DE202008017935U1

DE202008017935U1 - Optical probe (II)

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Publication number: DE202008017935U1
Application number: DE202008017935U
Authority: DE
Original assignee: FIONEC GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: FIONEC GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2018-10-08
Also published as: DE102008050259A1

Abstract

Optische Sonde, umfassend
a) einen Sondenkörper (1, 24),
b) Mittel (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 25) zum Einleiten elektromagnetischer Strahlung in einen Strahlungseintrittsbereich (16, 27) des Sondenkörpers (1, 24),
c) mindestens eine Strahlungs-Austrittsöffnung (6, 7, 8) für den Austritt der elektromagnetischen Strahlung aus dem Sondenkörper (1, 24) sowie
d) mindestens einen im Strahlungsverlauf hinter dem Strahlungseintrittsbereich (16, 27) im Sondenkörper (1, 24) angeordneten, die eingesetzte elektromagnetische Strahlung reflektierenden Strahlungs-Umlenkkörper (10, 14, 28), wobei der (die) Strahlungs-Umlenkkörper (10, 14, 28) so eingerichtet ist (sind), dass mindestens zwei separate Austrittsstrahlenbündel (34, 35) der elektromagnetischen Strahlung den Sondenkörper (1, 24) verlassen,
dadurch gekennzeichnet, dass
e) die Mittel (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 25) zum Einleiten elektromagnetischer Strahlung sowie der mindestens eine Strahlungs-Umlenkkörper (10, 14, 28) derart eingerichtet sind, dass die mindestens zwei Austrittsstrahlenbündel (34,...Optical probe comprising
a) a probe body (1, 24),
b) means (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 25) for introducing electromagnetic radiation into a radiation entry region (16, 27) of the probe body (1, 24),
c) at least one radiation outlet opening (6, 7, 8) for the exit of the electromagnetic radiation from the probe body (1, 24) and
d) at least one in the radiation course behind the radiation entrance region (16, 27) in the probe body (1, 24) arranged, the used electromagnetic radiation reflecting radiation deflecting body (10, 14, 28), wherein the (the) radiation deflecting body (10, 14, 28) is set up such that at least two separate exit beam bundles (34, 35) of the electromagnetic radiation leave the probe body (1, 24),
characterized in that
e) the means (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 25) for introducing electromagnetic radiation and the at least one radiation deflecting bodies (10, 14, 28) are set up in this way in that the at least two exit beams (34, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Sonde umfassend, einen Sondenkörper, Mittel zum Einleiten elektromagnetischer Strahlung in einen Strahlungseintrittsbereich des Sondenkörpers, mindestens eine Strahlungs-Austrittsöffnung für den Austritt der elektromagnetischen Strahlung aus dem Sondenkörper sowie mindestens einen im Strahlungsverlauf hinter dem Strahlungseintrittsbereich im Sondenkörper angeordneten, die eingesetzte elektromagnetische Strahlung reflektierenden Strahlungs-Umlenkkörper, wobei der (die) Strahlungs-Umlenkkörper so eingerichtet ist (sind), dass mindestens zwei separate Austrittsstrahlenbündel der elektromagnetischen Strahlung den Sondenkörper verlassen.The The invention relates to an optical probe comprising a probe body, Means for introducing electromagnetic radiation into a radiation entrance area the probe body, at least one radiation outlet opening for the escape of the electromagnetic radiation the probe body and at least one in the radiation path arranged behind the radiation entrance area in the probe body, the electromagnetic radiation reflecting radiation deflecting body used, the radiation deflecting body (s) being so arranged is (are) that at least two separate exit beam the electromagnetic radiation leave the probe body.

Derartige optische Sonden werden bevorzugt zur Untersuchung der Oberflächen von Bohrungen eingesetzt, wobei die Sonden in das zu untersuchende Bohrloch eingeführt werden. Aus der US 6,781,699 B2 ist eine optische Sonde der vorgenannten Art bekannt, bei der Strahlung zweier verschiedener Wellenlängen eingesetzt werden kann. Die Strahlung wird über eine Sammellinse auf einen Strahlteiler gerichtet, der das Strahlenbündel in zwei Teilbündel aufteilt. Der Strahlteiler stellt eine erste Reflexionsfläche dar. Das vom Strahlteiler reflektierte Teilbündel fällt über eine erste Strahlungs-Austrittsöffnung mit seinem Fokuspunkt auf eine zu untersuchende Oberfläche. Das durch den Strahlteiler transmittierende Teilbündel wird an einer weiteren zweiten Reflexionsfläche totalreflektiert und tritt über eine zweite Strahlungs-Austrittsöffnung ebenfalls aus der Sonde aus. Beide Teilbündel enthalten die beiden unterschiedlichen Wellenlängen. Aus den beiden eingesetzten Wellenlängen lässt sich eine effektive Wellenlänge ermitteln, womit gegenüber einer einzelnen Wellenlänge ein größerer Messbereich geschaffen wird. Die beiden Teilbündel werden nacheinander zur Messung eingesetzt. Durch eine Bewegung des Sondenkörpers gelangt der Fokus des einen Teilbündels auf die zu untersuchende Oberfläche, während der Fokus des anderen Teilbündels sich von einem anderen, zuvor untersuchten Bereich der Oberfläche entfernt. Die beiden Teilbündel können zur Längsachse der Sonde unterschiedliche Winkel aufweisen, so dass auch Oberflächen untersucht werden können, die nicht parallel zur Längsachse verlaufen. Nachteilig ist, dass Sammellinse und Strahlteiler zu Strahlungsverlusten führen. Zudem ist diese Variante mit einem hohen Justageaufwand verbunden. Zudem kann zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine einzelne Oberfläche untersucht werden.Such optical probes are preferably used to study the surfaces of holes, with the probes being inserted into the well to be examined. From the US 6,781,699 B2 is an optical probe of the aforementioned type is known in which radiation of two different wavelengths can be used. The radiation is directed via a converging lens to a beam splitter, which splits the beam into two sub-beams. The beam splitter represents a first reflection surface. The partial beam reflected by the beam splitter falls over a first radiation outlet opening with its focal point on a surface to be examined. The sub-beam transmitted through the beam splitter is totally reflected at a further second reflection surface and also exits the probe via a second radiation exit orifice. Both subbundles contain the two different wavelengths. From the two wavelengths used, an effective wavelength can be determined, thus providing a larger measuring range than a single wavelength. The two sub-beams are used one after the other for measurement. As a result of a movement of the probe body, the focus of one partial bundle reaches the surface to be examined, while the focus of the other partial bundle moves away from another, previously examined, area of the surface. The two sub-beams may have different angles to the longitudinal axis of the probe so that it is also possible to examine surfaces which are not parallel to the longitudinal axis. The disadvantage is that converging lens and beam splitter lead to radiation losses. In addition, this variant is associated with a high adjustment effort. In addition, only a single surface can be examined at a given time.

Aus der DE 3232904 C2 ist eine optische Sonde zum automatischen Prüfen von Oberflächen bekannt. Es ist offenbart, Laserstrahlung durch einen zentralen, rohrförmigen, geradlinigen Zuleitungskanal auf einen Umlenkspiegel zu richten, von wo aus die eingesetzte Laserstrahlung über die Strahlungs-Austrittsöffnung aus dem Sondenkörper austritt, um möglichst rechtwinklig auf eine zu untersuchende Oberfläche zu fallen. Das von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierte oder zurückgestreute Licht wird über Glasfasern zur Auswertung geleitet, wobei ein Teil der Glasfasern ringförmig unmittelbar um den Zuleitungskanal herum angeordnet ist und das reflektierte oder unter geringem Winkel gestreute Licht aus dem Hellfeld aufnimmt, während weiter außen liegende Lichtleiter Streulicht aus dem Dunkelfeld aufnehmen. Das reflektierte und gestreute Licht wird jeweils einer Auswertung zugeführt. Die Sonde kann um ihre Mittelachse gedreht und gleichzeitig in Richtung dieser Achse verschoben werden, so dass die Oberfläche einer Bohrung in einer Spiralbahn abgefahren werden kann. Aus dem Verhältnis der Lichtintensität im Hellfeld zu der im Dunkelfeld lassen sich Aussagen über die Oberflächenqualität des jeweils untersuchten Bereichs treffen. Maßnahmen zur Bildung eines Fokuspunktes sind nicht offenbart. Die beabstandeten Lichtleiterringe zur Aufnahme der gestreuten Strahlung aus dem Hellfeld bzw. dem Dunkelfeld begrenzen die Miniaturisierbarkeit erheblich.From the DE 3232904 C2 For example, an optical probe for automatically inspecting surfaces is known. It is disclosed to direct laser radiation through a central, tubular, rectilinear feed channel onto a deflection mirror, from where the laser radiation used exits the probe body via the radiation exit opening in order to fall as perpendicularly as possible onto a surface to be examined. The reflected or backscattered from the surface to be examined light is passed through glass fibers for evaluation, wherein a part of the glass fibers is arranged annularly around the feed channel around and receives the reflected or at a low angle scattered light from the bright field, while further outward light guide stray light from the dark field. The reflected and scattered light is in each case fed to an evaluation. The probe can be rotated about its central axis and simultaneously displaced in the direction of this axis, so that the surface of a bore can be traversed in a spiral path. From the ratio of the light intensity in the bright field to that in the dark field, statements can be made about the surface quality of the respectively examined area. Measures for forming a focal point are not disclosed. The spaced optical fiber rings for receiving the scattered radiation from the bright field or the dark field limit the Miniaturizierbarkeit considerably.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine optische Sonde der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, deren Aufbau vereinfacht ist und eine hohe Miniaturisierbarkeit aufweist und deren grundsätzlicher Aufbau zahlreiche Varianten zulässt.Of the Invention is now based on the object, an optical probe of to provide the aforementioned type whose Structure is simplified and has a high degree of miniaturization and their basic structure allows numerous variants.

Diese Aufgabe wird bei einer optischen Sonde der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Mittel zum Einleiten elektromagnetischer Strahlung sowie der mindestens eine Strahlungs-Umlenkkörper derart eingerichtet sind, dass die mindestens zwei Austrittsstrahlenbündel ohne Strahlteiler mittels Reflexion am mindestens einen Strahlungs-Umlenkkörper erzeugt werden.These Task is in an optical probe of the type mentioned solved by the fact that the means for introducing electromagnetic Radiation and the at least one radiation deflecting body are set up such that the at least two exit beam without beam splitter by means of reflection at the at least one radiation deflecting body be generated.

Durch den Verzicht auf den Strahlteiler wird eine Ursache für Strahlungsverluste eliminiert. Des Weiteren ist ein Bauteil ohne Strahlteiler besser miniaturisierbar. Zudem kann der Justage-Aufwand für die optischen Elemente verringert werden. Die Erzeugung zweier oder mehrerer separater Austrittsstrahlenbündel ohne Strahlteiler kann z. B. dadurch erfolgen, dass nur ein Teilbündel eines Eingangsstrahlenbündels am Strahlungsumlenkkörper reflektiert wird, während das andere Teilbündel ohne Umlenkung den Sondenkörper verlässt.By the abandonment of the beam splitter becomes a cause for Radiation losses eliminated. Furthermore, a component without Beam splitter better miniaturized. In addition, the adjustment effort be reduced for the optical elements. The production two or more separate exit beam without a beam splitter can z. B. take place in that only a partial bundle an input beam at Strahlungsumlenkkörper is reflected while the other sub-beam without deflection leaves the probe body.

Ein zusammenhängendes Eingangsstrahlenbündel kann auch als aus zwei Teilbündeln zusammengesetzt betrachtet werden, die unmittelbar aneinander grenzen. Somit werden zwei Strahlengänge erzeugt, die separat ausgewertet werden können und die es ermöglichen, ohne Bewegung des Sondenkörpers gleichzeitig verschiedene Oberflächenbereiche abzutasten und durch Auswertung der von der jeweiligen Oberfläche reflektierten Strahlung zu untersuchen. Eine gegebenenfalls für die Untersuchung größerer Oberflächenbereiche noch notwendige Bewegung der Sonde kann hierdurch reduziert werden, wodurch eine erhebliche Zeitersparnis erreicht wird.A contiguous input beam may also be considered to be composed of two sub-beams immediately adjacent to one another. Thus, two beam paths are generated, which can be evaluated separately and make it possible, without movement of the probe body simultaneously different Oberflä To scan areas and examined by evaluating the reflected radiation from the respective surface. A movement of the probe which may still be necessary for the examination of larger surface areas can hereby be reduced, whereby a considerable saving of time is achieved.

Die von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierte Strahlung wird in der Regel wieder über den betroffenen Strahlungsumlenkkörper zurück durch den Strahlungseintrittsbereich hindurch einer Auswerteeinheit zugeführt, wobei die zurückgeführte Strahlung die Strecke des Strahlverlaufs des zugehörigen Eingangsstrahlenbündel in umgekehrter Richtung durchläuft.The reflected radiation from the surface to be examined is usually returned via the affected Strahlungsumlenkkörper back through the radiation entrance region through an evaluation unit fed, the recycled radiation the path of the beam path of the associated input beam goes through in the opposite direction.

Erfindungsgemäß können die Mittel zum Einleiten elektromagnetischer Strahlung derart eingerichtet sein, dass im Strahlungseintrittsbereich die elektromagnetische Strahlung vor dem erstmaligen Auftreffen zumindest eines Teils der elektromagnetischen Strahlung auf den mindestens einen Strahlungs-Umlenkkörper auf mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Eingangsstrahlenbündel aufgeteilt ist. Durch die räumliche Trennung kann die Auswertbarkeit der separaten Strahlengänge weiter vereinfacht werden.According to the invention the means for introducing electromagnetic radiation set up in such a way be that in the radiation entrance area, the electromagnetic Radiation before the first impact of at least part of the electromagnetic radiation on the at least one radiation deflecting body on at least two spatially separated input beams is divided. Due to the spatial separation, the readability the separate beam paths are further simplified.

Es kann vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Sonde so auszubilden, dass für jedes Eingangsstrahlenbündel jeweils eine Reflexionsfläche vorgesehen ist. Ein Strahlungs-Umlenkkörper kann für jedes Eingangsstrahlenbündel jeweils eine Reflexionsfläche aufweisen, um die beiden Strahlenbündel auf unterschiedliche Bereiche der zu untersuchenden Oberfläche zu lenken. Alternativ kann zumindest eines der Strahlenbündel am Strahlungs-Umlenkkörper vorbei ohne Reflexion aus dem Sondenkörper hinaus geführt werden.It may be advantageous, the probe according to the invention form so that for each input beam in each case a reflection surface is provided. A radiation deflecting body can for each input beam respectively have a reflection surface around the two beams to different areas of the surface to be examined to steer. Alternatively, at least one of the radiation beams past the radiation deflecting body without reflection from the probe body be led out.

Die erfindungsgemäße Sonde kann auch so ausgeführt werden, dass die Mittel zum Einleiten elektromagnetischer Strahlung Lichtleiter umfassen. Mittels der Lichtleiter, z. B. Lichtleitfasern, kann die Strahlung in effektiver und Raum sparender Weise nahe an den oder die Strahlungs-Umlenkkörper oder unmittelbar an den Strahlungs-Austritt herangebracht werden. Durch den Einsatz von Lichtleitern kann insbesondere auch bei einer Vielzahl separater Strahlengänge eine hohe Miniaturisierung erreicht werden. Alternativ kann die Strahlung auch ohne Lichtleiter eingeleitet werden, z. B. durch freie, z. B. mittels Linsen und/oder Spiegel in den Sondenkörper hinein gerichtete Strahlenbündel. Auch innerhalb des Sondenkörpers können Linsen, z. B. Mikrolinsen vorgesehen werden, was allerdings den Nachteil des Strahlverlustes mit sich bringt.The Probe according to the invention can also be carried out in this way Be that means for introducing electromagnetic radiation Include light guides. By means of the light guide, z. B. optical fibers, can close the radiation in an effective and space-saving way or the radiation deflecting body or directly to be brought to the radiation outlet. Because of the engagement of light guides can in particular even in a variety of separate Beam paths high miniaturization can be achieved. alternative the radiation can also be initiated without a light guide, z. B. by free, z. B. by means of lenses and / or mirrors in the probe body directed in bundle of rays. Also inside the probe body can lenses, z. B. microlenses are provided, which However, the disadvantage of the beam loss brings with it.

Die erfindungsgemäße Sonde kann auch so ausgeführt werden, dass mindestens eine zweite Strahlungs-Austrittsöffnung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann jedem Austrittsstrahlenbündel eine separate Austrittsöffnung zugeordnet sein. Alternativ können zwei separate Austrittsstrahlenbündel den Sondenkörper in unterschiedliche Richtungen oder parallel und zueinander beabstandet durch eine gemeinsame Strahlungs-Austrittsöffnung verlassen.The Probe according to the invention can also be carried out in this way be that at least one second radiation outlet opening is provided. In this way, each outlet beam can be associated with a separate outlet opening. Alternatively you can two separate exit beams bundle the probe body in different directions or in parallel and spaced apart leave through a common radiation outlet opening.

Die optische Sonde kann erfindungsgemäß auch so ausgebildet sein, dass mindestens zwei Strahlungsquellen der elektromagnetischen Strahlung mit unterschiedlichen Strahlungsfrequenzen vorgesehen sind. Die unterschiedlichen Strahlungsfrequenzen können kombiniert in der Untersuchung eines bestimmten Oberflächenbereiches in bekannter Weise eingesetzt werden, um durch die Kombination zweier Wellenlängen einen größeren Messbereich zu erreichen.The Optical probe according to the invention can also be formed be that at least two radiation sources of the electromagnetic Radiation provided with different radiation frequencies are. The different radiation frequencies can combined in the investigation of a certain surface area be used in a known manner, by the combination of two Wavelengths a larger measuring range to reach.

Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäße Sonde so auszubilden, dass die Mittel zum Einleiten elektromagnetischer Strahlung derart eingerichtet sind, dass sich die Frequenz der Strahlung in einem der Eingangsstrahlenbündel von der Frequenz der Strahlung in einem anderen der Eingangsstrahlenbündel unterscheidet. Auf diese Weise können separate und aufgrund der unterschiedlichen Frequenzen in der Auswertung voneinander unterscheidbare Strahlengänge gebildet werden. Insbesondere kann hierdurch die gleichzeitige Untersuchung mehrerer Oberflächenbereiche erleichtert werden.It but is also possible, the invention Probe so that the means for introducing electromagnetic Radiation are arranged such that the frequency of the radiation in one of the input beams from the frequency of the radiation in another the input beam differs. This way can be separate and due to the different frequencies in the evaluation of mutually distinguishable beam paths be formed. In particular, this can be the simultaneous examination several surface areas are facilitated.

Erfindungsgemäß kann die optische Sonde auch so ausgebildet sein, dass der oder zumindest einer der Strahlungs-Umlenkkörper strahlformend ist.According to the invention the optical probe also be designed so that the or at least one the radiation deflecting body is jet-forming.

Eine strahlformende Eigenschaft bedeutet, dass die einfallende Strahlung nicht nur umgelenkt wird, wie bei einem planen Spiegel. Vielmehr weist der Strahlungs-Umlenkkörper im Bereich des Auftreffens eine von der planen Ebene abweichende Struktur auf. So kann der Strahlungs-Umlenkkörper z. B. eine konkave Oberfläche aufweisen, mit der auftreffende Strahlung fokussiert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die auftreffende Strahlung in Strahlverlauf vor dem Umlenkkörper parallel ist.A Beam-forming property means that the incident radiation not just diverted, like a plan mirror. Much more the radiation deflecting body is in the area of the impact a structure deviating from the plan level. So can the Radiation deflecting z. B. a concave surface have, is focused with the incident radiation. there can be provided that the incident radiation in the beam path in front of the deflection body is parallel.

Die auftreffende Strahlung kann aber auch ein sich aufweitendes oder ein sich verengendes Strahlenbündel sein. Bei bekanntem Verlauf der auftreffenden Strahlung kann die Krümmung der Reflexionsfläche des Strahlungs-Umlenkkörpers so gestaltet werden, dass sich der Fokuspunkts am gewünschten Ort relativ zum Sondenkörper befindet. Die Sonde kann dann in einer zu untersuchenden Bohrung so platziert werden, dass der Fokuspunkt genau auf der zu untersuchenden Oberfläche liegt. Bei einer Mehrzahl von Fokuspunkten können diese gleichzeitig auf unterschiedliche Oberflächen platziert werden. Die reflektierende Fläche des Strahlungs-Umlenkkörpers kann eine ultrapräzisionsgefertigte Funktionsfläche sein, wodurch eine hochgenaue Ausrichtung des Fokuspunktes möglich ist.The incident radiation can also be an expanding or narrowing beam. With a known course of the incident radiation, the curvature of the reflection surface of the radiation deflecting body can be designed such that the focal point is located at the desired location relative to the probe body. The probe can then be placed in a hole to be examined so that the focal point lies exactly on the surface to be examined. With a plurality of focus points, these can be placed simultaneously on different surfaces. The reflecting surface of the radiation deflecting body can be an ultra precision manufactured functional surface, whereby a highly accurate alignment of the focal point is possible.

Bei einer konvexen Form der reflektierenden Funktionsfläche kann auch eine zerstreuende Wirkung erreicht werden, um einen möglichst großen Bereich auf der zu untersuchenden Oberfläche zu bestrahlen.at a convex shape of the reflective functional surface Also, a dispersive effect can be achieved to a possible extent large area on the surface to be examined to irradiate.

Mit dem strahlformenden Strahlungs-Umlenkkörper kann auf weitere strahlformende Bestandteile, insbesondere Linsen, verzichtet werden. Hierdurch können Strahlungsverluste auf Grund der Transmission durch eine Linse vermieden werden. Soweit auf Linsen verzichtet wird, wird auch die Miniaturisierbarkeit erhöht. Zudem ist der Justageaufwand geringer.With the beam-shaping radiation deflection body can on more beam-forming components, in particular lenses, are dispensed with. As a result, radiation losses due to the transmission be avoided by a lens. As far as omitted lenses will also increase the miniaturization. moreover the adjustment effort is lower.

Bei der Verwendung von Lichtleitern im Strahlungseintrittsbereich kann auch eine Gradienten-Index-Faser verwendet werden, zum Beispiel um eine Fokussierung des Strahlenbündels auch dann zu erreichen, wenn das Strahlenbündel nicht auf einen strahlformenden Strahlungs-Umlenkkörper trifft.at the use of optical fibers in the radiation entrance area can Also, a gradient index fiber can be used, for example in order to achieve a focusing of the beam even then if the beam does not focus on a beam Radiation deflection meets.

Im Folgenden werden Ausbildungsbeispiele der erfindungsgemäßen optischen Sonde anhand von Figuren dargestellt.in the Below are training examples of the invention optical probe illustrated by figures.

Es zeigen schematisch:It show schematically:

1 im Querschnitt eine Sonde mit drei Lichtleitern und zwei Umlenkkörpern, 1 in cross section a probe with three light guides and two deflecting bodies,

2 eine mögliche Variante der Versorgung dreier Lichtleiter mit dem Licht einer einzelnen Strahlungsquelle, 2 a possible variant of the supply of three optical fibers with the light of a single radiation source,

3 das Beispiel der Versorgung dreier Lichtleiter mit der Strahlung zweier verschiedener Strahlungsquellen und 3 the example of the supply of three optical fibers with the radiation of two different radiation sources and

4 eine Sonde mit einem Umlenkkörper, zwei konkaven Reflexionsflächen und zwei Lichtleitern, 4 a probe with a deflecting body, two concave reflection surfaces and two light guides,

1 zeigt einen Sondenkörper 1 mit drei in einem Strahlungseintrittsbereich 16 des Sondenkörpers 1 angeordneten Lichtleitern 2a, 2b und 2c, die durch eine gemeinsame Strahlungsquelle 3 gespeist werden. In der prinzipiellen Darstellung in 1 ist die Art und Weise des aus dem Stand der Technik bekannten Einkoppelns der Strahlung, zum Beispiel Laserstrahlung, in einen Lichtleiter nicht dargestellt. Auch die Zuführung von der Einkoppelstelle zu den drei Lichtleitern 2a, 2b und 2c ist ebenfalls nur schematisch wiedergegeben. Die Hinleitung erfolgt ebenfalls über Lichtleiter, wobei durch zwei Kopplungselemente 4 und 5 jeweils die Strahlung von einem Lichtleiter auf zwei nachfolgende aufgeteilt wird. 1 shows a probe body 1 with three in a radiation entrance area 16 of the probe body 1 arranged light guides 2a . 2 B and 2c caused by a common radiation source 3 be fed. In the basic representation in 1 is the manner of coupling known from the prior art, the radiation, for example laser radiation, not shown in a light guide. Also the supply from the coupling point to the three light guides 2a . 2 B and 2c is also shown only schematically. The forwarding also takes place via optical fibers, with two coupling elements 4 and 5 in each case the radiation is split from one light guide to two subsequent ones.

Die eingekoppelte Strahlung läuft in Form von drei separaten Strahlenbündeln 9a bis 9c durch den Sondenkörper 1 hindurch, wobei sie beim erstmaligen Durchlaufen der Lichtleiter 2a, 2b und 2c und des weiteren Sondenkörpers 1 die Eingangsstrahlenbündel im Sinne des Anspruchssatzes bilden. Der Sondenkörper 1 weist insgesamt drei Strahlungsausgänge 6, 7 und 8 auf, durch die die Strahlenbündel 9a bis 9c dann als Austrittsstrahlenbündel 34a, 34b bzw. 34c den Sondenkörper 1 verlassen. Das Strahlenbündel 9a verlässt den Lichtleiter 2a, bei dem es sich – wie bei den anderen Lichtleitern 9b und 9c auch – um eine Gradienten-Index-Faser handelt, als fokussiertes Bündel und wird an der planen Reflexionsfläche 10 des Umlenkkörpers 11 umgelenkt, so dass der Fokuspunkt bei geeigneter Position des Sondenkörpers 1 auf der zu untersuchenden Oberfläche 12 platziert ist.The coupled radiation is in the form of three separate bundles of rays 9a to 9c through the probe body 1 passing through the optical fibers when passing through for the first time 2a . 2 B and 2c and further probe body 1 form the input beams in the sense of the claim set. The probe body 1 has a total of three radiation outputs 6 . 7 and 8th on, through which the rays of light 9a to 9c then as exit beam 34a . 34b respectively. 34c the probe body 1 leave. The ray bundle 9a leaves the light guide 2a in which it is - as with the other light guides 9b and 9c Also, a gradient index fiber acts as a focused bundle and is attached to the plane's reflective surface 10 of the deflecting body 11 deflected so that the focal point at a suitable position of the probe body 1 on the surface to be examined 12 is placed.

Das Strahlenbündel 9b tritt ohne Kontakt mit einem Umlenkkörper durch den Strahlungsausgang 7 unmittelbar mit seinem Fokuspunkt auf eine Oberfläche 13.The ray bundle 9b occurs without contact with a deflecting body through the radiation outlet 7 immediately with its focus point on a surface 13 ,

Strahlenbündel 9c trifft über einen weiteren Umlenk-Körper 14 durch den Strahlungsausgang 8 hindurch auf die Oberfläche 15. Auf diese Weise können drei Oberflächenbereiche 12, 13 und 15 gleichzeitig oder im Multiplexverfahren unmittelbar nacheinander untersucht werden, ohne den Sondenkörper 16 hierfür bewegen zu müssen. Der einfache Aufbau der Sondenkörper erlaubt es, kostengünstig verschiedene, an unterschiedliche Bohrungsgeometrien angepasste Sondenkörpervarianten herzustellen.ray beam 9c meets another deflecting body 14 through the radiation output 8th through to the surface 15 , In this way, you can have three surface areas 12 . 13 and 15 be investigated simultaneously or in a multiplex process immediately after each other, without the probe body 16 to move for this. The simple construction of the probe body makes it possible to inexpensively produce different probe body variants adapted to different bore geometries.

Die von den Oberflächen 12, 13 und 15 reflektierte Strahlung gelangt zurück – im Falle der Strahlenbündel 9a und 9c über die Umlenkkörper 11 bzw. 14 – in den Strahlungseintrittsbereich 16 des Sondenkörpers 1 und wird über die Lichtleiter 2a, 2b und 2c und über eine hier nicht dargestellte Auskoppelstelle zu einer hier ebenfalls nicht dargestellten Auswerteeinheit zurückgeführt. Die Auswerteeinheit kann z. B. ein oder mehrere Interferometer umfassen.The of the surfaces 12 . 13 and 15 reflected radiation returns - in the case of the beams 9a and 9c over the deflecting body 11 respectively. 14 - in the radiation entrance area 16 of the probe body 1 and is over the light guides 2a . 2 B and 2c and returned via a decoupling point not shown here to an evaluation unit, also not shown here. The evaluation unit can, for. B. comprise one or more interferometers.

Die 2 und 3 zeigen alternative Möglichkeiten der Einkopplung der Strahlung in drei separate Lichtleiter 9a bis 9c.The 2 and 3 show alternative ways of coupling the radiation into three separate light guides 9a to 9c ,

2 zeigt schematisch ein Mulitplexverfahren, bei dem die Strahlung einer Strahlungsquelle 17 nach dem Einkoppeln über eine erste Lichtleitfaser 18 geführt wird. Diese Lichtleitfaser 18 kann über einen Schaltmechanismus 19, der hier nur symbolisch durch einen Punkt angedeutet ist, wechselweise an die Koppelstellen 20a bis 20c angeschlossen werden, von wo aus die Strahlung zum Lichtleiter 9a, 9b oder 9c weitergeleitet wird. 2 schematically shows a multiplexing method in which the radiation of a radiation source 17 after coupling via a first optical fiber 18 to be led. This optical fiber 18 can be via a switching mechanism 19 , which is indicated here only symbolically by a dot, alternately the coupling points 20a to 20c from where the radiation to the light guide 9a . 9b or 9c is forwarded.

In 3 ist beispielhaft aufgeführt, wie das Licht zweier verschiedener Strahlungsquellen 21 und 22 auf die drei Lichtleiter 9a bis 9c geführt wird. Die Strahlungsquellen 21 und 22 können unterschiedliche Wellenlängen aufweisen. Die Strahlung der Strahlungsquelle 21 wird alleine in den Lichtleiter 9a eingekoppelt, während die Strahlung der Strahlungsquelle 22 über eine feste Kopplungsstelle 23 auf die beiden Lichtleiter 9b und 9c verteilt wird.In 3 is exemplified as the light of two different radiation sources 21 and 22 on the three light guides 9a to 9c to be led. The radiation sources 21 and 22 can have different wavelengths. The radiation of the radiation source 21 gets alone in the light guide 9a coupled while the radiation of the radiation source 22 via a fixed coupling point 23 on the two light guides 9b and 9c is distributed.

4 zeigt einen Sondenkörper 24, der von zwei Lichtleitern 25a und 25b durchlaufen wird, durch die zwei Strahlenbündel 26a und 26b in den Strahlungseintrittsbereich 27 des Sondenkörpers 24 eingebracht werden. Die im Wesentlichen parallelen Strahlenbündel 26a und 26b fallen auf einen Umlenkkörper 28 und werden durch dessen Reflexionsflächen 29 und 30 als Austrittsstrahlenbündel 35a und 35b aus den Sondenkörper 24 hinaus reflektiert. Die Reflexionsflächen 29 und 30 sind konkav geformt und fokussieren daher die Strahlenbündel 25a und 25b. Die Fokuspunkte 31a und 31b der beiden getrennten Strahlenbündel 25a und 25b fallen gleichzeitig auf zu untersuchende Oberflächen 32 bzw. 33. Die von den Oberflächen 32 bzw. 33 zurückgeworfene Strahlung wird jeweils durch den zugehörigen Lichtleiter 25a bzw. 25b über eine hier nicht dargestellte Auskoppelstelle einer hier ebenfalls nicht dargestellten Auswerteeinheit zugeführt. Bei der Auswertung kann es vorgesehen sein, dass die aus den Strahlenbündeln 26a und 26b resultierende, zu untersuchende Strahlung gleichzeitig, zum Beispiel in zwei verschiedenen Interferometern, oder durch ein Multiplex-Verfahren nacheinander in einem einzelnen Interferometer ausgewertet wird. 4 shows a probe body 24 made by two light guides 25a and 25b is passed through the two beams 26a and 26b in the radiation entrance area 27 of the probe body 24 be introduced. The substantially parallel beams 26a and 26b fall on a deflecting body 28 and become through its reflection surfaces 29 and 30 as exit beam 35a and 35b from the probe body 24 reflected out. The reflection surfaces 29 and 30 are concave and therefore focus the beams 25a and 25b , The focus points 31a and 31b the two separate beams 25a and 25b fall simultaneously on surfaces to be examined 32 respectively. 33 , The of the surfaces 32 respectively. 33 reflected radiation is in each case through the associated light guide 25a respectively. 25b fed via a decoupling point not shown here an evaluation unit, also not shown here. In the evaluation, it may be provided that the out of the radiation beams 26a and 26b resulting radiation to be examined simultaneously, for example, in two different interferometers, or evaluated by a multiplex method sequentially in a single interferometer.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6781699 B2 [0002]
- DE 3232904 C2 [0003]

Claims

Optical probe comprising a) a probe body ( 1 . 24 ), b) means ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 25 ) for introducing electromagnetic radiation into a radiation entrance area ( 16 . 27 ) of the probe body ( 1 . 24 ), c) at least one radiation outlet opening ( 6 . 7 . 8th ) for the escape of the electromagnetic radiation from the probe body ( 1 . 24 ) as well as d) at least one in the radiation course behind the radiation entrance area ( 16 . 27 ) in the probe body ( 1 . 24 ), the electromagnetic radiation reflecting radiation deflecting body ( 10 . 14 . 28 ), wherein the radiation deflecting body (s) ( 10 . 14 . 28 ) is (are) arranged so that at least two separate exit beams ( 34 . 35 ) of the electromagnetic radiation the probe body ( 1 . 24 ), characterized in that e) the means ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 25 ) for introducing electromagnetic radiation and the at least one radiation deflecting body ( 10 . 14 . 28 ) are arranged such that the at least two exit beams ( 34 . 35 ) without a beam splitter by means of reflection at the at least one radiation deflecting body ( 10 . 14 . 28 ) be generated.

Optical probe according to claim 1, characterized in that the means ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 25 ) are arranged for introducing electromagnetic radiation such that in the radiation entrance area ( 16 . 27 ) the electromagnetic radiation before the first impact of at least a portion of the electromagnetic radiation on the at least one radiation deflecting body ( 10 . 14 . 28 ) on at least two spatially separated input beams ( 9 . 25 ) is divided.

Optical probe according to claim 2, characterized in that for each input beam ( 9 . 25 ) is provided in each case a reflection surface.

Optical probe according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 25 ) for introducing electromagnetic radiation comprise optical fibers.

Optical probe according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second radiation outlet opening ( 6 . 7 . 8th ) is provided.

Optical probe according to one of the preceding claims, characterized in that at least two radiation sources ( 3 . 17 . 21 . 22 ) of the electromagnetic radiation with different radiation frequencies are provided.

Optical probe according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 25 ) are arranged for introducing electromagnetic radiation such that the frequency of the radiation in one of the input beams differs from the frequency of the radiation in another of the input beams.

Optical probe according to one of the preceding claims, characterized in that the or at least one of the radiation deflecting body ( 10 . 14 . 28 ) is jet-forming.

Optical probe according to claim 8, characterized in that the or at least one of the radiation deflection bodies ( 10 . 14 . 28 ) has a focusing effect.