 sind an ihren der Stirnseite des Kopfteils 3 abgewandten Enden vergrößert, wobei der größere Durchmesser dem Außendurchmesser der Lichtleiter 5, 6, 7, 8 entspricht.

Im Betrieb befindet sich die Stirnseite des Kopfteils 3 in einem Abstand von etwa 0,3 bis 0,5 Millimeter von der Oberfläche einer Image-Plate. Die Image-Plate 11 ist aus Stabilitätsgründen auf einem Grundelement 12 angeordnet. Der erfindungsgemäße Meßkopf ist somit so ausgebildet, daß sich die Achsen der Bohrungen 4a, 5a, 6a, 7a, 8a auf der Oberfläche der Image-Plate 11 schneiden.

Wie insbesondere der Fig. 2 entnommen werden kann, ist die Öffnung 4a, 5a, 6a, 7a, 8a des Kopfteils 3 wie ein vierblättriges Kleeblatt ausgebildet, wobei die Ausbil­ dung gewölbt ist. Die gewölbte Ausbildung ergibt sich durch die Überschneidung der Bohrungen 4a, 5a, 6a, 7a, 8a. Die Bohrungen 4a, 5a, 6a, 7a, 8a sind im gewölbten Bereich verspiegelt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Meß­ kopfes ist in einem Grundkörper 1' ein Empfangs-Lichtleiter 5' angeordnet. Innerhalb des Empfangs-Lichtleiters 5' verläuft ein Sende-Lichtleiter 4'. Die Austrittsöffnungen der Lichtleiter 4', 5' sind in der Ebene der Stirnseite des Grundkörpers 1' angeord­ net. Der Sende-Lichtleiter 4' verläuft im Bereich der Austrittsöffnung koaxial zum Empfangs-Lichtleiter 5'. Der Durchmesser des Sende-Lichtleiters 4' beträgt etwa 0,5 Millimeter, wohingegen der Durchmesser des Empfangs-Lichtleiters 4' etwa 5 Milli­ meter beträgt.

In einem Abstand von der Stirnseite des Grundkörpers 1' verläuft der Sende- Lichtleiter 4' durch die Wandung des Empfangs-Lichtleiters 5' aus dem Inneren des Empfangslichtleiters 5' heraus. Der Sende-Lichtleiter 4' ist mit einem Laser 10' ver­ bunden. Der Empfangs-Lichtleiter 5' ist mit einem Fotomultiplier 13' verbunden. Im Betriebszustand befindet sich die Stirnseite des Grundkörpers 1' in einem Abstand von etwa 0,3 bis 0,5 Millimeter von der Oberfläche einer Image-Plate 11'.

Claims (9)

1. Meßkopf zum Auslesen einer in einer Image-Plate gespeicherten Information, mit einem Grundkörper (1, 2, 3; 1'), in dessen Inneren sich ein Kanal (4, 4a; 4') er­ streckt, welcher an einer Seite des Grundkörpers (1, 2, 3; 1') nach außen tritt, und durch welchen Licht einer Rotlicht-Quelle (10, 10'), welche in einem Abstand zur Kanalaustrittsöffnung angeordnet ist, nach außen geleitet wird, wobei der Grund­ körper (1, 2, 3; 1') wenigstens einen Empfangs-Lichtleiter (5, 6, 7, 8; 5') aufweist, dessen Licht-Eintrittsöffnung sich im Bereich der Kanalaustrittsöffnung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung der Empfangs-Lichtleiter (5, 6, 7, 8) in der Wandung eines Reflektors angeordnet ist, wobei die nach außen verlängerte Achse des Emp­ fangs-Lichtleiters der jeweiligen Flächennormalen des Reflektors entspricht.

2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die Kanalaustrittsöffnung herum vier Empfangs-Lichtleiter (5, 6, 7, 8) gleichmäßig angeordnet sind, deren nach außen verlängerte Achsen jeweils mit der nach außen verlängerten Achse des Kanals (4, 4a) einen Winkel von etwa 35 Grad bilden.

3. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (4, 4a) im Bereich seiner Austrittsöffnung als Bohrung (4a) ausge­ bildet ist um welche herum gleichmäßig verteilt vier Lichtleiter-Bohrungen (5a, 6a, 7a, 8a) angeordnet sind, deren Achsen die Achse der Kanalbohrung (4a) in einem Abstand von etwa 0,25 Millimeter von der Seite des Grundkörpers (1, 2, 3) au­ ßerhalb des Grundkörpers (1, 2, 3) schneiden und mit ihr einen Winkel von etwa 35 Grad bilden, wobei an den der Kanalaustrittsöffnung abgewandten Enden der Lichtleiter-Bohrungen (5a, 6a, 7a, 8a) die Lichtleiter-Bohrungen (5a, 6a; 7a, 8a) jeweils in einen der Empfangs-Lichtleiter (5, 6, 7, 8) münden.

4. Meßkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Lichtleiter-Bohrungen (5a, 6a, 7a, 8a) etwa doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Kanalbohrung (4a).

5. Meßkopf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Bohrungen (4a, 5a, 6a, 7a, 8a) zumindest in dem Be­ reich verspiegelt sind, in dem sie sich überschneiden.

6. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (4') durch einen Sende-Lichtleiter (4') gebildet wird, welcher innerhalb des Empfangs-Lichtleiters (5') verläuft, wobei die beiden Lichtleiter (4', 5') im Bereich der Kanalaustrittsöffnung koaxial angeordnet sind.

7. Meßkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sende-Lichtleiter (4') in einem Abstand von der Kanalaustrittsöffnung durch die Wandung des Empfangs-Lichtleiters (5') aus dem Inneren des Emp­ fangs-Lichtleiters (5') herausgeführt wird.

8. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf ein Lager aufweist, mittels welchem der Meßkopf um einen auf der Achse oder der verlängerten Achse des ausgesendeten Lichtstrahls liegenden Punkt verschwenkbar ist.

9. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf ein Element aufweist, mittels welchem der Meßkopf quer zur Achse des ausgesendeten Lichtstrahls verschieb- oder verschwenkbar ist.