DE3806158A1

DE3806158A1 - Bildleiteroptik mit einem blickwinkel von mehr als 270 grad mit nachgeschaltetem bildauswertesystem

Info

Publication number: DE3806158A1
Application number: DE3806158A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Phys Thebock; Rudolf Roesner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1988-12-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildleiteroptik mit einem Blick winkel von mehr als 270 Grad mit nachgeschaltetem Bildaus wertesystem, wie z.B. ein Rechner zur Bildverarbeitung oder Mustererkennung, insbesondere eine Optik, die zur inneren Betrachtung von Hohlräumen geeignet ist.

Es gibt vielfältige Bildleiteroptiken, die als Bildtrans portmedium einen Bildleiter, d.h. ein aus an beiden Enden in gleicher Weise angeordneten Lichtfasern bestehendes Licht leitfaserbündel, benutzen. Im allgemeinen werden die Bild leiter mit einem Objektiv, das ein Bild auf das eine Ende des Bildleiters abbildet, versehen. Am anderen Ende ist das Bild dann mit einer Lupe betrachtbar. Die Blickwinkel der Objektive liegen zwischen 10 und 180 Grad und können im Falle von Weitwinkelanordnungen starke Bildfeldwölbungen und Kugelverzerrungen gerader Linien aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildleiterop tik der oben genannten Gattung im Hinblick auf Abbildungs fehler und Gesamtblickwinkel und im Hinblick auf eine Ver wendbarkeit zur Betrachtung des Inneren von Hohlräumen so zu verbessern, daß ein Drehen des Objektivs entfallen kann, um den Hohlkörper von innen vollständig zu betrachten, bis auf die vom Bildleiter selbst verdeckten Teile des Hohlkörpers.

Die Erfindung ist erfindungsgemäß gelöst worden durch ein Lichtfaserbündel, dessen Stirnseiten so geordnet sind, daß ein Bild Bildpunkt für Bildpunkt von den Lichtleitern über tragen werden kann, an der einen Stirnfläche des Bildleiters befindet sich ein Bildaufnahmeorgan, z.B. ein CCD-Array, das wie eine Filmebene wirkt, die andere Seite des Bildleiters wird derartig in Sektoren aufgeteilt, daß die verschiedenen Sektoren des Bildleiters Einzelbilder aufnehmen können, derart, daß dieses Ende mit den einzelnen Sektoren einen offenen Spleiß darstellt, wobei jedem einzelnen Sektor eine Weitwinkeloptik vorgeschaltet ist, die jeweils auf den ein zelnen Sektor ein Bild projizieren kann, die einzelnen Opti ken werden derart zusammengefaßt, daß ein facettenartiges Gebilde entsteht, so daß die einzelnen entstehenden Abbilder sich gegenseitig überlappen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung dieser Art zu finden, die bei einfachem Aufbau weitgehender Unempfindlichkeit gegen Schwingungen und Schlä ge sowie insbesondere auch gegenüber Temperaturschwankun gen eine hohe Bildübertragungsgenauigkeit ermöglicht. Hier für ist es notwendig, daß die einzelnen Bildleitersektoren auf der Optikseite so miteinander verkittet werden, daß ein räumliches Verändern der relativen Lage dieser Sektoren zueinander unmöglich wird. Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die optischen Einzelelemente, Linsen und Lichtfasersektoren mechanisch fest miteinander verbunden werden, das heißt, daß auf der Rückseite des Optikglaskör pers, die gleichzeitig die kleinste Fläche zu dem Bildleiter sektor darstellt, die Focalebene die Optik darstellt. In vorteilhafter Ausführung ist jedem Sektor des Bildleiters eine Optik vorgeschaltet, so daß jeder Sektor ein eigenes Einzelbild erzeugen kann. Diese Einzelbilder werden im Ge samtbildleiter derartig zusammengeführt, daß die als Raster bild auf das am anderen Ende des Bildleiters befindliche Aufnahmeorgan übertragen werden. Die einzelnen Bildsektoren sollen sich so überlappen, daß je 1/4 Bild das benachbarte Halbbild überlappt. Damit ist es möglich,von jedem Bild punkt mindestens zwei Einzelaufnahmen zu haben, was wiederum ermöglicht, daß Stereoaufnahmen mit einer Sektorenoptik möglich werden.

Das am CCD-Array entstehende Bild wird dann von einem Bildauswertesystem so weiterverarbeitet, daß dadurch das am Aufnahmeorgan erzeugte Signal auf einen Bildspeicher über tragen wird, der softwaremäßig die Einzelsektoren einzeln bearbeitet und die Überlappregionen dazu benutzt, nach Her ausrechnen der Bildfeldkrümmungen und Parallaxen der Einzel bilder eine dreidimensionale Vermessung der einzelnen Bild regionen zu machen, was ermöglicht, daß nach Zusammenfügen der einzelnen Bildsegmente, nachdem sie stereophotogramme trisch ausgewertet worden sind, sie zu einem dreidimensionalen Gebilde umzurechnen, was die tatsächlichen Ausdehnungen und Formen des von innen beobachteten Raumes sind.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in den Zeichnungen dargestellt.

Die Zeichnung 1 zeigt einen Bildleiter (1) aus geordneten Lichtfasern (s. Zeichn. 2), der sich zwischen einem CCD-Bau stein (2), der als Aufnahmeorgan dient, und einer Sektorenoptik (3), die als Kugelsegment ausgebildet ist, befindet.

Die Bauelemente sind fest zusammengefügt. Zeichnung 2 zeigt das Anordnungsprinzip der Lichtleiter (4) zum Bildleiter (1), sowie die spleißähnliche Zuordnung der Lichtfaserbündel (1 a) zu den Aufnahmeoptiken (3 a).

Zeichnung 3 zeigt einen möglichen Strahlengang mit der zwin gend notwendigen Anordnung der FOCALEBENE (6) und der Auf nahmeoptik (3 a), deren senkrecht zu den Fasern (4) verlaufende Abschlußfläche (1 b) in der Focalebene (6) liegt.

Zeichnung 4 zeigt die Anordnung der Lichtfaserbündel auf der Seite des Aufnahmeorgans (2) und die einander zugeordneten Überlappungen (7), d.h. doppelt gesehene Merkmale des zu betrachtenden Gegenstands, die zur Stereoauswertung dienen.

Claims

1. Bildleiteroptik mit einem Blickwinkel von mehr als 270 Grad mit nachgeschaltetem Bildauswertesystem, gekennzeichnet durch einen Bildleiter (1) aus geord neten Lichtfasern, der sich zwischen einem Aufnahme organ (2) und einer Sektorenoptik (3) befindet, die ein räumliches Bild in Einzelsektoren erzeugt und durch die Anordnung der einzelnen Lichtleiter (4) zu einem Gesamtbild zusammengefaßt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am einen Ende des Bildleiters die Lichtleiter (4) aus ihrem Verbund so heraustreten, daß eine Anzahl von gleichgroßen geordneten Lichtfaserbündeln (1 a) mit je 1 Aufnahmeoptik (3) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lichtfaserbündel (1 a) fest mit den Optikbauteilen (3 b) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Aufnahmeoptiken (3 a) zu eimem Kugelsegment zusammen angeordnet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Focalebene (6) der Aufnahmeoptik (3 a) jeweils auf der Grenzfläche (1 b) der einzelnen gleich großen Lichtfaserbündel (1 a) befindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lichtfaserbündel (1 a) Sektorenbil der erzeugen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einzelsektorenbündel zu einem Ra sterbild zusammengeführt werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am zusammengeführten mechanisch fest verbunde nen Ende (5) ein Aufnahmeorgan derart befestigt ist, daß jedem einzelnen Bildpunkt des Aufnahmeorgans mindestens eine Faser des Gesamtbildleiters zugeord net ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeich net, daß die Einzelbildsektoren (3 c) sich jeweils benachbart zu je einem Viertel überlappen (7).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bildwölbungen der einzelnen Auf nahmeoptiken (3 a) gleich sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeich net, daß Stereoaufnahmen möglich sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1-10, gekennzeichnet durch ein Bildverarbeitungssystem, das dem CCD-Array nach geschaltet wird und in der Lage ist, Bildfeldkrüm mungen und Stereozuordnungen softwarenmäßig zu be stimmen.