DE102018105794A1

DE102018105794A1 - Illustration of an object by means of a shadow

Info

Publication number: DE102018105794A1
Application number: DE102018105794.6A
Authority: DE
Inventors: Philipp Jester; Frank Widulle; Michael Totzeck; Aksel Göhnermeier; Matthias BARNERT; Lars Omlor; Dominik Seitz
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: DE102018105794B4

Abstract

Die Erfindung betrifft die Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf. Eine Vorrichtung, weist eine Lichtquelle (3), einen Objektraum (7), eine Abbildungsoptik (8), und eine Bilderfassungseinrichtung (9) auf. Eine örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung des Lichts ist einstellbar. Das in dem Objektraum (7) angeordnete Objekt (2) wird bestrahlt mit Licht einer ersten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer ersten Abbildung des Objekts (2) und danach mit Licht einer zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer zweiten Abbildung des Objekts (2), wobei sich die erste Verteilung und die zweite Verteilung in zumindest einem Gebiet des Objektraums (7), der neben einem Rand des Objekts liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik durchstrahlt wird, unterscheiden. Ein oder mehrere Bilder werden durch die Bilderfassungseinrichtung (9) erfasst, wobei mit dem Bild oder jedem der Bilder Licht entsprechend einer während der Aufnahme des Bildes vorhandenen örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts erfasst werden, sodass durch das Bild oder die mehreren Bilder insgesamt zumindest die erste Abbildung des Objekts und die zweite Abbildung des Objekts erfasst werden.The invention relates to the imaging of an object by means of shadows. An apparatus comprises a light source (3), an object space (7), an imaging optics (8), and an image capture device (9). A local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition of the light is adjustable. The object (2) arranged in the object space (7) is irradiated with light of a first local distribution of the radiation flux density and / or of the spectral composition to produce a first image of the object (2) and then with light of a second local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition for producing a second image of the object (2), wherein the first distribution and the second distribution in at least one region of the object space (7), which is adjacent to an edge of the object and without shading by the object of the Light is irradiated in the direction of imaging optics. One or more images are captured by the image capture device 9, whereby light is detected with the image or each image according to a local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition and a corresponding shadow cast of the object during the acquisition of the image at least the first image of the object and the second image of the object are captured by the image or the plurality of images in total.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf. Die Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet der zweidimensionalen metrologischen Bestimmung von Objekten, insbesondere mittels eines Profilprojektors. Auf diesem technischen Gebiet werden insbesondere Formmerkmale von Werkstücken wie Winkel und/oder Abmessungen bezüglich zweier linear unabhängiger Koordinatenachsen bestimmt. Im Gegensatz zu einer dreidimensionalen metrologischen Bestimmung findet daher lediglich eine zweidimensionale metrologische Bestimmung statt. Typische Messobjekte für Profilprojektoren sind flache Bauteile wie Dichtungen, Sägeblätter oder Zahnräder.The present invention relates to a method and a device for imaging an object by means of shadows. In particular, the invention relates to the field of two-dimensional metrological determination of objects, in particular by means of a profile projector. In this technical field, in particular shape features of workpieces such as angles and / or dimensions with respect to two linearly independent coordinate axes are determined. In contrast to a three-dimensional metrological determination, therefore, only a two-dimensional metrological determination takes place. Typical measuring objects for profile projectors are flat components such as seals, saw blades or gears.

Klassische analoge Profilprojektoren wurden mittlerweile durch digitale Profilprojektoren abgelöst. Diese weisen typischerweise auf: eine Beleuchtungseinrichtung, eine Abbildungseinrichtung mit einer Abbildungsoptik und einer Kamera, eine Auflagefläche oder Anlagefläche zur Platzierung des zu vermessenden Werkstücks sowie eine Auswertungseinrichtung, beispielsweise mit einem Computer, einem Bildschirm, Eingabegeräten und Auswertungssoftware.Classic analog profile projectors have since been replaced by digital profile projectors. These typically have: a lighting device, an imaging device with an imaging optics and a camera, a support surface or contact surface for placement of the workpiece to be measured and an evaluation device, for example with a computer, a screen, input devices and evaluation software.

Insbesondere bei der Bestimmung von Rändern eines Messobjekt mittels optischer Sensoren kann das Messobjekt im Durchlicht und/oder mit Auflicht beleuchtet werden und ein entsprechendes Bild aufgenommen werden. Bei Beleuchtung mit Durchlicht schattet das Objekt einen Teil der Abbildungsfläche ab. Es wird somit die Rückseite eines zu vermessenden Objekts beleuchtet und in der vorderseitigen Abbildung des Objekts auf einer Bilderfassungseinrichtung, beispielsweise einem Kamerachip, der Hell-Dunkel-Übergang mit der Lage der Kante des Objekts in Beziehung gesetzt. Durch Kalibrierung der verwendeten Abbildungsoptik kann ein dimensionaler Zusammenhang zwischen der Abbildung des Objekts und dem Objekt hergestellt werden. Die Abbildung des Objekts kann somit zur dimensionalen Vermessung, insbesondere zur Vermessung von Koordinaten des Objekts, verwendet werden. Grundvoraussetzung dabei ist, dass der Schattenwurf des Objekts bzw. die Abbildung des Schattenwurfs auch tatsächlich dem Profil des Messobjekts entspricht.In particular, in the determination of edges of a measurement object by means of optical sensors, the measurement object can be illuminated in transmitted light and / or incident light and a corresponding image can be taken. When illuminated with transmitted light, the object shadows a portion of the imaging surface. Thus, the rear side of an object to be measured is illuminated and in the front image of the object on an image capture device, for example a camera chip, the light-dark transition is related to the position of the edge of the object. By calibrating the imaging optics used, a dimensional relationship between the image of the object and the object can be established. The image of the object can thus be used for dimensional measurement, in particular for measuring coordinates of the object. The basic prerequisite is that the shadow cast of the object or the image of the shadow cast actually corresponds to the profile of the test object.

Aus diesem Grund werden an die optischen Komponenten und das Beleuchtungssystem metrologischer Systeme hohe Anforderungen gestellt. Idealerweise ist die Beleuchtung an das abbildende System angepasst, um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen.For this reason, high demands are placed on the optical components and the illumination system of metrological systems. Ideally, the lighting is adapted to the imaging system for the best possible results.

Für metrologische Zwecke wird typischerweise eine telezentrische Abbildungsoptik eingesetzt. Idealerweise ist auch die Beleuchtungsoptik eine telezentrische Optik. Beleuchtungssysteme mit telezentrischer Optik sind jedoch aufwendig, kostenintensiv und benötigen großen Bauraum.For metrological purposes, typically a telecentric imaging optic is used. Ideally, the illumination optics is a telecentric optics. However, lighting systems with telecentric optics are complex, cost-intensive and require large installation space.

Bekannt sind flach bauende, diffus strahlende Lichtquellen auf Basis von Leuchtdioden. Die DE 10 2013 108 457 A1 bzw. die WO 2014/053573 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle, wobei die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in den Strahlengang eines optischen Sensors einkoppelbar und auf das Objekt abbildbar ist. Die Beleuchtungsquelle weist eine Vielzahl von Leuchtelementen auf, die unabhängig voneinander schaltbar sind. Die Leuchtelemente sind in Gruppen unterteilt, wobei einzelne oder mehrere Gruppen unabhängig voneinander schaltbar sind. Problematisch ist jedoch die diffuse Abstrahlcharakteristik der Leuchtelemente, da Licht im Kantenbereich des Objekts reflektiert werden kann und eine präzise Bestimmung der Kantenposition innerhalb der Querschnittsfläche erschwert oder verhindert. In der Schrift wird daher vorgeschlagen, die Beleuchtung gezielt auf einen Bereich einzuschränken, der abhängig von der Position eines bewegten optischen Sensors bezüglich der flächigen Beleuchtung so ausgewählt wird, dass der maximal auftretende Winkel zwischen Beleuchtung und optischer Achse des optischen Sensors eingeschränkt wird. Durch eine Vorabmessung erfolgt eine grobe Bestimmung der Lage der Konturen am Messobjekt mit dem optischen Sensor. Diese Bestimmung ist zunächst noch nicht genau, da Licht aus relativ großen Winkeln zur optischen Achse für seitlich verschobene Kantenorte bzw. eine unscharfe Abbildung sorgt. Die grob ermittelte Lage der Kanten bzw. der des Messobjekts wird nun zur gezielten Beleuchtung für die eigentliche, genauere Messung verwendet. Für diese zweite Messung werden je Relativposition zwischen dem Sensor und dem Objekt nur die ansteuerbaren Leuchtelemente eingeschaltet, die zur Beleuchtung der vom Sensor jeweils erfassten, grob bestimmten Kantenorte entlang der Kontur unter dem vorgebbaren Maximalwinkel beitragen. Dabei werden nacheinander unterschiedliche Beleuchtungsmuster eingestellt, um das Objekt stückweise zu beleuchten. Es werden entsprechend viele Bilder von dem optischen Sensor aufgenommen.Are known flat-building, diffused light sources based on light-emitting diodes. The DE 10 2013 108 457 A1 or the WO 2014/053573 A1 refers to a device for illuminating an object by means of a flatly formed illumination source, wherein the radiation emanating from the illumination source can be coupled into the beam path of an optical sensor and can be imaged onto the object. The illumination source has a multiplicity of luminous elements which can be switched independently of one another. The light elements are divided into groups, with one or more groups being independently switchable. The problem, however, is the diffuse radiation characteristic of the light-emitting elements, since light can be reflected in the edge region of the object and makes precise determination of the edge position within the cross-sectional area difficult or impossible. It is therefore proposed in the document to restrict the illumination specifically to an area which is selected as a function of the position of a moving optical sensor with respect to the planar illumination in such a way that the maximum angle occurring between the illumination and the optical axis of the optical sensor is limited. By a preliminary measurement, a rough determination of the position of the contours on the measurement object with the optical sensor. This determination is initially not accurate, since light from relatively large angles to the optical axis provides for laterally shifted edge locations or a blurred image. The roughly determined position of the edges or the object to be measured is now used for targeted illumination for the actual, more accurate measurement. For this second measurement, only the controllable lighting elements are switched on per relative position between the sensor and the object, which contribute to the lighting of the respectively coarsely determined edge locations detected by the sensor along the contour below the predefinable maximum angle. In this case, different lighting patterns are set in succession to illuminate the object piecewise. A corresponding number of images are taken by the optical sensor.

Wie beschrieben führt die diffuse Strahlung des Objekts zu einer unscharfen Abbildung von dessen Rändern bzw. Kanten. In WO 2014/053573 A1 wird versucht, dem mit der sukzessiven Beleuchtung des Objekts mittels verschiedener Beleuchtungsmuster und jeweils der Aufnahme eines Bildes zu begegnen. Dabei werden jedoch nur diejenigen Empfängerelemente der Bildaufnahmeeinrichtung (zum Beispiel einer digitalen Kamera) ausgelesen und zur Kantenbestimmung berücksichtigt, die den Licht abstrahlenden Teilbereichen der Beleuchtungsquelle entsprechen. Beispielweise wird daher kein Licht oberhalb eines Kantenbereichs berücksichtigt, wenn unterhalb des Kantenbereichs auch kein Licht emittiert wird. Bei Objektkanten, die nicht vollständig senkrecht (d.h. nicht vollständig in der Richtung der Verbindungslinie zwischen Beleuchtungsquelle und Abbildungsoptik) verlaufen und schräg oder rund von unten nach oben verlaufende und nach oben zur Abbildungsoptik weisende Oberflächenbereiche haben (wie zum Beispiel bei Schrauben oder Lehrdornen), kann jedoch Strahlung aus nicht unmittelbar unterhalb des Kantenbereichs angeordneten Bereichen der Lichtquelle reflektiert werden. Nur wenn die Strahlung entsprechend dem jeweiligen Beleuchtungsmuster ausschließlich in nächster Nähe zur Objektkante am Objekt vorbei zur Abbildungsoptik gestrahlt wird, können solche Reflexionen bei dem in WO 2014/053573 A1 vorgeschlagenen Verfahren vermieden werden. Wenn dagegen bei einem gewählten Beleuchtungsmuster Strahlung auch in größerem Abstand zur Objektkante am Objekt vorbei gestrahlt wird, treten auch Reflexionen an der Objektkante auf, werden aber nur teilweise erfasst, weil nur ein zu dem verwendeten Beleuchtungsmuster korrespondierendes Muster von Kamerasensoren ausgelesen wird. Reflexionen werden daher teilweise miterfasst.As described, the diffuse radiation of the object results in a blurred image of its edges. In WO 2014/053573 A1 An attempt is made to counteract this with the successive illumination of the object by means of different illumination patterns and in each case the recording of an image. However, only those receiver elements of the image recording device (for example a digital camera) are read out and taken into account for determining the edge, which is the light corresponding radiating portions of the illumination source. For example, therefore, no light above an edge region is taken into account if no light is emitted below the edge region. For object edges that are not completely perpendicular (ie, not completely in the direction of the line connecting the illumination source and imaging optics) and have obliquely or round from bottom to top and pointing up to the imaging optics surface areas (such as screws or teaching mandrels), can however, radiation from portions of the light source not disposed immediately below the edge region will be reflected. Only if the radiation is irradiated according to the respective illumination pattern exclusively in the immediate vicinity of the object edge past the object to the imaging optics, such reflections in the in WO 2014/053573 A1 proposed procedures are avoided. If, on the other hand, radiation is also radiated past the object at a greater distance from the object edge in the case of a selected illumination pattern, reflections also occur at the object edge, but are only partially detected because only one pattern corresponding to the illumination pattern used is read out by camera sensors. Reflections are therefore partially included.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf anzugeben, welche bei nicht paralleler, diffuser Beleuchtung eine präzise Kantenbestimmung ermöglicht.An object of the invention is to provide a method and a device for imaging an object by means of shadow, which allows for non-parallel, diffused lighting precise edge determination.

Insbesondere kann ähnlich wie in WO 2014/053573 A1 beschrieben eine flachbauende Beleuchtung mit einer Lichtabstrahlfläche verwendet werden, von der nicht nur sich parallel ausbreitende Strahlung ausgeht. Diese Lichtabstrahlfläche kann eine flächige Leuchte sein, wie sie insbesondere als Hintergrundbeleuchtung aus dem Bereich der LCD Bildschirme bekannt ist. Die Lichtabstrahlfläche kann ferner aus einzelnen Leuchtelementen zusammengesetzt sein, beispielsweise aus Leuchtdioden, wie als LED Backlight aus dem Bereich der LCD Bildschirme oder von Bildschirmen ohne Flüssigkristallmaske bekannt. Außer einer Matrix aus LED kommen auch andere Matrizen aus Leuchtelementen infrage, z.B. OLED-Matrizen. Die Leuchtelemente können monochromatische Strahlung und/oder polychromatische Strahlung erzeugen. Aus dieser Lichtquelle bzw. Beleuchtung kann Licht flächig abgestrahlt werden. Gleichzeitig weist die Lichtquelle eine geringe Bautiefe auf. Unter „Licht“ wird nicht nur für den Menschen sichtbare Strahlung verstanden, sondern jegliche elektromagnetische Strahlung, die von einer Strahlungserzeugungseinrichtung mit Abstrahlfläche erzeugbar und von einer für die Strahlung empfindlichen Bilderfassungseinrichtung erfassbar ist.In particular, similar to in WO 2014/053573 A1 described a flat-building lighting can be used with a light emitting surface, which emanates not only parallel propagating radiation. This light emitting surface may be a flat light, as it is known in particular as a backlight from the field of LCD screens. The light-emitting surface can also be composed of individual light-emitting elements, for example light-emitting diodes, such as LED backlight from the field of LCD screens or screens without liquid crystal mask known. Apart from a matrix of LED, other matrices of luminous elements are also suitable, eg OLED matrices. The light-emitting elements can produce monochromatic radiation and / or polychromatic radiation. From this light source or lighting light can be radiated surface. At the same time, the light source has a small overall depth. By "light" is meant not only visible to human radiation, but any electromagnetic radiation that can be generated by a radiation generating device with radiating surface and detectable by an image detecting device sensitive to the radiation.

Ein abzubildendes Objekt kann aus Sicht der Bilderfassungseinrichtung „innerhalb“ der Lichtabstrahlfläche positioniert werden, d.h. das von der Rückseite des Objekts in Richtung der Bilderfassungseinrichtung abgestrahlte Licht kann alle Abschnitte der Außenkontur des Objekts passieren, sodass die Kontur bereits aus einem einzigen Bild der Bilderfassungseinrichtung bestimmbar ist.An object to be imaged may be positioned "within" the light emitting surface as viewed by the image capture device, i. The light emitted from the rear side of the object in the direction of the image capture device can pass through all sections of the outer contour of the object, so that the contour can already be determined from a single image of the image capture device.

Erwähnte Leuchtelemente können in einer Variante einzeln angesteuert und ein- oder ausgeschaltet werden. Hierdurch kann eine strukturierte Beleuchtung in einem oder mehreren ausgewählten Bereichen erhalten werden.Mentioned lighting elements can be individually controlled in a variant and switched on or off. As a result, structured illumination can be obtained in one or more selected areas.

Die Lichtabstrahlfläche kann in einer anderen Variante der Lichterzeugungseinrichtung in einem oder mehreren Bereichen mit einem Filter kombiniert werden, der insbesondere in Strahlungsrichtung hinter die Lichtabstrahlfläche angeordnet ist/wird. Insbesondere kann der Filter aus einzeln ansteuerbaren Elementen zusammengesetzt sein/werden, deren Lichtdurchlässigkeit bezüglich der gesamten Strahlungsflussdichte in allen spektralen Bereichen des Lichts und/oder für zumindest einen spektralen Anteil des Lichts veränderbar ist. Eine Lichtabstrahlfläche kann in dieser Variante aus Leuchtelementen zusammengesetzt sein, die nicht einzeln anzusteuern bzw. zu schalten sind, da eine strukturierte Beleuchtung mit Hilfe der zusätzlich vorhandenen Filtereinrichtung erreicht werden kann. Es ist jedoch auch möglich, eine Lichtquelle zu verwenden, deren Leuchtelemente einzeln oder in Gruppen zur Erzeugung einer Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung des Lichts ansteuerbar sind, und zusätzlich einen Filter zu verwenden, der in Bereichen individuell an steuerbar ist. Unter der individuellen Ansteuerbarkeit der Bereiche wird verstanden, dass einzelne Elemente des Filters, die sich zu der Gesamtfläche des Filters zusammensetzen, einzeln oder in Gruppen an steuerbar sind, um die Filterwirkung des Filters einzustellen. Die Filterwirkung kann wie erwähnt darin bestehen, die gesamte Strahlungsflussdichte der auf das Element oder die Gruppe von Elementen des Filters von der Lichtquelle einfallenden Strahlung zu reduzieren, was einer Abdunklung entspricht, oder die spektralen Zusammensetzung der einfallende Strahlung zu verändern, zum Beispiel bestimmte spektrale Anteile auszufiltern oder teilweise auszufiltern. Derselbe Filter kann auch dazu geeignet sein, je nach Einstellung die eine oder die andere Filterfunktion zu erfüllen. Dabei ist es auch möglich, dass einzelne Bereiche des Filters zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Verdunklung bewirken, während andere Bereiche des Filters spektrale Anteile eliminieren oder reduzieren.In another variant of the light-generating device, the light-emitting surface can be combined in one or more regions with a filter, which is / are arranged behind the light-emitting surface, in particular in the direction of radiation. In particular, the filter can be composed of individually controllable elements whose light transmittance can be changed with respect to the total radiation flux density in all spectral regions of the light and / or for at least one spectral component of the light. A light emitting surface can be composed in this variant of lighting elements that are not individually to control or switch, since a structured lighting can be achieved with the help of the additional existing filter device. However, it is also possible to use a light source whose luminous elements can be controlled individually or in groups for generating a distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition of the light, and in addition to use a filter which is individually controllable in areas. The individual controllability of the regions means that individual elements of the filter, which are made up of the total area of the filter, can be controlled individually or in groups in order to adjust the filtering effect of the filter. The filtering effect may, as mentioned, be to reduce the total radiation flux density of the radiation incident on the element or group of elements of the filter from the light source, which corresponds to darkening, or to alter the spectral composition of the incident radiation, for example certain spectral components filter out or partially filter out. The same filter may also be suitable to fulfill one or the other filter function depending on the setting. It is also possible that individual areas of the filter cause a darkening at a certain time, while other areas of the filter eliminate or reduce spectral components.

Insgesamt ist die Lichtabstrahlfläche aus Leuchtelementen zusammengesetzt, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind, und/oder ist die Strahlungsflussdichte und/oder die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter veränderbar, sodass eine örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung des Lichts einstellbar ist.Overall, the light emitting surface is composed of light elements that are individually or in groups controllable, and / or is the Radiation flux density and / or the spectral composition of the light emitted from the light emitting surface in the direction of the object space, by a arranged between the light emitting surface and the object space in areas individually controllable filter changeable, so that a spatial distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition of Light is adjustable.

Je kleiner die Abmessungen der einzeln ansteuerbaren Bereiche oder Elemente sind, desto feiner aufgelöste Strahlungsflussdichteverteilungen können erzeugt werden und desto genauer kann die Position der Kante oder der Verlauf der Kante des Objekts bestimmt werden.The smaller the dimensions of the individually controllable regions or elements, the finer the resolved flux density distributions can be generated and the more accurately the position of the edge or the course of the edge of the object can be determined.

Optional kann die Strahlungsflussdichte von Strahlung der Lichtquelle zusätzlich zu dem Filter durch Verwendung einer Einrichtung insbesondere bereichsweise individuell verringert werden. Die Einrichtung kann eine Verdunklungseinrichtung zwischen der Lichtquelle und einer quer zur Strahlungsrichtung durch das Objekt verlaufenden Ebene sein. Sie kann zwischen der Lichtquelle und dem Filter oder zwischen dem Filter und dem Objektraum angeordnet sein.Optionally, in addition to the filter, the radiation flux density of radiation of the light source can be individually reduced, in particular, by using a device. The device may be a darkening device between the light source and a plane extending transversely to the direction of radiation through the object. It can be arranged between the light source and the filter or between the filter and the object space.

Verwendet wird insbesondere als Verdunkelungseinrichtung und/oder Filter jeweils eine Einrichtung, die aus einer Matrix einzeln ansteuerbarer Elemente gebildet ist, deren Lichtdurchlässigkeit, im Fall des Filters deren spektralen Lichtdurchlässigkeit, einzeln eingestellt werden kann. Insbesondere kann somit zusätzlich zu der Lichtabstrahlfläche eine Blende geschaffen werden, deren Öffnung in Form und Größe einstellbar ist. Die Form und Größe der Blendenöffnung entspricht einem erwünschten Bereich der Lichtabstrahlfläche, von dem ausgehend Licht zur Erzeugung der Abbildung abgestrahlt werden soll, während andere Bereiche verdunkelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts, die auch als spektrale Flussdichteverteilung bezeichnet werden kann, durch Ansteuerung der Matrixelemente des Filters eingestellt werden.In particular, a device which is formed from a matrix of individually controllable elements, whose light transmittance, in the case of the filter whose spectral translucency, can be set individually, is used in particular as a dimming device and / or filter. In particular, a diaphragm can thus be created in addition to the light emitting surface whose opening can be adjusted in shape and size. The shape and size of the aperture corresponds to a desired area of the light emitting surface from which light for generating the image is to be emitted, while other areas are darkened. Alternatively or additionally, the distribution of the spectral composition of the light, which can also be referred to as a spectral flux density distribution, can be adjusted by controlling the matrix elements of the filter.

Durch eine partielle Verdunklung können Bereiche der Lichtquelle, die nicht für eine Darstellung eines Schattenwurfs benötigt werden, abgedunkelt werden. Dadurch können Reflexionen und diffus einstrahlendes Licht unterdrückt werden, die ein Messergebnis negativ beeinflussen können. Wie noch näher beschrieben wird, kann durch Einstellung der spektralen Flussdichteverteilung bereits aus einem einzigen Bild des Objekts zusätzliche Informationen bezüglich der Kantenposition und des Kantenverlaufs des Objekts gewonnen werden. Dabei kann die Kenntnis über die erzeugte spektrale Flussdichteverteilung bei der Auswertung des Bildes zur Bestimmung der Kantenposition und/oder des Kantverlaufs berücksichtigt werden.A partial obscuration can darken areas of the light source that are not needed to show a shadow cast. As a result, reflections and diffuse incident light can be suppressed, which can adversely affect a measurement result. As will be described in more detail, by adjusting the spectral flux density distribution, additional information regarding the edge position and the edge profile of the object can already be obtained from a single image of the object. In this case, the knowledge about the generated spectral flux density distribution in the evaluation of the image for determining the edge position and / or the edge course can be taken into account.

Insbesondere wird ein Verfahren zur Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf vorgeschlagen, aufweisend die Schritte:

a) Bereitstellen einer Vorrichtung, aufweisend
- - eine Lichtquelle die eine Lichtabstrahlfläche aufweist,
- - einen Objektraum, in dem ein abzubildendes Objekt anordenbar ist,
- - eine Abbildungsoptik, die im Strahlengang von Strahlung aus der Lichtquelle zur Abbildungsoptik nach der Lichtabstrahlfläche und nach dem Objektraum angeordnet ist,
- - eine Bilderfassungseinrichtung, die im Strahlengang des Lichts nach der Abbildungsoptik angeordnet ist, und mit welcher der Schattenwurf des Objektes erfassbar ist, wenn das Objekt von der Lichtquelle mit Licht bestrahlt wird,
wobei die Lichtabstrahlfläche aus Leuchtelementen zusammengesetzt ist, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind, und/oder wobei die Strahlungsflussdichte und/oder die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter veränderbar ist, sodass eine örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung des Lichts einstellbar ist,
b) Bestrahlen eines Objekts, das in dem Objektraum angeordnet ist, mit Licht einer ersten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer ersten Abbildung des Objekts und danach mit Licht einer zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer zweiten Abbildung des Objekts, wobei sich die erste Verteilung und die zweite Verteilung in zumindest einem Gebiet des Objektraumes, der neben einem Rand des Objekts liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik durchstrahlt wird, unterscheiden,
c) Aufnehmen eines Bildes oder mehrerer Bilder durch die Bilderfassungseinrichtung, wobei mit dem Bild oder jedem der Bilder Licht entsprechend einer während der Aufnahme des Bildes vorhandenen örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts erfasst werden, sodass durch das Bild oder die mehreren Bilder insgesamt zumindest die erste Abbildung des Objekts und die zweite Abbildung des Objekts erfasst werden.

In particular, a method for imaging an object by means of shadow casting is proposed, comprising the steps:

a) providing a device comprising
- a light source having a light emitting surface,
- an object space in which an object to be imaged can be arranged,
- an imaging optics arranged in the beam path of radiation from the light source to the imaging optics after the light emission surface and after the object space,
- an image capture device, which is arranged in the beam path of the light after the imaging optics, and with which the shadow cast of the object can be detected, when the object is irradiated by the light source with light,
wherein the light-emitting surface is composed of light-emitting elements which can be controlled individually or in groups, and / or wherein the radiation flux density and / or the spectral composition of the light emitted by the light-emitting surface in the direction of the object space, through one between the light-emitting surface and the object space arranged in regions individually controllable filter is variable, so that a local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition of the light is adjustable,
b) irradiating an object disposed in the object space with light of a first local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition to produce a first image of the object and then with light of a second local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition for generating a second image of the object, wherein the first distribution and the second distribution in at least one region of the object space, which is adjacent to an edge of the object and which is irradiated without shading by the object from the light toward the imaging optics,
c) taking an image or several images by the image capture device, wherein with the image or each of the images, light corresponding to a local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition present during the acquisition of the image and a corresponding shadow cast of the object are detected, at least the first image of the object and the second image of the object are captured by the image or the plurality of images in total.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass durch die erste und die zweite nacheinander verwendete Verteilung der Strahlungsflussdichte und entsprechende Erfassung der Abbildungen zusätzliche Information über die Kantenposition und den Kantenverlauf im Bild und damit auch des Objekts gewonnen wird.This method has the advantage that additional information about the edge position and the edge profile in the image and thus also of the object is obtained by the first and the second successively used distribution of the radiation flux density and corresponding detection of the images.

Vorgeschlagen wird insbesondere auch eine entsprechende Vorrichtung zur Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf, aufweisend

- eine Lichtquelle, die die eine Lichtabstrahlfläche aufweist,
- einen Objektraum, in dem ein abzubildendes Objekt anordenbar ist,
- eine Abbildungsoptik, die im Strahlengang von Strahlung aus der Lichtquelle zur Abbildungsoptik nach der Lichtabstrahlfläche und nach dem Objektraum angeordnet ist,
- eine Bilderfassungseinrichtung ,die im Strahlengang des Lichts nach der Abbildungsoptik angeordnet ist, und mit welcher der Schattenwurf des Objektes erfassbar ist, wenn das Objekt von der Lichtquelle mit Licht bestrahlt wird,
- eine Steuerungseinrichtung,

wobei die Lichtabstrahlfläche aus Leuchtelementen zusammengesetzt ist, die einzeln oder in Gruppen von der Steuerungseinrichtung steuerbar sind, und/oder wobei die Strahlungsflussdichte und/oder die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter veränderbar ist, sodass eine örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts gesteuert von der Steuerungseinrichtung einstellbar ist. Die Steuerungseinrichtung ist ausgestaltet, eine Bestrahlung eines Objekts zu steuern, das in dem Objektraum angeordnet ist, und zwar mit Licht einer ersten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer ersten Abbildung des Objekts und danach mit Licht einer zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer zweiten Abbildung des Objekts, wobei sich die erste Verteilung und die zweite Verteilung in zumindest einem Gebiet des Objektraumes, der neben einem Rand des Objekts liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik durchstrahlt wird, unterscheiden. Ferner ist die Steuerungseinrichtung ausgestaltet, das Aufnehmen eines Bildes oder mehrerer Bilder durch die Bilderfassungseinrichtung auszulösen, wobei mit dem Bild oder jedem der Bilder Licht entsprechend einer während der Aufnahme des Bildes vorhandenen örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts erfasst werden, sodass durch das Bild oder die mehreren Bilder insgesamt zumindest die erste Abbildung des Objekts und die zweite Abbildung des Objekts erfasst werden.In particular, a corresponding device is also proposed for imaging an object by means of shadows, comprising

a light source having the one light emitting surface,
an object space in which an object to be imaged can be arranged,
an imaging optics arranged in the beam path of radiation from the light source to the imaging optics after the light emission surface and after the object space,
an image capture device, which is arranged in the beam path of the light after the imaging optics, and with which the shadow cast of the object can be detected, when the object is irradiated by the light source with light,
a control device,

wherein the light-emitting surface is composed of luminous elements which are controllable individually or in groups by the control device, and / or wherein the radiation flux density and / or the spectral composition of the light radiated from the light-emitting surface in the direction of the object space, through one between the light-emitting surface and the object space arranged in areas individually controllable filter is changeable, so that a local distribution of the spectral composition of the light controlled by the control device is adjustable. The controller is configured to control irradiation of an object located in the object space with light of a first local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition to produce a first image of the object and then with light of a second spatial distribution the radiation flux density and / or the spectral composition for producing a second image of the object, wherein the first distribution and the second distribution in at least one area of the object space, which is adjacent to an edge of the object and without shading by the object from the light direction Imaging optics is irradiated, distinguish. Furthermore, the control device is designed to trigger the taking of an image or several images by the image capture device, with the image or each of the images corresponding to a light existing during the recording of the image spatial distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition and a corresponding shadow of the Object are detected so that at least the first image of the object and the second image of the object are detected by the image or the plurality of images in total.

Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltung des Verfahrens. Insbesondere kann die Abbildungsoptik der Vorrichtung eine telezentrische Abbildungsoptik sein. Ferner kann die Vorrichtung Teil eines optischen Sensors zur Koordinatenmessung sein. Zum Beispiel kann der optische Sensor an einem beweglichen Arm oder einer Pinole eines Koordinatenmessgerätes befestigt sein oder befestigt werden. Ferner kann eine Auswertungseinrichtung der Vorrichtung vorgesehen sein, die ausgestaltet ist, eine der in dieser Beschreibung beschriebenen Ausgestaltungen der Auswertung durchzuführen.Embodiments of the device will become apparent from the description of embodiment of the method. In particular, the imaging optics of the device may be a telecentric imaging optics. Furthermore, the device may be part of an optical sensor for coordinate measurement. For example, the optical sensor may be attached or attached to a movable arm or quill of a coordinate measuring machine. Furthermore, an evaluation device of the device can be provided, which is designed to carry out one of the embodiments of the evaluation described in this description.

Insbesondere enthält im Fall von mehreren Bildern jedes der mehreren Bilder, die in Schritt c) aufgenommen werden, Bildinformation von allen lichtempfindlichen Elementen, die in einem Empfangsbereich einer Lichtempfangsfläche der Bilderfassungseinrichtung liegen. Insbesondere ist der Empfangsbereich der maximal mögliche Empfangsbereich der Bilderfassungseinrichtung, das heißt es werden alle lichtempfindlichen Elemente zur Aufnahme der mehreren Bilder verwendet. Der Empfangsbereich empfängt Licht aus dem genannten Gebiet des Objektraumes und dem daneben liegenden Rand des Objekts, wobei die Bildinformation zur Bestimmung einer Position und/oder eines Verlaufs des Randes des Objekts verwendet wird, insbesondere einer Position und/oder eines Verlaufs in einem Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung und/oder in einem Koordinatensystem des Objekts. Insbesondere ist eine Auswertungseinrichtung der Vorrichtung ausgestaltet ist, die Bildinformation zur Bestimmung einer Position und/oder eines Verlaufs des Randes des Objekts zu verwenden.More specifically, in the case of multiple images, each of the plural images taken in step c) contains image information from all the photosensitive elements located in a receiving area of a light-receiving surface of the image-detecting device. In particular, the reception range is the maximum possible reception range of the image capture device, that is to say all photosensitive elements are used to receive the multiple images. The receiving area receives light from said area of the object space and the adjacent edge of the object, wherein the image information is used to determine a position and / or a course of the edge of the object, in particular a position and / or a course in a coordinate system of the image capture device and / or in a coordinate system of the object. In particular, an evaluation device of the device is designed to use the image information for determining a position and / or a course of the edge of the object.

Indem in den mehreren Bildern jeweils Bildinformation von allen lichtempfindlichen Elementen vorhanden ist, kann alle zur Verfügung stehende Information genutzt und wird bei der Bestimmung der Ränder beziehungsweise Kanten des Objekts auch dazu genutzt. Diese Nutzung schließt jedoch mit ein, dass wie noch beschrieben wird Teile der Bildinformation, die reflektierte Strahlung betreffen, eliminiert und/oder unberücksichtigt bleiben kann. Indem bei Verwendung von Beleuchtungsmustern mit dunklen örtlichen Bereichen der Strahlungsverteilung nicht nur zu den Mustern korrespondierende Bereiche der Lichtempfangsfläche der Bilderfassungseinrichtung genutzt werden, steht jedoch mehr Information für die Auswertung zur Verfügung.By having image information of all photosensitive elements in each of the plurality of images, all available information can be used and is also used to determine the edges or edges of the object. However, this use implies that as will be described, portions of the image information pertaining to reflected radiation may be eliminated and / or disregarded. By using illumination patterns with dark localized areas of radiation distribution However, not only to the patterns corresponding areas of the light-receiving surface of the image capture device are used, but more information is available for the evaluation.

Von verschiedenen Abbildungen des Objekts können Bilder erzeugt werden, die jeweils eine der Abbildungen erfassen. Alternativ kann jedoch das Bild oder zumindest eines der mehreren Bilder, das/die in Schritt c) aufgenommen wird/werden, während dem Bestrahlen des Objekts mit Licht der ersten örtlichen Verteilung und danach mit Licht der zweiten örtlichen Verteilung aufgenommen werden, sodass das Bild oder das zumindest eine der mehreren Bilder Bildinformation sowohl der ersten Abbildung des Objekts als auch der zweiten Abbildung des Objekts aufweist. Die Bildinformation kann dann (Insbesondere von einer Auswertungseinrichtung der Vorrichtung) zur Bestimmung einer Position und/oder eines Verlaufs des Randes des Objekts verwendet werden, insbesondere einer Position und/oder eines Verlaufs in einem Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung und/oder in einem Koordinatensystem des Objekts.From different images of the object images can be generated, each of which capture one of the images. Alternatively, however, the image or at least one of the multiple images taken in step c) may be captured during exposure of the object to first spatial distribution light and then to second spatial distribution light, such that the image or the at least one of the plurality of images has image information of both the first image of the object and the second image of the object. The image information can then be used (in particular by an evaluation device of the device) to determine a position and / or a course of the edge of the object, in particular a position and / or a course in a coordinate system of the image capture device and / or in a coordinate system of the object.

Wenn im Fall von monochromatischer Strahlung oder im Fall von polychromatischer Strahlung, deren spektrale Zusammensetzung nicht von der Bilderfassungseinrichtung erfasst wird, lediglich die Gesamt-Strahlungsintensität pro lichtempfindliches Element von der Bilderfassungseinrichtung erfasst wird und wenn die örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte mit der Zeit variiert wird, variiert dementsprechend auch die Reflexion von Strahlung an der Objektkante in den verschiedenen Abbildungen des Objekts. Unter Berücksichtigung der Kenntnis über die erzeugten örtlichen Verteilungen der Strahlungsflussdichte kann daher die vom Randbereich des Objekts reflektierte Strahlung Bereichen der in den Objektraum einfallenden Strahlung fernab des Randes zugeordnet werden und/oder die nahe an dem Rand vorbei in die Abbildungsoptik verlaufende Strahlung Bereichen der in den Objekttraum einfallen Strahlung nahe dem Rand zugeordnet werden.In the case of monochromatic radiation or in the case of polychromatic radiation whose spectral composition is not detected by the image capture device, only the total radiation intensity per photosensitive element is detected by the image capture device and if the spatial distribution of the radiation flux density is varied over time Accordingly, the reflection of radiation at the edge of the object in the various images of the object. Taking into account the knowledge about the generated spatial distributions of the radiation flux density, therefore, the radiation reflected from the edge region of the object can be assigned to regions of the radiation incident into the object space far away from the edge and / or the radiation passing into the imaging optical system close to the edge Object dream invade radiation near the edge.

Insbesondere kann daher bei einer Auswertung des von der Bilderfassungseinrichtung aufgenommenen Bildes oder der von der Bilderfassungseinrichtung aufgenommenen mehreren Bilder wie folgt vorgegangen werden, und zwar nicht nur im Fall der Erfassung lediglich der Gesamt-Strahlungsintensität pro lichtempfindliches Element von der Bilderfassungseinrichtung: Unter Berücksichtigung einer Kenntnis über die erzeugte erste örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte und über die erzeugte zweite örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte kann eine von einem Randbereich des Objekts reflektierte Strahlung Bereichen der in den Objektraum einfallenden Strahlung in einer ersten Entfernung zum Rand des Objektes zugeordnet werden und/oder kann an einem Rand des Objekts vorbei in die Abbildungsoptik verlaufende Strahlung Bereichen der in den Objekttraum einfallenden Strahlung in einer zweiten Entfernung zum Rand des Objektes zugeordnet wird. Insbesondere können sich die erste und die zweite Entfernung zum Rand des Objektes unterscheiden. In diesem Fall ist die erste Entfernung zum Beispiel größer als die zweite Entfernung.In particular, therefore, an evaluation of the image taken by the image capture device or the multiple images taken by the image capture device can proceed as follows, and not only in the case of detecting only the total radiation intensity per photosensitive element from the image capture device: Taking into account knowledge about the generated first local distribution of the radiation flux density and the generated second spatial distribution of the radiation flux density, a radiation reflected from an edge region of the object can be assigned to regions of the radiation incident in the object space at a first distance to the edge of the object and / or can be at an edge of the object Object passing radiation in the imaging optics areas of incident in the object dream radiation is assigned at a second distance to the edge of the object. In particular, the first and second distances to the edge of the object may differ. In this case, for example, the first distance is greater than the second distance.

Bei einer einfachen Ausgestaltung dieses Prinzips kann zum Beispiel die erste örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte derart ausgestaltet sein, dass die Strahlungsflussdichte der in den Objektraum einfallenden Strahlung zumindest in einem örtlichen Teilbereich, der neben dem Rand des Objekts liegt, mit zunehmendem Abstand zum Rand des Objekts zunimmt, insbesondere stetig zunimmt. Bei dieser Ausgestaltung ist dann die zweite örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte derart ausgestaltet, dass die Strahlungsflussdichte der in den Objektraum einfallenden Strahlung zumindest in dem örtlichen Teilbereich, der neben dem Rand des Objekts liegt, mit zunehmendem Abstand zum Rand des Objekts abnimmt, insbesondere stetig abnimmt. Unter Berücksichtigung der Kenntnis über die erste und die zweite Verteilung der Strahlungsflussdichte kann in dem aufgenommenen Bild oder in den aufgenommenen Bildern auf Strahlungsbeiträge geschlossen werden, die auf am Objekt reflektierte Strahlung zurückgehen. Wenn zum Beispiel im Bildbereich, der einer Projektion (d.h. Abbildung ohne Reflexion am Objekt) des örtlichen Teilbereichs neben dem Rand des Objekts entspricht, der im Bild festgehaltene Intensitätsverlauf nicht der stetigen Zunahme der Strahlungsflussdichte mit zunehmendem Abstand zum Rand bzw. nicht der stetigen Abnahme der Strahlungsflussdichte mit abnehmendem Rand entspricht, können auf einfache Weise auf Strahlungsreflexion am Objekt zurückzuführende Strahlungsanteile ermittelt werden und korrigiert werden.In a simple embodiment of this principle, for example, the first local distribution of the radiation flux density can be configured such that the radiation flux density of the radiation incident in the object space increases with increasing distance to the edge of the object, at least in a local subarea lying next to the edge of the object , especially steadily increasing. In this embodiment, the second local distribution of the radiation flux density is then configured such that the radiation flux density of the radiation incident in the object space decreases, in particular decreases steadily, with increasing distance to the edge of the object, at least in the local subarea lying next to the edge of the object. Taking into account the knowledge about the first and the second distribution of the radiation flux density, it is possible to conclude radiation contributions in the recorded image or in the recorded images, which reflect radiation reflected by the object. If, for example, in the image area corresponding to a projection (ie image without reflection on the object) of the local subarea adjacent to the edge of the object, the intensity trajectory captured in the image does not represent the steady increase in the radiant flux density with increasing distance to the edge or not the steady decrease of the Radiation flux density corresponds to decreasing edge, radiation components attributable to radiation reflection at the object can be easily determined and corrected.

Es können an sich bekannte Verfahren aus dem Gebiet der dreidimensionalen metrologischen Bestimmung von Objektoberflächen entsprechend angewandt werden. Dazu gehören zum Beispiel Verfahren der Bestrahlung des Objekts mit einer örtlichen Strahlungsverteilung, deren Strahlungsintensität periodisch, zum Beispiel sinusförmig, schwankt, insbesondere in einer Richtung quer zum Kantenverlauf. Kosinusförmig wird auch als sinusförmig verstanden, da sich eine Kosinusfunktion und eine Sinusfunktion lediglich um die Phase unterscheiden. Als sinusförmig und kosinusförmig wird auch eine Funktion der Strahlungsintensität vom Ort verstanden, die eine Kosinusfunktion oder eine Sinusfunktion enthält. Ein Beispiel wird noch angegeben. Um auch Kantenabschnitte zu erfassen, die in anderen Richtungen verlaufen, können weitere örtliche Strahlungsverteilungen verwendet werden und jeweils ein Bild der entsprechenden Abbildung erfasst werden, wobei die Richtung der periodischen Schwankung der Strahlungsintensität quer zu dem in anderer Richtung verlaufenden kannten Abschnitt verläuft. Es ist auch nicht zwingend erforderlich, dass die Strahlungsintensität periodisch in einer Richtung, insbesondere einer Richtung quer zum Kantenverlauf, verläuft. Sie kann auch in anderer Weise schwanken. In allen Fällen wird aber die Kenntnis über die örtliche Strahlungsverteilung, d.h. die örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte, bei der Auswertung der Kantenposition und/oder des Kantenverlaufs verwendet. Unter der örtlichen Verteilung wird insbesondere die örtliche Verteilung in einer Ebene verstanden, die quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlung auf dem Weg der Strahlung von der Lichtquelle zum Objektraum verläuft. Zum Beispiel kann die Ebene eine Querschnittsebene des Objekts sein, dessen Kanten zu bestimmen sind.It is possible to apply methods known per se from the field of three-dimensional metrological determination of object surfaces accordingly. These include, for example, methods of irradiating the object with a local radiation distribution whose radiation intensity varies periodically, for example sinusoidally, in particular in a direction transverse to the edge profile. Cosine is also understood to be sinusoidal since a cosine function and a sine function differ only by phase. Sinusoidal and cosinusoidal is also understood to mean a function of the radiation intensity from the location containing a cosine function or a sine function. An example is still given. In order to detect also edge sections which run in other directions, further local radiation distributions can be used and in each case a picture of the corresponding picture can be detected, wherein the direction of the periodic variation of the radiation intensity is transverse to the other directional known portion. It is also not absolutely necessary for the radiation intensity to run periodically in one direction, in particular one direction transverse to the edge profile. It can also fluctuate in other ways. In all cases, however, the knowledge about the local radiation distribution, ie the local distribution of the radiation flux density, is used in the evaluation of the edge position and / or the edge profile. The local distribution is understood in particular to be the spatial distribution in a plane that runs transversely to the propagation direction of the radiation on the path of the radiation from the light source to the object space. For example, the plane may be a cross-sectional plane of the object whose edges are to be determined.

Insbesondere können die Bilder (bzw. die entsprechende Bildinformation der Bilder) entsprechend den verschiedenen Abbildungen zur Bestimmung der Objektkanten aus dem Ortsraum (Signal als Funktion des Ortes auf der Bildfläche) in den Frequenzraum transformiert werden, insbesondere durch Fouriertransformation. Im Frequenzraum kann die Bildinformation bearbeitet werden. Es ist jedoch auch möglich, eine der Bearbeitung der Bildinformation im Frequenzraum entsprechende Bearbeitung im Ortsraum vorzunehmen. Für eine oder mehrere der Abbildungen, für die jeweils ein Bild aufgenommen wurde, kann dabei insbesondere eine örtliche Strahlungsverteilung verwendet werden, deren Strahlungsintensität sinusförmig vom Ort (in einer Ebene oder Fläche am Eintritt in den Objektraum) abhängt und außerdem kann für eine oder mehrere der Abbildungen eine örtliche Strahlungsverteilung verwendet werden, deren Strahlungsintensität kosinusförmig vom Ort abhängt. Zur Bestimmung der Objektkanten lässt sich aus der sinusförmigen Strahlungsverteilung und der kosinusförmigen Strahlungsverteilung eine komplexe Beleuchtungsfunktion bilden, die transformiert in den Frequenzraum eine Delta-Funktion ergibt. Im Frequenzraum kann nun das Ergebnis der Abbildungen durch Anwendung der Beleuchtungsfunktion auf die Szene (d.h. das mit der Beleuchtung beleuchtete Objekt) in einfacher Weise als mathematische Faltung der Szene mit der Beleuchtungsfunktion modelliert werden. Eine mathematische Faltung mittels einer Delta-Funktion führt im Frequenzraum lediglich zu einer Frequenzverschiebung. Daher führt die Beleuchtung sowohl mit sinusförmiger als auch mit kosinusförmiger Strahlungsintensität im Frequenzraum zu einer Frequenzverschiebung. Durch diese Beleuchtungskombination erhält man mit geringem Aufwand Bildinformation aus den Abbildungen, die einer Vergrößerung der Grenzfrequenz um bis zu einem Faktor zwei entspricht. Die Grenzfrequenz ist die Frequenz der kleinsten Objektstrukturen, die transformiert in den Frequenzraum aufgrund der Abbildung und der örtlichen Auflösung der Bilderfassungseinrichtung unmittelbar aus den Bildern der Bilderfassungseinrichtung erfassbar sind. Durch die Beleuchtung mit sowohl sinusförmig als auch kosinusförmig variierender Strahlungsflussdichte können Strukturen der Szene und damit des Objekts aufgelöst werden, die bei Transformation in den Frequenzraum jenseits der Grenzfrequenz liegen. Die Auflösungsverbesserung wirkt in derjenigen Richtung, betrachtet in einer Querschnittsebene durch den Objektraum, in der die Strahlungsflussdichte sowohl sinusförmig als auch kosinusförmig variiert wird. Daher kann durch eine Veränderung dieser Richtung, das heißt mit entsprechender Variation der Strahlungsflussdichteverteilung, auch in anderen Richtungen der Querschnittsebene eine Auflösungsverbesserung bewirkt werden. Vorzugsweise werden daher Strahlungsflussdichteverteilungen verwendet, die in zumindest zwei verschiedenen Richtungen (zum Beispiel senkrecht zu einander stehenden Richtungen) sowohl sinusförmig als auch kosinusförmig variieren.In particular, the images (or the corresponding image information of the images) corresponding to the various images for the determination of the object edges from the spatial space (signal as a function of the location on the image surface) can be transformed into the frequency domain, in particular by Fourier transformation. In the frequency space, the image information can be edited. However, it is also possible to perform a processing of the image information in the frequency space corresponding processing in the spatial space. For one or more of the images, for each of which an image has been taken, in particular a local radiation distribution can be used whose radiation intensity depends sinusoidally on the location (in a plane or area at the entrance to the object space) and can also be used for one or more of the Figures a local radiation distribution can be used, the radiation intensity cosinus depends on the location. To determine the object edges, it is possible to form a complex illumination function from the sinusoidal radiation distribution and the cosinusoidal radiation distribution, which results in a delta function transformed into the frequency domain. In frequency space, the result of the images can now be modeled by applying the illumination function to the scene (i.e., the object illuminated with the illumination) in a simple manner as a mathematical convolution of the scene with the illumination function. A mathematical convolution by means of a delta function only leads to a frequency shift in the frequency domain. Therefore, illumination with both sinusoidal and cosinusoidal radiation intensity in the frequency domain leads to a frequency shift. By this combination of illumination image information from the images is obtained with little effort, which corresponds to an increase of the cut-off frequency by up to a factor of two. The cut-off frequency is the frequency of the smallest object structures that can be detected directly from the images of the image capture device, transformed into the frequency space due to the imaging and the local resolution of the image capture device. By illuminating with both sinusoidally and cosinusively varying radiation flux density structures of the scene and thus of the object can be resolved, which lie in the frequency space beyond the cutoff frequency when transformed. The resolution enhancement acts in the direction viewed in a cross-sectional plane through the object space in which the radiation flux density is varied both sinusoidally and cosinusoidally. Therefore, a change in this direction, that is, with a corresponding variation of the radiation flux density distribution, also in other directions of the cross-sectional plane, a resolution improvement can be effected. Preferably, therefore, radiation flux density distributions are used that vary both sinusoidally and cosinusoidally in at least two different directions (for example, directions perpendicular to each other).

Allgemeiner formuliert kann mit einer Mehrzahl von Strahlungsflussdichteverteilungen, in denen die Strahlungsflussdichte in Abhängigkeit vom Ort in einer Querschnittsebene quer zum Verlauf der Strahlung durch den Objektraum sinusförmig und/oder kosinusförmig variiert, jeweils eine Abbildung erzeugt werden und von der Bilderfassungseinrichtung jeweils ein Bild erfasst werden, wobei durch eine Transformation von aus den erfassten Bildern erhaltener ortsabhängiger Bildinformation in einen Frequenzraum, eine Bearbeitung der Bildinformation im Frequenzraum (insbesondere eine Verschiebung der Bildinformation in einen anderen Frequenzbereich) und eine Rücktransformation in einen Ortsraum eine örtliche Auflösung von Strukturen des abgebildeten Objekts erhöht wird. Die Bearbeitung der Bildinformation mit dem Ergebnis, dass die Frequenzabhängigkeit der Bildinformation verändert wird (insbesondere entsprechend einer Verschiebung der Bildinformation in einen anderen Frequenzbereich) kann alternativ im Ortsraum stattfinden. Insbesondere kann aus der im Ortsraum erhaltenen Bildinformation unmittelbar eine komplexe Beleuchtungsfunktion berechnet werden, die der in den Frequenzraum transformierten Bildinformation entspricht. In beiden Fällen kann ortsabhängige Bildinformation bei verschiedenen Richtungen der sinusförmig und/oder kosinusförmig variierenden Beleuchtung miteinander kombiniert werden. Dies ermöglicht eine Auflösungsverbesserung nicht nur bezüglich einer Richtung.More generally, with a plurality of radiation flux density distributions in which the radiation flux density varies sinusoidally and / or cosinusoidally as a function of the location in a cross-sectional plane transverse to the course of the radiation through the object space, an image is respectively generated and an image is acquired by the image capture device, wherein a spatial resolution of structures of the imaged object is increased by a transformation of location-dependent image information obtained from the acquired images into a frequency space, a processing of the image information in the frequency space (in particular a shift of the image information to another frequency range) and a back transformation into a spatial space. The processing of the image information with the result that the frequency dependency of the image information is changed (in particular corresponding to a shift of the image information to another frequency range) may alternatively take place in the spatial domain. In particular, a complex illumination function, which corresponds to the image information transformed into the frequency domain, can be calculated directly from the image information obtained in the spatial domain. In both cases, location-dependent image information can be combined with one another in different directions of the sinusoidally and / or cosinusively varying illumination. This allows for resolution enhancement not just in one direction.

Derartige Auswertung von Bildern mit sinusförmig und kosinusförmig variierender Beleuchtung mit Transformation der Bildinformation aus dem Ortsraum in den Frequenzraum, Bearbeitung der Bildinformation in dem Frequenzraum und Rücktransformation in den Ortsraum zum Zweck der Steigerung der örtlichen Auflösung ist aus dem Gebiet der Mikroskopie grundsätzlich bekannt. Zum Beispiel beschreibt US 5,671,085 in den Spalten 23 bis 25 ein solches Verfahren.Such evaluation of images with sinusoidally and cosinusively varying illumination with transformation of the image information from the spatial domain into the frequency domain, processing of the image information in the frequency domain and back transformation into the spatial domain for the purpose of increasing the local resolution is from the field of Microscopy basically known. For example, describes US 5,671,085 in columns 23 to 25 such a process.

Insbesondere kann aus Bildern, mit denen Abbildungen bei zumindest zwei verschiedenen örtlichen Verteilungen der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung und jeweils ein entsprechender Schattenwurf des Objekts erfasst werden, d.h. zumindest zwei verschiedene Abbildung des Objekts erfasst werden, Information darüber ermittelt werden, welcher Teil des Lichts direkt, ohne Reflexion an dem Objekt, durch die Abbildungsoptik zu der Bilderfassungseinrichtung gelangt ist und welcher Teil des Lichts indirekt, mit einer oder zumindest einer Reflexion an dem Objekt, durch die Abbildungsoptik zu der Bilderfassungseinrichtung gelangt ist. Insbesondere kann jede Abbildung des Objekts durch ein separates Bild erfasst werden. Es wird bevorzugt, diese Information nicht aus lediglich zwei Bildern, sondern aus einer Vielzahl von Bildern zu ermitteln. In der Praxis können zum Beispiel 100 verschiedene Beleuchtungsmuster erzeugt werden und jeweils ein Bild bei Nutzung eines der Beleuchtungsmuster erzeugt werden.In particular, images may be acquired from at least two different spatial distributions of the radiation flux density and / or the spectral composition and a respective shadow cast of the object, i. At least two different imaging of the object are detected, information about which part of the light has passed directly through the imaging optics to the image capture device without reflection on the object and which part of the light is indirect, with or at least one reflection on the object , has passed through the imaging optics to the image capture device. In particular, each image of the object can be captured by a separate image. It is preferred not to determine this information from only two images, but from a plurality of images. In practice, for example, 100 different illumination patterns may be generated and one image generated using one of the illumination patterns.

Das folgende bezieht sich auf zumindest zwei Bilder: Wenn nacheinander in den zumindest zwei unterschiedlichen und nicht konstanten örtlichen Verteilungen der Strahlungsflussdichte

- von einem ersten Ort oder örtlichen Bereich (insbesondere Ort oder örtlichen Bereich der in den Objektraum einfallenden Strahlung) Strahlung unterschiedlich großer Strahlungsflussdichte ausgeht und
- von einem zweiten Ort oder örtlichen Bereich (insbesondere Ort oder örtlichen Bereich der in den Objektraum einfallenden Strahlung) Strahlung unterschiedlich großer Strahlungsflussdichte ausgeht, die sich in jeder der StrahlungsflussdichteVerteilungen von der Strahlungsflussdichte an dem ersten Ort oder in dem ersten örtlichen Bereich unterscheidet,

dann können am Objekt reflektierte und nicht am Objekt reflektierte, direkte Strahlung unterschieden werden. Beispielsweise wenn von einem ersten Ort unmittelbar neben dem Rand des Objekts ausgehende Strahlung in der ersten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte eine kleinere Strahlungsflussdichte hat als in der zweiten örtlichen Verteilung und wenn von einem zweiten Ort, der weiter entfernt von dem Rand des Objekts liegt als der erste Ort, ausgehende Strahlung in der ersten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte eine größere Strahlungsflussdichte hat als in der zweiten örtlichen Verteilung, dann ist diese Unterscheidung der reflektierten Strahlung und der direkten Strahlung möglich.The following refers to at least two images: when successively in the at least two different and non-constant local distributions of the radiation flux density

- emanating from a first location or local area (in particular location or local area of the incident radiation in the object space) radiation of different sizes radiant flux density and
radiation of different size radiant flux density emanating from a second location or local area (in particular location or local area of the radiation incident in the object space) which differs in each of the radiant flux density distributions from the radiation flux density at the first location or in the first local area,

then it is possible to distinguish between direct and non-reflected direct radiation at the object. For example, when radiation emanating from a first location immediately adjacent to the edge of the object has a smaller radiation flux density in the first local distribution of the radiation flux density than in the second local distribution and if from a second location farther from the edge of the object than the first If outgoing radiation in the first local distribution of the radiation flux density has a larger radiation flux density than in the second local distribution, then this discrimination of the reflected radiation and the direct radiation is possible.

Die Grundidee einer anderen Art der Trennung von reflektierter und direkter Strahlung wird anhand eines Beispiels erläutert: Die auf die Szene einfallende Beleuchtung kann entsprechend einer zweidimensionalen Matrix in Matrix- bzw. Flächenelemente unterteilt werden. Wenn nun die Szene jeweils ausgehend von einem einzigen Matrixelement beleuchtet wird und das entsprechende Bild aufgenommen wird, kann auf einfache Weise direktes und indirektes Licht unterschieden werden. Zum Beispiel kann entschieden werden, dass Licht mit einer Lichtintensität unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes indirektes, reflektiertes Licht ist, und umgekehrt. Wegen der hohen Anzahl an erforderlichen Bildern ist diese Vorgehensweise aber nicht praktikabel.The basic idea of another way of separating reflected and direct radiation is explained by means of an example: The illumination incident on the scene can be subdivided into matrix elements in accordance with a two-dimensional matrix. If now the scene is illuminated in each case on the basis of a single matrix element and the corresponding image is taken, direct and indirect light can be distinguished in a simple manner. For example, it may be decided that light having a light intensity below a predetermined threshold is indirect, reflected light, and vice versa. Because of the high number of images required, this approach is not practical.

Es sind intelligentere Beleuchtungsmuster möglich, die ebenfalls Information darüber enthalten, welches Licht direkt und welches Licht indirekt zu der Bilderfassungseinrichtung gelangt ist. Zum Beispiel kann eine Beleuchtung mit schachbrettartigen Mustern erfolgen. In den Flächen, die den weißen Feldern des Schachbretts entsprechen, wird Licht auf die Szene eingestrahlt, in den schwarzen Feldern nicht. Größe und Position der schachbrettartigen Muster kann variiert werden und jeweils ein entsprechendes Beleuchtungsmuster auf die Szene eingestrahlt werden. Eine Weiterbildung schachbrettartiger Beleuchtungsmuster ist die Unterteilung der Lichtabstrahlfläche oder der Fläche am Eintritt des Lichts in den Objektraum in eine Mehrzahl von blockförmigen Bereichen, zum Beispiel in die Blöcke einer Schachbrettstruktur. Insbesondere kann jeder der Blöcke gleich groß sein, sodass sich in jedem Block eine gleiche Anzahl von Matrixelementen der gesamten Beleuchtungsmatrix befindet. Ferner entspricht jedes Matrixelement in jedem Block einem Matrixelement in jedem anderen Block, das sich in dem jeweiligen Block an derselben Position in Bezug auf einen Bezugspunkt des Blocks befindet. Zum Beispiel kann in jedem Block ein Koordinatensystem definiert werden, das beispielsweise in der Außenecke des Blocks seinen Ursprung hat, die in dem Block - betrachtet in einer Draufsicht auf die Beleuchtungsmatrix - links und oben liegt. Zum Beispiel können die Matrixelemente in jedem Block eindeutig durch eine Zeilennummer und eine Spaltennummer definiert werden, die sich auf den Block beziehen. In allen Blöcken können nun jeweils zur Erzeugung eines Beleuchtungsmusters erste einander entsprechende Matrixelemente aktiv sein, das heißt Licht erzeugen, und zweite einander entsprechende Matrixelemente inaktiv sein, das heißt kein Licht erzeugen. Insbesondere kann zur Erzeugung jeweils eines Beleuchtungsmusters lediglich ein einziges Matrixelemente in jedem Block aktiv sein. In den verschiedenen Beleuchtungsmustern ist aber jeweils ein anderes Matrixelement in jedem Block aktiv. Dies hat den Vorteil, dass die aktiven Matrixelemente in allen Beleuchtungsmustern einen Abstand zueinander aufweisen, der so groß ist wie die Diagonale durch einen Block. Von den Matrixelementen ausgehende Strahlung, die an dem Messobjekt reflektiert wird, kann daher gut von direkter Strahlung unterschieden werden.Smarter illumination patterns are possible, which also contain information about which light came directly and which light came indirectly to the image capture device. For example, lighting can be done with checkered patterns. In the areas corresponding to the white fields of the chessboard, light is irradiated on the scene, not in the black fields. The size and position of the checkerboard patterns can be varied and a respective illumination pattern can be irradiated onto the scene. A development of checker-like illumination patterns is the subdivision of the light emission surface or the surface at the entrance of the light into the object space in a plurality of block-shaped areas, for example in the blocks of a checkerboard structure. In particular, each of the blocks may be equal in size so that there is an equal number of matrix elements of the entire illumination matrix in each block. Further, each matrix element in each block corresponds to a matrix element in each other block located in the respective block at the same position with respect to a reference point of the block. For example, in each block, a coordinate system may be defined which originates, for example, in the outer corner of the block lying in the block on the left and top as viewed in a plan view of the illumination matrix. For example, the matrix elements in each block may be uniquely defined by a line number and a column number relating to the block. In each block, first mutually corresponding matrix elements can be active, that is to say generate light, and second corresponding matrix elements can be inactive, that is, generate no light, in each case for producing an illumination pattern. In particular, only one single matrix element in each block can be active for generating a respective illumination pattern. In the different illumination patterns, however, a different matrix element is active in each block. This has the advantage that the active matrix elements in all illumination patterns are at a distance from each other that is as large as the one Diagonal through a block. Therefore, radiation emanating from the matrix elements, which is reflected at the measurement object, can be well distinguished from direct radiation.

Mit Hilfe geeigneter mathematischer Verfahren, insbesondere Modellrechnungen, kann bei geeigneten Beleuchtungsmustern der gesamte Prozess der Übertragung des Lichts von der Beleuchtungseinrichtung zur Bilderfassungseinrichtung berechnet werden, das heißt insbesondere modelliert werden. Mathematisch kann daher auch von einer Übertragung und insbesondere von einer Übertragungsfunktion gesprochen werden. Bei der Modellrechnung wird die tatsächliche Lichtübertragung nur annähernd richtig berechnet, ergibt aber Information über die Trennung von direkter und indirekter Übertragung.With the aid of suitable mathematical methods, in particular model calculations, the entire process of the transmission of the light from the illumination device to the image capture device can be calculated with suitable illumination patterns, that is, in particular, modeled. Mathematically, therefore, it is also possible to speak of a transmission and in particular of a transmission function. In the model calculation, the actual light transmission is calculated only approximately correct, but gives information about the separation of direct and indirect transmission.

In der Veröffentlichung „Dual Photography“ von Pradeep Sen et al., veröffentlicht auf der Konferenz für Computergrafik in Los Angeles, USA im Jahr 2005 von SIGGRAPH (Special Interest Group on computer GRAPHics and interactive techniques), insbesondere zu 5 der Veröffentlichung, werden Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungsmustern beschrieben, die mit wenigen Beleuchtungsmustern auskommen.In the publication "Dual Photography" by Pradeep Sen et al., Published at the Computer Graphics Graphics Conference in Los Angeles, USA in 2005 by SIGGRAPH (Special Interest Group on computers GRAPHICS and INTERACTIVE TECHNIQUES), in particular 5 In the publication, methods are described for the generation of illumination patterns that manage with few illumination patterns.

Allgemein formuliert wird durch Auswertung von mehreren Bildern, die in Schritt c) aufgenommen werden und die zumindest der ersten und der zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte zur Erzeugung zumindest der ersten und der zweiten Abbildung des Objekts entsprechen, indirekt übertragenes Licht, das über zumindest eine Reflexion an dem Objekt von der Beleuchtungseinrichtung zur Bilderfassungseinrichtung übertragen wurde, ermittelt und zumindest dem indirekt übertragenen Licht entsprechende Bildinformation teilweise aus zumindest einem der mehreren Bilder oder der gesamten Bildinformation entfernt und/oder nicht oder nur teilweise bei einer Bestimmung eines Randes oder einer Form des Objekts berücksichtigt. Insbesondere wird dabei das Vorwissen, das heißt die Kenntnis, über das jeweils verwendete Beleuchtungsmuster genutzt.In general terms, by evaluating a plurality of images taken in step c) and corresponding to at least the first and second spatial distribution of the radiation flux density to produce at least the first and second images of the object, indirectly transmitted light is transmitted via at least one reflection has been transmitted to the object from the illumination device to the image capture device, determined and at least partially removed from the at least indirectly transmitted light image information from at least one of the plurality of images or the entire image information and / or not or only partially taken into account in a determination of an edge or a shape of the object , In particular, the prior knowledge, that is to say the knowledge, is used via the respectively used illumination pattern.

Ein Beispiel für eine mathematische Modellierung und Eliminierung reflektierten Lichts ist in „A Theory of Inverse Light Transport“ von Steven M. Seitz et al., veröffentlicht in Proceedings of the Tenth IEEE International Conference on Computer Vision, 2005 , beschrieben. Die Veröffentlichung betrifft zwar den Fall, dass eine Szene beleuchtet wird und von einer Kamera ein Bild der reflektierten Strahlung aufgenommen wird. Es findet daher mindestens einer Reflexion statt und das an einem Ort reflektierte Licht wird als direktes Licht bezeichnet. Dagegen betrifft die vorliegende Erfindung den Fall, dass das direkte Licht keiner Reflexion unterliegt. Die Vorgehensweise, die in der Veröffentlichung beschrieben ist, lässt sich jedoch auf den Fall der vorliegenden Erfindung übertragen. Insbesondere lässt sich ebenfalls ein linearer Operator definieren, der das Lichtfeld bzw. die Strahlungsflussdichteverteilung, welches bzw. welche lediglich direkte Strahlung an der Eintrittsebene der Bilderfassungseinrichtung enthält, dem Lichtfeld bzw. die Strahlungsflussdichteverteilung stellenweise zuordnet (in der Veröffentlichung als „mapping“ bezeichnet), welches bzw. welche sowohl direkte Strahlung als auch indirekte Strahlung an der Eintrittsebene der Bilderfassungseinrichtung enthält. In der ansonsten gleichen Weise wie es in der Veröffentlichung beschrieben ist, lässt sich somit die indirekte Strahlung eliminieren.An example of mathematical modeling and elimination of reflected light is in "A Theory of Inverse Light Transport" by Steven M. Seitz et al., Published in Proceedings of the Tenth IEEE International Conference on Computer Vision, 2005 , described. Although the publication relates to the case where a scene is illuminated and a picture of the reflected radiation is taken by a camera. Therefore, at least one reflection takes place and the light reflected in one place is called direct light. In contrast, the present invention relates to the case that the direct light is not subject to reflection. However, the procedure described in the publication can be applied to the case of the present invention. In particular, it is likewise possible to define a linear operator which locally assigns the light field or the radiation flux density distribution which contains only direct radiation at the entrance level of the image capture device to the light field or the radiation flux density distribution (referred to in the publication as "mapping"), which contains both direct radiation and indirect radiation at the entrance level of the image capture device. In the otherwise same manner as described in the publication, thus the indirect radiation can be eliminated.

Zuvor wurden Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, bei denen das Objekt mit Licht einer ersten und einer zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung jeweils einer Abbildung des Objekts bestrahlt wird. Dabei kann zwar die spektrale Zusammensetzung des Lichts variieren. Dies ist jedoch nicht notwendig. Über die auftretenden Reflexionen von Licht wird Information dadurch erhalten, dass sich die Verteilungen der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung des Lichts in zumindest einem Gebiet des Objektraumes, der neben einem Rand des Objekts liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik durchstrahlt wird, unterscheiden.Previously, methods and devices have been described in which the object is irradiated with light of a first and a second spatial distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition for generating a respective image of the object. Although the spectral composition of the light can vary. This is not necessary. Information about the occurring reflections of light is obtained by distributing the distributions of the radiation flux density and / or the spectral composition of the light in at least one region of the object space which is adjacent to an edge of the object and without shading by the object from the light direction Imaging optics is irradiated, distinguish.

Im Folgenden wird auf eine Lösung eingegangen, die auf demselben Grundprinzip der Beschaffung dieser Information beruht, jedoch mit einer einzigen Abbildung auskommen kann, bei der eine einzige, zeitlich konstante Beleuchtung der Szene stattfinden kann. Dies schließt jedoch nicht aus, dass eine zeitlich nicht konstante Beleuchtung der Szene stattfindet und entsprechend mehr als eine Abbildung des Objekts erzeugt wird. Dadurch kann der Informationsgehalt noch erhöht werden.The following is a solution based on the same basic principle of obtaining this information, but can get along with a single image in which a single, timely illumination of the scene can take place. However, this does not exclude that a temporally not constant illumination of the scene takes place and correspondingly more than one image of the object is generated. As a result, the information content can be increased.

Die Lösung beruht auf dem Grundgedanken, dass die Beleuchtung Strahlung mit unterschiedlichen spektralen Anteilen enthält. Es sind zumindest zwei verschiedene spektrale Anteile vorhanden, das heißt die Gesamtstrahlung setzt sich zumindest aus einem Strahlungsanteil mit einer ersten Wellenlänge und einem Strahlungsanteil mit einer zweiten Wellenlänge zusammen. Es ist auch möglich, dass die Gesamtstrahlung zumindest einen Strahlungsanteil enthält, der innerhalb eines Wellenlängenbereichs Strahlung jeder Wellenlänge des Bereichs aufweist. Jedoch variiert die Wellenlänge abhängig vom Ort, d.h. an zumindest zwei verschiedenen Orten der Strahlungsverteilung in der Eintrittsfläche des Objektraums ist die spektrale Zusammensetzung der Strahlung verschieden. Zum Beispiel kann an einem ersten Ort Strahlung mit einer ersten Wellenlänge (oder in einem ersten Wellenlängenbereich liegende Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen) in den Objektraum eintreten und an einem zweiten Ort Strahlung einer zweiten Wellenlänge (oder in einem zweiten Wellenlängenbereich liegende Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen) in den Objektraum eintreten. Unter einer spektralen Zusammensetzung wird daher auch verstanden, dass sich am jeweiligen Ort ausschließlich Strahlung einer bestimmten Wellenlänge ausbreitet. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Wellenlänge mit dem Ort des Eintritts in den Objektraum, d.h. zumindest in einem Teilbereich der Eintrittsfläche, kontinuierlich ändern, wie es zum Beispiel bei der Auffächerung von weißem Licht mittels eines Prismas erreicht werden kann. Allerdings wird die spektrale Strahlungsverteilung unter Verwendung einer Lichtquelle erzeugt, die eine Lichtabstrahlfläche aufweist, welche aus Leuchtelementen zusammengesetzt ist, und/oder wird die spektrale Strahlungsverteilung durch einen örtlich individuell ansteuerbaren Filter eingestellt.The solution is based on the idea that the illumination contains radiation with different spectral components. At least two different spectral components are present, that is to say the total radiation is composed of at least one radiation component having a first wavelength and a radiation component having a second wavelength. It is also possible for the total radiation to contain at least one radiation component which has radiation of any wavelength of the range within a wavelength range. However, the wavelength varies depending on the location, ie, at least two different locations of the radiation distribution in the entrance surface of the object space, the spectral composition of the radiation is different. For example, at a first location, radiation having a first wavelength (or Radiation in a first wavelength range with different wavelengths) enter the object space and at a second location radiation of a second wavelength (or radiation in a second wavelength range with different wavelengths) enter the object space. Therefore, a spectral composition is also understood to mean that exclusively radiation of a specific wavelength propagates at the respective location. Alternatively or additionally, the wavelength can change continuously with the location of entry into the object space, ie at least in a partial area of the entrance area, as can be achieved, for example, in the fanning out of white light by means of a prism. However, the spectral radiation distribution is generated using a light source having a light emitting surface composed of light emitting elements, and / or the spectral radiation distribution is adjusted by a locally individually controllable filter.

In diesem Sinne verändert sich die spektrale Zusammensetzung der in den Objekttraum einfallen Strahlung in einer Richtung der Eintrittsfläche des Objektraums, die quer zum Verlauf eines Randes des abzubildenden Objekts verläuft. Dadurch wird erreicht, dass Strahlung verschiedener spektraler Zusammensetzung, sofern überhaupt eine Reflexion stattfindet, an unterschiedlichen Orten des Objekts in Richtung der Bilderfassungseinrichtung reflektiert wird. Da bei der einmaligen Reflexion an dem Objekt ähnlich wie bei einem Spiegel bezüglich einer Achse eine Richtungsumkehr im Spiegelbild bewirkt wird, kann aus dem örtlichen Verlauf der spektralen Zusammensetzung der reflektierten Strahlung erkannt werden, dass es sich um reflektierte Strahlung handelt. Bei der Unterscheidung zwischen am Objekt reflektierter Strahlung und nicht am Objekt reflektierter Strahlung muss aber nicht der Effekt der Richtungsumkehr der spektralen Zusammensetzung des Lichts berücksichtigt werden. Insbesondere kann am Objekt reflektierte Strahlung auch dadurch ermittelt werden, dass in Kenntnis der örtlichen spektralen Verteilung des Lichts am Ort des Eintritts in den Objektraum diejenige Wellenlänge oder Frequenz des Lichts ermittelt wird, welche unmittelbar neben dem Rand des Objekts in den Objektraum eintritt. Wenn im Bild nun im Bereich des Abbildes des Randes Licht anderer Wellenlänge oder Frequenz detektiert wird, kann dieses Licht als reflektiertes Licht ermittelt werden.In this sense, the spectral composition of the incident in the object dream radiation changes in a direction of the entrance surface of the object space, which runs transversely to the course of an edge of the object to be imaged. This ensures that radiation of different spectral composition, if any reflection takes place, is reflected at different locations of the object in the direction of the image capture device. Since, in the case of a single reflection on the object, a direction reversal in the mirror image is effected in a manner similar to a mirror with respect to an axis, it can be recognized from the local profile of the spectral composition of the reflected radiation that it is reflected radiation. When distinguishing between radiation reflected by the object and radiation not reflected by the object, the effect of reversing the direction of the spectral composition of the light need not be taken into account. In particular, radiation reflected at the object can also be determined by ascertaining, with knowledge of the local spectral distribution of the light at the point of entry into the object space, that wavelength or frequency of the light which enters the object space immediately adjacent to the edge of the object. If light of another wavelength or frequency is detected in the image in the image of the edge, this light can be detected as reflected light.

Insbesondere kann die so erkannte reflektierte Strahlung aus dem Bild eliminiert werden und/oder nicht für die Bestimmung des Kantverlaufs des Objekts verwendet werden.In particular, the reflected radiation thus detected can be eliminated from the image and / or not used for the determination of the edge course of the object.

Insbesondere wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zur Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf, aufweisend die Schritte:

a) Bereitstellen einer Vorrichtung, aufweisend
- - eine Lichtquelle, die eine Lichtabstrahlfläche aufweist,
- - einen Objektraum, in dem ein abzubildendes Objekt anordenbar ist,
- - eine Abbildungsoptik, die im Strahlengang von Strahlung aus der Lichtquelle zur Abbildungsoptik nach der Lichtabstrahlfläche und nach dem Objektraum angeordnet ist,
- - eine Bilderfassungseinrichtung, die im Strahlengang des Lichts nach der Abbildungsoptik angeordnet ist, und mit welcher der Schattenwurf des Objektes erfassbar ist, wenn das Objekt von der Lichtquelle mit Licht bestrahlt wird,
wobei die Lichtabstrahlfläche aus Leuchtelementen zusammengesetzt ist, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind, sodass eine örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts einstellbar ist, und/oder wobei die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter veränderbar ist, sodass eine örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts einstellbar ist,
b) Bestrahlen eines Objekts, das in dem Objektraum angeordnet ist, mit Licht einer örtlichen Verteilung der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer Abbildung des Objekts, wobei sich die spektrale Zusammensetzung in zumindest einem Gebiet des Objektraumes, der neben einem Rand des Objekts liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik durchstrahlt wird, mit zunehmendem Abstand zu dem Rand (sprungartig und/oder kontinuierlich) verändert,
c) Aufnehmen zumindest eines Bildes durch die Bilderfassungseinrichtung, wobei mit dem Bild Licht entsprechend der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts erfasst werden, sodass durch das Bild die Abbildung des Objekts erfasst wird.

In particular, it is proposed: A method for imaging an object by means of shadow casting, comprising the steps:

a) providing a device comprising
- a light source having a light emitting surface,
- an object space in which an object to be imaged can be arranged,
- - an imaging optics arranged in the beam path of radiation from the light source to the imaging optics after the light emission surface and after the object space,
- an image capture device, which is arranged in the beam path of the light after the imaging optics, and with which the shadow cast of the object can be detected, when the object is irradiated by the light source with light,
wherein the light emitting surface is composed of luminous elements which are individually or in groups controllable, so that a spatial distribution of the spectral composition of the light is adjustable, and / or wherein the spectral composition of the light emitted by the light emitting surface in the direction of the object space, through a filter which can be controlled individually in areas between the light emission surface and the object space is variable so that a local distribution of the spectral composition of the light can be set,
b) irradiating an object, which is arranged in the object space, with light of a local distribution of the spectral composition to produce an image of the object, wherein the spectral composition in at least one area of the object space, which is adjacent to an edge of the object and without Shading by the object is irradiated by the light in the direction of imaging optics, with increasing distance to the edge (abruptly and / or continuously) changed,
c) taking at least one image by the image capture device, wherein with the image light corresponding to the spectral composition and a corresponding shadow of the object are detected so that the image of the object is detected by the image.

Ferner wird eine entsprechende Vorrichtung zur Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf vorgeschlagen, aufweisend

- eine Lichtquelle, die die eine Lichtabstrahlfläche aufweist,
- einen Objektraum, in dem ein abzubildendes Objekt anordenbar ist,
- eine Abbildungsoptik, die im Strahlengang von Strahlung aus der Lichtquelle zur Abbildungsoptik nach der Lichtabstrahlfläche und nach dem Objektraum angeordnet ist,
- eine Bilderfassungseinrichtung, die im Strahlengang des Lichts nach der Abbildungsoptik angeordnet ist, und mit welcher der Schattenwurf des Objektes erfassbar ist, wenn das Objekt von der Lichtquelle mit Licht bestrahlt wird,
- eine Steuerungseinrichtung,

wobei die Lichtabstrahlfläche aus Leuchtelementen zusammengesetzt ist, die einzeln oder in Gruppen von der Steuerungseinrichtung steuerbar sind, sodass eine örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts gesteuert von der Steuerungseinrichtung einstellbar ist, und/oder wobei die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter veränderbar ist, sodass eine örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts gesteuert von der Steuerungseinrichtung einstellbar ist. Die Steuerungseinrichtung ist ausgestaltet, eine Bestrahlung eines Objekts zu steuern, das in dem Objektraum angeordnet ist, und zwar mit Licht einer örtlichen Verteilung der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer Abbildung des Objekts, wobei sich die spektrale Zusammensetzung in zumindest einem Gebiet des Objektraumes, der neben einem Rand des Objekts liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik durchstrahlt wird, mit zunehmendem Abstand zu dem Rand (sprungartig und/oder kontinuierlich) verändert. Die Steuerungseinrichtung ist ferner ausgestaltet, das Aufnehmen zumindest eines Bildes durch die Bilderfassungseinrichtung auszulösen, wobei mit dem Bild Licht entsprechend der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts erfasst werden, sodass durch das Bild die Abbildung des Objekts erfasst wird.Furthermore, a corresponding device for imaging an object by means of shadows is proposed, comprising

wherein the light emitting surface is composed of luminous elements which are individually or in groups controllable by the control device, so that a spatial distribution of the spectral composition of the light controlled by the control device is adjustable, and / or wherein the spectral composition of the light emitted by the light emitting surface in Direction of the object space is radiated, by a between the light emitting surface and the object space arranged in areas individually controllable filter is changeable, so that a local distribution of the spectral composition of the light controlled by the control device is adjustable. The control device is configured to control an irradiation of an object, which is arranged in the object space, with light of a local distribution of the spectral composition to produce an image of the object, wherein the spectral composition in at least one area of the object space adjacent to an edge of the object is located and without radiation through the object of the light is irradiated towards the imaging optics, with increasing distance to the edge (abruptly and / or continuously) changed. The control device is further configured to trigger the taking of at least one image by the image capture device, whereby the image acquires light corresponding to the spectral composition and a corresponding shadow cast of the object so that the image of the object is detected by the image.

Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltung des Verfahrens. Insbesondere kann die Abbildungsoptik der Vorrichtung eine telezentrische Abbildungsoptik sein. Ferner kann die Vorrichtung Teil eines optischen Sensors zur Koordinatenmessung sein. Zum Beispiel kann der optische Sensor an einem beweglichen Arm oder einer Pinole eines Koordinatenmessgerätes befestigt sein oder befestigt werden.Embodiments of the device will become apparent from the description of embodiment of the method. In particular, the imaging optics of the device may be a telecentric imaging optics. Furthermore, the device may be part of an optical sensor for coordinate measurement. For example, the optical sensor may be attached or attached to a movable arm or quill of a coordinate measuring machine.

Wenn das Objekt eine Mehrzahl von Randabschnitten hat, die in unterschiedliche Richtungen verlaufen, verändert sich die spektrale Zusammensetzung des Lichts vorzugsweise in jedem Gebiet des Objektraumes, der neben einem Rand des Objekts liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik durchstrahlt wird, mit zunehmendem Abstand zu dem Rand. Dies bedeutet, dass es in unterschiedlichen Bereichen der Strahlungsverteilung verschiedene Richtungen gibt, in denen sich die spektrale Zusammensetzung des Lichts ändert. Die Strahlungsverteilung kann daher an das konkret zu vermessende Objekt angepasst sein. Zum Beispiel durch Vorkenntnisse über die Form und Position des Objekts kann eine an das Objekt angepasste Strahlungsverteilung erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch Auswertung einer ersten Abbildung die Form und Position des Objekts im Objektraum ermittelt werden und daraus die an das Objekt angepasste Strahlungsverteilung ermittelt werden.If the object has a plurality of edge portions which extend in different directions, the spectral composition of the light preferably changes in each area of the object space which is adjacent to an edge of the object and which is irradiated without shading by the object from the light to the imaging optics , with increasing distance to the edge. This means that in different areas of the radiation distribution there are different directions in which the spectral composition of the light changes. The radiation distribution can therefore be adapted to the concrete object to be measured. For example, by prior knowledge of the shape and position of the object, a radiation distribution adapted to the object can be generated. Alternatively or additionally, by evaluating a first image, the shape and position of the object in the object space can be determined and from this the radiation distribution adapted to the object can be determined.

Optional kann die spektrale Strahlungsverteilung durch verschiedene nacheinander angewendete Beleuchtungen erzeugt werden. Zum Beispiel kann zunächst mit Licht einer ersten Wellenlänge beleuchtet werden und dann mit Licht einer zweiten Wellenlänge beleuchtet werden, wobei das Licht der ersten Wellenlänge dichter am Rand des Objekts vorbei in Richtung Abbildungsoptik gestrahlt wird als das Licht der zweiten Wellenlänge. Diese verschiedenen Abbildungen können von einem einzigen Bild oder jeweils einem Bild erfasst werden. Diese Vorgehensweise kann mit Licht von mehr als zwei Wellenlängen entsprechend angewendet werden, das heißt es wird jeweils mit Licht einer Wellenlänge bestrahlt. Es ist auch möglich, bei der ersten und/oder zweiten und/oder einer weiteren Beleuchtung nicht nur Licht einer einzigen Wellenlänge zu verwenden. Die verschiedenen Beleuchtungen müssen sich lediglich insgesamt zu der gewünschten spektralen Strahlungsverteilung ergänzen. Nicht nur im Fall der genannten spektralen Strahlungsverteilungen können verschiedene Beleuchtungen des Objekts so schnell nacheinander vorgenommen werden, dass Personen im Bereich der Vorrichtung die Veränderung der Beleuchtung nicht oder nur bei hoher Aufmerksamkeit wahrnehmen können. Der Wechsel der Beleuchtung fällt daher nicht störend auf.Optionally, the spectral radiation distribution may be generated by various successively applied illuminations. For example, first light may be illuminated with light of a first wavelength and then illuminated with light of a second wavelength, wherein the light of the first wavelength is irradiated closer to the edge of the object in the direction of imaging optics than the light of the second wavelength. These different images can be captured by a single image or one image at a time. This procedure can be applied correspondingly with light of more than two wavelengths, that is, in each case irradiated with light of one wavelength. It is also possible to use not only light of a single wavelength in the first and / or second and / or further illumination. The different illuminations only have to complement each other to the desired spectral radiation distribution. Not only in the case of the aforementioned spectral radiation distributions, different illuminations of the object can be made so fast one behind the other that persons in the area of the device can not perceive the change of the illumination or only with high attention. The change of lighting is therefore not disturbing.

In allen in dieser Beschreibung genannten Fällen der Bestimmung des Randes bzw. der Kante oder Kanten des Objekts kann eine Rekonstruktion des Objekts aus dem aufgenommenen Bild oder den aufgenommenen Bildern stattfinden, d.h. die Form des Objekts wird daraus ermittelt.In all cases of determining the edge or edge or edges of the object mentioned in this description, a reconstruction of the object can take place from the recorded image or images, i. the shape of the object is determined from this.

Alternativ oder zusätzlich zu den oben beschriebenen Verfahren kann die Lichtquelle als optische Anzeigevorrichtung (insbesondere in der Art eines Bildschirms) verwendet werden, bevor, während und/oder nachdem das Objekt im Objektraum angeordnet ist. Dabei kann die Lichtquelle so angesteuert werden, zum Beispiel von der Steuerungseinrichtung der Vorrichtung, dass die dargestellte Information an der Eintrittsfläche des Objektraums erkennbar ist. Zum Beispiel kann sich am Eintritt des Objektraums ein transparenter Träger zum Tragen und/oder Anlegen des Objekts befinden, der die zur Darstellung der optisch anzuzeigenden Information erzeugten Strahlung passieren lässt und wie die Oberfläche eines Bildschirms wirkt. Zur Darstellung der anzuzeigenden Information kann auch, soweit vorhanden, der oben beschriebene Filter in Kombination mit der Lichtquelle verwendet werden.Alternatively or in addition to the methods described above, the light source can be used as an optical display device (in particular in the form of a screen) before, during and / or after the object is arranged in the object space. In this case, the light source can be controlled, for example, by the control device of the device that the illustrated Information on the entrance surface of the object space is recognizable. For example, at the entrance of the object space there may be a transparent support for carrying and / or applying the object, which passes the radiation generated for displaying the information to be displayed optically and how the surface of a screen acts. In order to display the information to be displayed, the filter described above, if present, can also be used in combination with the light source.

Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung (Lichtquelle optional in Kombination mit dem Filter) als Positionierhilfe und/oder zur Anzeige von Auswertungsergebnissen (insbesondere Messergebnissen) aus der Verwendung der Projektionsvorrichtung benutzt werden. Beispielsweise kann für bekannte Werkstücke (Objekte) in einem Prüfplan ein optimaler und/oder vorgegebener Ort für die Positionierung des Objekts bekannt seien und mittels der Anzeigevorrichtung angezeigt werden, so dass der Nutzer das Werkstück dort positionieren kann. Zum Beispiel kann ein Rahmen angezeigt werden, innerhalb dem das Objekt in der Draufsicht auf das Objekt zu positionieren ist. Nach der Erfassung des Objekts mittels der Projektionsvorrichtung können Messergebnisse, wie zum Beispiel ein überhöht dargestellter Rundheitsplot, angezeigt werden und auf diese Weise optisch mit dem Werkstück verknüpft werden. Eine RGB (Rot-Grün-Blau)-Beleuchtung ermöglicht es außerdem, für Werkstücke, bei denen Formabweichungen aufgrund von FertigungsToleranzen bekannt sind, durch eine farbige Darstellung mittels der Anzeigevorrichtung Bereiche optisch erkennbar zu machen, die außerhalb einer Spezifikation liegen, zum Beispiel eine zu große Formabweichung haben.In particular, the display device (light source optionally in combination with the filter) can be used as a positioning aid and / or for the display of evaluation results (in particular measurement results) from the use of the projection device. For example, for known workpieces (objects) in an inspection plan an optimal and / or predetermined location for the positioning of the object may be known and displayed by means of the display device, so that the user can position the workpiece there. For example, a frame may be displayed within which the object is to be positioned in plan view of the object. After the detection of the object by means of the projection device, measurement results, such as an elevated roundness plot, can be displayed and in this way optically linked to the workpiece. RGB (red-green-blue) lighting also makes it possible, for workpieces in which shape deviations are known due to manufacturing tolerances, to visually discern areas outside a specification, for example one, by means of a colored display display have great shape deviation.

Im Folgenden wird die Beleuchtung zum Zwecke der Abbildung des Objekts mittels der Projektionsvorrichtung als Messbild bezeichnet und die Beleuchtung zum Zweck der Anzeige von Information als Live-Bild bezeichnet.Hereinafter, the illumination for the purpose of imaging the object by means of the projection device is referred to as a measurement image, and the illumination for the purpose of displaying information is referred to as a live image.

Zum Beispiel kann ein automatisches Umschalten der Beleuchtung zwischen Live- und Messbild dadurch ermöglicht werden, dass das von der Bildaufnahmeeinrichtung erfasste Bild jeweils mit einem vorhergehenden Bild verglichen wird. Wird eine Veränderung des Bildes detektiert, wird auf Live-Bild umgeschaltet. Optional kann mit dem Live-Bild zusätzlich eine interaktive Nutzer-Hilfe optisch dargestellt werden. Zum Beispiel kann bei einem ruhenden Objekt im Objektraum ein optimiertes Beleuchtungssetup angezeigt werden.For example, an automatic switching of the illumination between live image and measurement image can be made possible by the fact that the image captured by the image recording device is in each case compared with a preceding image. If a change in the image is detected, it is switched to live image. Optionally, the live image additionally visualizes an interactive user help. For example, with a dormant object in the object space, an optimized lighting setup can be displayed.

Insbesondere kann, wie z.B. bei Tablet-PCs und Smartphones, die Anzeige als Interaktionseinrichtung ausgestaltet sein, die eine Interaktion des Benutzers ermöglicht. Dazu kann die Lichtquelle als berührungsempfindlichen Bildschirm ausgestaltet sein, wobei optional ein transparenter Gegenstand, der als Träger und/oder Anlagefläche für das Objekt am Rand des Objektsraums dient, vom Nutzer berührt werden kann und der Ort dieser Berührung detektiert werden kann. Zum Beispiel kann der Nutzer daher die interaktive Nutzer-Hilfe bedienen und/oder einen Befehl zur Steuerung der Projektionsvorrichtung geben.In particular, as e.g. for tablet PCs and smartphones, the display can be configured as an interaction device that allows the user to interact. For this purpose, the light source can be designed as a touch-sensitive screen, optionally a transparent object that serves as a support and / or contact surface for the object at the edge of the object space can be touched by the user and the location of this contact can be detected. For example, the user may therefore operate the interactive user help and / or give a command to control the projection device.

Alternativ oder zusätzlich lässt sich mittels eines berührungsempfindlichen Bildschirms die Anwesenheit eines Objekts feststellen. Sobald das Objekt an oder in der Nähe des berührungsempfindlichen Bildschirms platziert wird, spricht die Sensorik des Bildschirms an und werden Signale der Sensorik erzeugt, aus denen die Anwesenheit festgestellt werden kann. Insbesondere kann daher auch das Umschalten der Beleuchtung durch Betätigen (durch eine Person und/oder durch die Anwesenheit des Gegenstandes) einer Sensorik der Anzeigevorrichtung ausgelöst werden.Alternatively or additionally, the presence of an object can be determined by means of a touch-sensitive screen. As soon as the object is placed on or near the touch-sensitive screen, the sensor technology of the screen is activated and signals from the sensors are generated from which the presence can be detected. In particular, therefore, the switching of the lighting by pressing (by a person and / or by the presence of the object) a sensor of the display device can be triggered.

Insbesondere ist es auch möglich, dass eine Sensorik der Lichtquelle, insbesondere die Sensorik eines berührungsempfindlichen Bildschirms, Signale erzeugt, die die Anwesenheit eines zu vermessenden Objekts an oder in der Nähe der Anzeigevorrichtung signalisieren, aus den Signalen eine Außenkontur des Objekts festgestellt wird und ein Beleuchtungsmuster (insbesondere ein Leuchtstreifen) entsprechend der Außenkontur des Objekts erzeugt wird.In particular, it is also possible for a sensor system of the light source, in particular the sensor system of a touch-sensitive screen, to generate signals which signal the presence of an object to be measured at or in the vicinity of the display device, an outer contour of the object is determined from the signals and an illumination pattern (In particular, a light strip) is generated according to the outer contour of the object.

Oben wurde bereits erwähnt, dass die Lichtquelle eine Mehrzahl von Leuchtelementen aufweisen kann. Im Gegensatz zu einer Projektionsanordnung, bei der die Lichtquelle über eine telezentrische Beleuchtungsoptik vom Objektraum getrennt ist, entsteht bei flächigen Lichtquellen in der Nähe des Objektraumes mehr Wärme. Dies gilt insbesondere für Lichtquellen in der Art von Lichtquellen für Bildschirme, die diffuse Strahlung erzeugen. Lediglich der in Richtung der Abbildungsoptik abgestrahlte Teil der erzeugten Strahlung kann genutzt werden. Ein erheblicher Teil der erzeugten Strahlung kann nicht für die Abbildung genutzt werden, der jedoch ebenfalls zur Erzeugung von Wärme führt.It has already been mentioned above that the light source can have a plurality of luminous elements. In contrast to a projection arrangement in which the light source is separated from the object space via a telecentric illumination optics, more heat is produced in the case of flat light sources in the vicinity of the object space. This is especially true for light sources such as light sources for screens that produce diffuse radiation. Only the part of the generated radiation emitted in the direction of the imaging optics can be used. A significant portion of the generated radiation can not be used for imaging, but it also generates heat.

Es wird daher vorgeschlagen, die Lichtquelle thermisch von dem Objektraum zu entkoppeln. Hierzu kann insbesondere zumindest ein zusätzlicher Filter (wie oben beschrieben) zwischen der Lichtquelle und dem Objektraum angeordnet werden, insbesondere eine Abdunklungseinrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelle über einen Reflektor (zum Beispiel einen Spiegel) optisch mit dem Objektraum gekoppelt sein, so dass die von der Lichtquelle erzeugte Strahlung auf den Reflektor eingestrahlt wird, von dem Reflektor reflektiert wird und das reflektierte Strahlungsbild in den Objektraum eingestrahlt wird. Auf diese Weise ist eine räumliche Entkopplung von Objektraum und Lichtquelle möglich. Alternativ oder zusätzlich zu einer thermischen Entkopplung kann eine Kühlung der Lichtquelle vorgesehen sein. Die Kühlung kann passiv realisiert werden, zum Beispiel indem eine kühlende Luftströmung entlang zumindest einer Oberfläche der Lichtquelle und/oder durch die Lichtquelle hindurch ermöglicht wird alternativ oder zusätzlich kann die Kühlung aktiv realisiert werden, indem Kühlmittel (zum Beispiel ein Gas wie Luft und/oder Flüssigkeit wie Wasser) durch eine erzwungene Strömung kühlend an der Lichtquelle vorbeigeleitet und/oder durch diese hindurchgeleitet wird.It is therefore proposed to thermally decouple the light source from the object space. For this purpose, in particular at least one additional filter (as described above) can be arranged between the light source and the object space, in particular a darkening device. Alternatively or additionally, the light source can be optically coupled to the object space via a reflector (for example a mirror), so that the radiation generated by the light source is radiated onto the reflector, from which the reflector is reflected and the reflected radiation image into the object space is irradiated. In this way, a spatial decoupling of object space and light source is possible. Alternatively or in addition to a thermal decoupling, a cooling of the light source can be provided. The cooling may be realized passively, for example by allowing a cooling airflow along at least one surface of the light source and / or through the light source. Alternatively or additionally, the cooling may be actively realized by applying coolant (eg a gas such as air and / or Liquid such as water) by a forced flow cooling past the light source and / or passed therethrough.

In jedem Fall ist die Lichtquelle insbesondere eine Lichtquelle zur Erzeugung von Durchlicht, welches im Fall eines transparenten Objekts durch das Objekt hindurch oder, bei Schattenwurf, an einem Objekt vorbei zum Beispiel durch einen transparenten Objektträger gestrahlt wird und auf die Abbildungsoptik und die Bilderfassungseinrichtung trifft. Die Lichtquelle kann wie erwähnt eine zumindest zweidimensionale Anordnung einer Vielzahl Leuchtelemente, insbesondere Leuchtdioden, aufweisen. Aus dieser zweidimensionalen Anordnung einer Vielzahl Leuchtelemente ist Licht flächig abstrahlbar. Die Lichtabstrahlfläche kann aus einer Vielzahl Leuchtelemente gebildet sein, wie es z. B. bei einem Bildschirm aus Leuchtdioden der Fall ist. In Strahlungsrichtung vor dem Objektraum kann eine transparente Platte und/oder ein Filter vorgesehen sein.In any case, the light source is in particular a light source for generating transmitted light, which in the case of a transparent object is passed through the object or, in the case of a shadow, past an object, for example through a transparent slide, and strikes the imaging optics and the image capture device. As mentioned, the light source may have an at least two-dimensional arrangement of a multiplicity of light-emitting elements, in particular light-emitting diodes. From this two-dimensional arrangement of a plurality of light elements light can be radiated surface. The light emitting surface may be formed of a plurality of light elements, as it is z. B. is the case with a screen of LEDs. In the direction of radiation in front of the object space, a transparent plate and / or a filter can be provided.

Das Objekt wird von der Lichtquelle aus Sicht der Abbildungsoptik von seiner Rückseite bestrahlt. Die Abbildungsoptik befindet sich demnach auf der Vorderseite des Objekts. Die Begriffe Rückseite und Vorderseite schränken nicht die Orientierung des Objekts ein. Zum Beispiel kann dasselbe Objekt bei Bedarf durch eine erste Abbildung erfasst werden, anschließend umgedreht werden und durch eine zweite Abbildung erfasst werden. In allen Fällen, auch wenn nur eine einzige Abbildung erfasst wird, werden Lichtstrahlen am Rand des Objekts vorbeigeführt, um den Rand bzw. die Kontur des Objekts bestimmen zu können. Der Objektraum kann eine Objektträgerplatte aufweisen, die lichtdurchlässig, d.h. transparent ist. In dem Objektraum kann das abzubildende Objekt aus Sicht der Abbildungsoptik innerhalb der Lichtabstrahlfläche angeordnet werden.The object is irradiated from the light source from the viewpoint of the imaging optics from its rear side. The imaging optics is therefore on the front of the object. The terms back and front do not limit the orientation of the object. For example, the same object may be captured as needed by a first image, then flipped over and captured by a second image. In all cases, even if only a single image is detected, light rays are guided past the edge of the object in order to be able to determine the edge or contour of the object. The object space may comprise a slide plate which is translucent, i. is transparent. In the object space, the object to be imaged can be arranged within the light emission area from the viewpoint of the imaging optics.

Die Abbildungsoptik kann zumindest ein Objektiv aufweisen, das zumindest aus einer Linse gebildet sein kann. Die Abbildungsoptik ist vorzugsweise eine telezentrische Abbildungsoptik. Die Abbildungsoptik befindet sich im Strahlengang von der Lichtquelle zur Bilderfassungseinrichtung hinter dem Objektraum. Die Anordnung der Elemente der Vorrichtung im Strahlengang ist insbesondere wie folgt: Lichtquelle - zweidimensionale Filtermatrix - Objektraum - Abbildungsoptik - Bilderfassungseinrichtung, wobei die Lichtquelle optional die zweidimensionale Matrix aufweisen kann, zum Beispiel wenn keine zusätzliche Verdunklungseinrichtung vorhanden ist.The imaging optics can have at least one objective which can be formed at least from one lens. The imaging optics is preferably a telecentric imaging optics. The imaging optics is located in the beam path from the light source to the image capture device behind the object space. The arrangement of the elements of the device in the beam path is in particular as follows: light source - two-dimensional filter matrix - object space - imaging optics - image capture device, wherein the light source optionally may have the two-dimensional matrix, for example, if no additional darkening device is present.

Auf oder in der Bilderfassungseinrichtung wird insbesondere der Schatten des Objekts abgebildet. Die Bilderfassungseinrichtung ist vorzugsweise eine elektronische Bilderfassungseinrichtung, insbesondere eine Kamera, mit einer Vielzahl (zum Beispiel einer Matrix) von lichtempfindlichen Elementen.In particular, the shadow of the object is imaged on or in the image capture device. The image capture device is preferably an electronic image capture device, in particular a camera, with a plurality (for example a matrix) of photosensitive elements.

Die Lichtabstrahlfläche ist eine Fläche, in der Leuchtelemente angeordnet sind und die durch Leuchtelemente ausgefüllt ist. Die Lichtabstrahlfläche ist die maximale Fläche, die beleuchtet werden kann bzw. Licht aussenden kann, oder die maximale Fläche, die für eine erste Abbildung des Objekts zur Vorbereitung einer weiteren Abbildung des Objekts mit veränderter aktiver Lichtabstrahlfläche und/oder teilweise Abbildung der Lichtabstrahlfläche verwendet wird. Insbesondere kann die Lichtabstrahlfläche eine in einer Ebene verlaufende Fläche sein.The light-emitting surface is a surface in which light-emitting elements are arranged and which is filled by light-emitting elements. The light emission surface is the maximum surface that can be illuminated or emit light or the maximum surface that is used for a first image of the object in preparation for further imaging of the object with modified active light emission surface and / or partial imaging of the light emission surface. In particular, the light-emitting surface may be a plane running in a plane.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren zeigen:

1 eine Vorrichtung zur Abbildung eines Objekts mittels Schattenwurf,
2 eine zweite Vorrichtung zur Abbildung eines Objekts mittels Schattenwurf,
3 einen dritte Vorrichtung zur Abbildung eines Objekts mittels Schattenwurf mit Auswerterechner,
4 eine gegenüber 2 geänderte Anordnung mit einer Lichtquelle, einem ersten Filter, einem zweiten Filter und einem auf einem transparenten Träger angeordneten Objekt,
5 eine schematische Darstellung eines von einer Beleuchtungsanordnung beleuchteten Objekts, wobei die spektrale Zusammensetzung der Beleuchtung mit zunehmendem Abstand zum Rand des Objekts sich verändert,
6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Ermittlung eines Punktes, der in einem erfassten Bild dem Rand des abgebildeten Objekts entspricht, und
7 ein einfaches Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels für die Beleuchtung eines Objekts mit sinusförmiger und/oder kosinusförmiger örtlicher Strahlungsflussdichteverteilung.

Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. The individual figures show:

1 a device for imaging an object by means of a shadow,
2 a second device for imaging an object by means of a shadow,
3 a third device for imaging an object by means of shadows with evaluation computer,
4 one opposite 2 modified arrangement with a light source, a first filter, a second filter and an object arranged on a transparent support,
5 a schematic representation of an illuminated by an illumination arrangement object, the spectral composition of the illumination changes with increasing distance to the edge of the object,
6 a flowchart for explaining an embodiment of a method for determining a point that corresponds to the edge of the imaged object in a captured image, and
7 a simple flowchart for explaining an embodiment for the illumination of an object with sinusoidal and / or cosinusoidal local radiant flux density distribution.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Abbildung eines Objekts mittels Schattenwurf. Das Objekt 2, hier in Form einer Kugel, wird mit Durchlicht aus der Lichtquelle 3 beleuchtet. Die Lichtquelle 3 weist eine Vielzahl Leuchtelemente 4 auf, die flächig, in einer zweidimensionalen Anordnung (wovon in der Schnittzeichnung links in 1 nur eine Dimension zu sehen ist) angeordnet sind. Die Lichtquelle 3 ist rechts in 1 in einer isometrischen Ansicht nochmals gezeigt. Die Lichtquelle 3 bildet eine Lichtabstrahlfläche 5. Die Leuchtelemente 4, insbesondere in Form von Leuchtdioden, sind in einer zweidimensionalen Matrixanordnung angeordnet. Die Leuchtelemente 4 erstrecken sich über die gesamte Lichtabstrahlfläche 5, wie durch gestrichelte Linien angedeutet. 1 shows a device 1 to image an object using a shadow. The object 2, here in the form of a sphere, is transmitted with transmitted light from the light source 3 illuminated. The light source 3 has a plurality of lighting elements 4 on the flat, in a two-dimensional arrangement (which in the sectional drawing on the left in 1 only one dimension can be seen) are arranged. The light source 3 is right in 1 shown again in an isometric view. The light source 3 forms a light emitting surface 5 , The lighting elements 4 , in particular in the form of light-emitting diodes, are arranged in a two-dimensional matrix arrangement. The lighting elements 4 extend over the entire light emitting surface 5 as indicated by dashed lines.

Oberhalb der Lichtquelle 3 ist eine transparente Objektträgerplatte 6 angeordnet, auf welche das Objekt 2 aufgelegt ist. Das Objekt 2 befindet sich in dem Objektraum 7, der an seiner Unterseite von der Lichtquelle 3 und dem Objektträger 6 und auf der Oberseite von der Abbildungsoptik 8 begrenzt wird. Oberhalb der Abbildungsoptik 8 ist die Bilderfassungseinrichtung 9 angeordnet, in diesem Fall eine digitale Kamera, die zum Beispiel eine zweidimensionale Matrix aus lichtempfindlichen Elementen aufweist.Above the light source 3 is a transparent slide plate 6 arranged on which the object 2 is up. The object 2 is located in the object space 7 standing at its bottom from the light source 3 and the slide 6 and on top of the imaging optics 8th is limited. Above the imaging optics 8th the image capture device 9 is arranged, in this case a digital camera having, for example, a two-dimensional matrix of photosensitive elements.

Die Leuchtelemente 4 haben insbesondere eine diffuse Abstrahlcharakteristik. Dies führt bei Objekten mit zum Strahlengang schräg verlaufenden oder gekrümmten Oberflächen, wie z.B. ein liegender Zylinder, zu Reflexionen des diffusen Durchlichts in die Abbildungsoptik 8, die in der Bilderfassungseinrichtung 9 erfasst werden. Hierdurch erscheinen Ränder des Objekts im erfassten Bild unscharf, d.h. der Schattenwurf entspricht nicht der Kontur des zu vermessenden Objektes 2. 1 zeigt als Beispiel sowohl Lichtstrahlen 10, die am Rand des Objektes 2 vorbei direkt von der Lichtquelle in die Abbildungsoptik 8 gelangen, als auch Lichtstrahlen 11, die im Randbereich des Objektes 2 reflektiert werden und in die Abbildungsoptik 8 gelangen. Insbesondere fallen die Reflexionen der Lichtstrahlen 11 (nicht in 1 dargestellt) innerhalb des Schattens 12 der direkten Lichtstrahlen 10 auf die Abbildungsoptik 8 ein.The lighting elements 4 have in particular a diffuse radiation characteristic. In the case of objects with surfaces inclined or curved to the beam path, for example a lying cylinder, this leads to reflections of the diffuse transmitted light into the imaging optics 8 which are present in the image capture device 9 be recorded. As a result, edges of the object appear blurred in the captured image, ie the shadow cast does not correspond to the contour of the object to be measured 2 , 1 shows as an example both light rays 10 on the edge of the object 2 passing directly from the light source into the imaging optics 8th arrive as well as rays of light 11 , which are reflected in the edge region of the object 2 and in the imaging optics 8th reach. In particular, the reflections of the light rays fall 11 (not in 1 shown) within the shadow 12 the direct light rays 10 on the imaging optics 8th one.

In 2 ist eine zweite Vorrichtung 13 gezeigt. Identische Bezugszeichen in 1 und 2 bezeichnen identische Gegenstände/Strahlen. Die Vorrichtung aus 2 zeigt zusätzlich zu der Vorrichtung 13 aus 1 eine zweidimensionale Filter-Matrix 14, die oberhalb der Lichtabstrahlfläche 5 angeordnet ist, d.h. im direkten Strahlengang näher an der Abbildungsoptik ist. Die Filter-Matrix 14 ist in einer zusätzlichen isometrischen Ansicht rechts in der 2 gezeigt. Die Filter-Matrix 14 weist die Matrixelemente 15 auf, deren Lichtdurchlässigkeit unabhängig voneinander durch Ansteuerung der Matrixelemente 15 einstellbar ist. Die Lichtdurchlässigkeit wird im Beispiel der 2 so eingestellt, dass ausschließlich durch einen ersten Bereich 16 der Filter-Matrix 14, der geringfügig breiter als das Objekt 2 ist, Licht dringt. Somit wird der erste Bereich 16 durchleuchtet. Ein zweiter Bereich 17 der Filter-Matrix umgibt den ersten Bereich 16. Die Matrixelemente 15 innerhalb des umgebenden Bereiches 17 werden so eingestellt, dass kein Licht oder nur Licht mit vernachlässigbar kleiner Strahlungsflussdichte durch den zweiten Bereich 17 hindurchdringt. Form und Abmessung des ersten Bereiches 16 sind/werden an das zu vermessende Objekt 2, das hier im Querschnitt aufgrund seiner Kugelform kreisförmig ist, angepasst. Eine Steuerungseinrichtung 30 für die Filter-Matrix 14 bzw. für die Matrixelemente 15 ist wie in 2 rechts schematisch gezeigt mit der Filter-Matrix 14 verbunden.In 2 is a second device 13 shown. Identical reference numerals in 1 and 2 denote identical objects / rays. The device off 2 shows in addition to the device 13 out 1 a two-dimensional filter matrix 14 , above the light emission surface 5 is arranged, that is in the direct beam path closer to the imaging optics. The filter matrix 14 is in an additional isometric view right in the 2 shown. The filter matrix 14 has the matrix elements 15 on, the light transmittance independently by controlling the matrix elements 15 is adjustable. The light transmission is in the example of 2 set so that only by a first area 16 the filter matrix 14 slightly wider than the object 2 is, light penetrates. Thus, the first area 16 rayed. A second area 17 the filter matrix surrounds the first area 16 , The matrix elements 15 within the surrounding area 17 are set so that no light or only light with negligible small flux density through the second area 17 penetrates. Shape and dimensions of the first area 16 are / are to the object to be measured 2 , which here is circular in cross section due to its spherical shape adapted. A control device 30 for the filter matrix 14 or for the matrix elements 15 is as in 2 shown schematically on the right with the filter matrix 14 connected.

In dem Beispiel der 2 wird ein Bereich um das zu vermessende Objekt 2 herum abgesehen von einem schmalen, das Messobjekt umschließenden Streifen abgedunkelt. Der Querschnitt 18 des Messobjekts 2 ist in 2, rechts, gestrichelt eingezeichnet. Der beleuchtete Streifen ist mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet und in diesem Fall aufgrund der kreisförmigen Objektkontur ringförmig. Der ringförmige Streifen 19 wird durch die Lichtstrahlen 10 gebildet. Diffuse Lichtstrahlen 11 aus 1 werden im Aufbau der 2 unterdrückt, weil die Filter-Matrix 14 im zweiten Bereich 17 lichtundurchlässig eingestellt ist und entsprechend die diffusen Lichtstrahlen 11 aus weiter vom Objekt 2 entfernten Leuchtelementen 4 am Durchdringen der Lichtabstrahlfläche 5 gehindert werden.In the example of 2 becomes an area around the object to be measured 2 darkened except for a narrow, the measuring object enclosing strips. The cross section 18 of the measurement object 2 is in 2 , drawn on the right, dashed. The illuminated strip is denoted by the reference numeral 19 referred to and in this case due to the circular object contour annular. The annular strip 19 is through the rays of light 10 educated. Diffused light rays 11 out 1 be under construction 2 suppressed because the filter matrix 14 in the second area 17 is set opaque and accordingly the diffuse light rays 11 from further from the object 2 distant light elements 4 at the penetration of the light emission surface 5 be prevented.

Die Filter-Matrix 14 weist in der Praxis mehr Matrixelemente 15 auf als in 2, rechts, gezeigt, um insbesondere eine bessere örtliche Auflösung bei der Einstellung der Beleuchtung zu erzielen. Außerdem ist die gemäß 2 eingestellte Beleuchtung lediglich ein Beispiel. Es können im Einklang mit der Filter-Matrix 14 beliebige andere Beleuchtungsmuster eingestellt werden.The filter matrix 14 has more matrix elements in practice 15 on as in 2 On the right, in particular, to achieve a better spatial resolution in the adjustment of the lighting. In addition, the according to 2 set lighting just an example. It can be consistent with the filter matrix 14 any other lighting patterns can be adjusted.

In 1 und 2 sind Vorrichtungen dargestellt, die eine Matrix aus Leuchtelementen 4 aufweisen. Insbesondere wenn die von diesen Lichtquellen erzeugte Strahlung nicht ausreichend homogen ist, kann zusätzlich zwischen Lichtquelle und Objektraum ein Diffusor verwendet werden. Z.B. kann der Objektträger als Diffusor ausgestaltet sein und/oder es kann ein separater Diffusor vorgesehen sein.In 1 and 2 Devices are shown which are a matrix of lighting elements 4 exhibit. In particular, if the radiation generated by these light sources is not sufficiently homogeneous, a diffuser may additionally be used between the light source and the object space. For example, the slide can be configured as a diffuser and / or a separate diffuser can be provided.

3 zeigt eine dritte Vorrichtung, die gegenüber den Vorrichtungen nach 1 und 2 abgewandelt ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder einander entsprechende Gegenstände. Insbesondere hat das Objekt 2 in 3 eine Würfelform und ist die Abbildungsoptik 8 in 3 anders ausgestaltet. Als Lichtquelle 3 wird der Bildschirm eines Tablet-PC verwendet, welcher eine Matrix aus Leuchtelementen 4 aufweist. Ferner sind in 3 schematisch ein Mess- und Auswerterechner 30, der die zu 2 erwähnte Steuerungseinrichtung 30 bildet, ein Bildschirm 31 und eine Tastatur 32 dargestellt. Auf dem Mess- und Auswerterechner ist eine Software installiert, die zur Steuerung und Auswertung der erfindungsgemäßen Verfahren dient. Neben der in 3 gezeigten kabelgebundenen Variante kann eine Kommunikation zwischen dem Mess- und Auswerterechner 30, der Kamera 9 und der Lichtquelle 3 auch kabellos, beispielsweise per WLAN oder Bluetooth umgesetzt werden. Denkbar ist darüber hinaus, dass der Steuerungs- und Auswerterechner 30 in einen Tablet-PC (oder in ein Smartphone als verkleinerte Variante) integriert ist, z. B. in den Tablet-PC, der die Lichtquelle 3 bildet. 3 Figure 3 shows a third device facing the devices 1 and 2 modified. Like reference numerals designate like or corresponding articles. In particular, the object has 2 in 3 a cube shape and is the imaging optics 8th in 3 differently designed. As a light source 3 the screen of a tablet PC is used, which is a matrix of lighting elements 4 having. Furthermore, in 3 schematically a measuring and evaluation computer 30 who the to 2 mentioned control device 30 forms, a screen 31 and a keyboard 32 shown. On the measuring and evaluation computer software is installed, which serves to control and evaluation of the method according to the invention. In addition to the in 3 Wired variant shown can be a communication between the measurement and evaluation computer 30, the camera 9 and the light source 3 wirelessly, for example via WLAN or Bluetooth. It is also conceivable that the control and evaluation computer 30 in a tablet PC (or in a smartphone as a smaller version) is integrated, z. In the tablet PC, which is the light source 3 forms.

4 zeigt in schematischer Seitenansicht eine Anordnung mit einem Objektträger 6, auf dem ähnlich wie in 1 und 2 dargestellt ein Objekt 2 angeordnet ist. Bei dem Objekt 2 kann es sich z.B. um ein zylinderförmiges Objekt, wie z.B. einen Lehrdorn, handeln. Insbesondere sollen die Abmessungen des Objekts 2 in der in 4 von rechts nach links verlaufenden Richtung an der Stelle seiner größten Breite ermittelt werden. 4 shows a schematic side view of an arrangement with a slide 6 , similar to in 1 and 2 represented an object 2 is arranged. The object 2 may be, for example, a cylindrical object, such as a teaching mandrel. In particular, the dimensions of the object 2 in the in 4 be determined from right to left direction at the location of its greatest width.

Ähnlich wie in 2 dargestellt weist die Anordnung eine Lichtquelle 3 auf, die sich in der Art einer Matrix von Leuchtelementen (z.B. in der Art eines Flachbildschirms) entlang der rückseitigen (in 4 unten liegenden) Oberfläche des Objektträgers erstreckt. Zwischen der Lichtquelle 3 und dem Objektträger 6 sind jedoch, im Unterschied zu der Vorrichtung gemäß 2, zwei Filter-Matrizen 14, 44 angeordnet. Bei der ersten Filter-Matrix 14 kann es sich z.B. um eine wie bereits anhand von 2 beschriebene Filter-Matrix 14 handeln. In der schematischen Darstellung der 4 sind lediglich fünf Matrixelemente 15 der ersten Filter-Matrix 14 dargestellt, wobei in 4 lediglich eines der Matrixelemente 15 mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet ist.Similar to in 2 the arrangement has a light source 3 on, in the manner of a matrix of lighting elements (eg in the manner of a flat screen) along the back (in 4 underlying) surface of the slide extends. Between the light source 3 and the slide 6 However, in contrast to the device according to 2 , two filter matrices 14 . 44 arranged. In the first filter matrix 14 can it be, for example, as already based on 2 described filter matrix 14 act. In the schematic representation of 4 are only five matrix elements 15 the first filter matrix 14 shown, in 4 only one of the matrix elements 15 with the reference number 15 is designated.

Zwischen der ersten Filter-Matrix 14 und der Rückseite des Objektträgers 6 ist die zweite Filter-Matrix 44 angeordnet. Im Gegensatz zu der ersten Filter-Matrix 14, deren Matrixelemente 15, wie schematisch angedeutet ist, von einer Steuerungseinrichtung 40 einzeln steuerbar sind, kann es sich bei der zweiten Filter-Matrix 44 um eine nicht steuerbare oder jedenfalls nicht hinsichtlich der einzelnen Matrixelemente individuell steuerbaren Filter-Matrix handeln. Dargestellt ist jedoch auch eine Steuerungsverbindung zwischen der Steuerungseinrichtung 40 und einem Matrixelement 49 der zweiten Filter-Matrix 44. Dadurch ist angedeutet, dass zumindest dieses Matrixelement 49 oder alle Matrixelemente 45, 46, 47, 48 und 49 der zweiten Filter-Matrix 44 von der Steuerungseinrichtung 40 (oder alternativ von einer anderen Steuerungseinrichtung als die erste Filter-Matrix 14) steuerbar sind.Between the first filter matrix 14 and the back of the slide 6 the second filter matrix 44 is arranged. Unlike the first filter matrix 14 whose matrix elements 15, as schematically indicated, by a control device 40 individually controllable, it may be at the second filter matrix 44 to act a non-controllable or at least not individually with respect to the individual matrix elements controllable filter matrix. However, a control connection between the control device is also shown 40 and a matrix element 49 of the second filter matrix 44. This indicates that at least this matrix element 49 or all matrix elements 45, 46, 47, 48 and 49 of the second filter matrix 44 from the controller 40 (or alternatively from a controller other than the first filter matrix 14 ) are controllable.

Bei der zweiten Filter-Matrix 44 handelt es sich um eine Matrix, mit der die von der Rückseite einfallende Strahlung spektral gefiltert werden kann. Insbesondere filtern die einzelnen Matrixelemente 45-49 die einfallende Strahlung in unterschiedlicher Weise. Z.B. lässt das erste Filterelement 45 Strahlung lediglich in einem ersten Spektralbereich (z.B. dem violetten Spektralbereich) passieren, das zweite Matrix-Element 46 Strahlung lediglich in einem zweiten, vom ersten Spektralbereich verschiedenen Spektralbereich (z.B. dem blauen Spektralbereich) passieren usw. Allerdings ist es möglich, dass lediglich unmittelbar benachbarte Matrixelemente eine voneinander verschiedene spektrale Filterwirkung haben und weiter entfernt in der Matrix angeordnete Matrixelemente wieder dieselbe spektrale Filterwirkung haben können. Bevorzugt wird jedoch, dass sich ausgehend von jedem Rand des zu vermessenden Objekts 2 ausgesehen die sich neben dem Rand ausbreitende Strahlung nicht nur mit zunehmendem Abstand zum Rand hinsichtlich ihrer Wellenlänge kontinuierlich oder stetig oder entsprechend der durch die Matrixelemente der zweiten Filter-Matrix gegebenen Rasterung der Beleuchtungsfläche stufenweise ändert und dass außerdem auf jeder Seite des Objekts lediglich an einer Stelle, d.h. in einem bestimmten Abstand zum Rand, Strahlung derselben Wellenlänge am Rand des Objekts vorbei direkt in die in 4 nicht dargestellte Abbildungsoptik gelangt. Dabei wird von der spektralen Verteilung am Austritt der zweiten Filter-Matrix ausgegangen und angenommen, dass die sich direkt von der zweiten Filter-Matrix zur Abbildungsoptik ausbreitende Strahlung parallele Strahlung ist. In der Praxis ist dies nur bei geringer Entfernung vom Austritt aus der zweiten Filter-Matrix annähernd der Fall, da sich die Strahlung diffus in verschiedene Richtungen vom Austritt der zweiten Filter-Matrix ausbreitet. Dies ist auch der Grund dafür, dass an der runden Oberfläche des Objekts Reflexionen der von der zweiten Filter-Matrix ausgehenden Strahlung in Richtung Abbildungsoptik ergeben. Dieser Vorgang wird noch näher anhand von 5 beschrieben.In the second filter matrix 44 It is a matrix that can spectrally filter the radiation from the backside. In particular, the individual matrix elements filter 45-49 the incident radiation in different ways. For example, the first filter element 45 passes radiation only in a first spectral range (eg the violet spectral range), the second matrix element 46 only radiation in a second, different from the first spectral range spectral range (eg the blue spectral range), etc. However, it is possible in that only immediately adjacent matrix elements have a mutually different spectral filtering effect and further away in the matrix arranged matrix elements can again have the same spectral filtering effect. However, it is preferred that starting from each edge of the object to be measured 2 the radiation propagating next to the edge does not only gradually change with increasing distance to the edge with respect to its wavelength or according to the screening of the illumination surface given by the matrix elements of the second filter matrix, and in addition only on one side on each side of the object , ie at a certain distance to the edge, radiation of the same wavelength past the edge of the object directly into the in 4 not shown imaging optics passes. The starting point here is the spectral distribution at the outlet of the second filter matrix and it is assumed that the radiation propagating directly from the second filter matrix to the imaging optics is parallel radiation. In practice, this is almost the case only at a small distance from the exit from the second filter matrix, since the radiation diffuses diffusely in different directions from the exit of the second filter matrix. This is also the reason why reflections of the radiation emanating from the second filter matrix towards the imaging optics are produced on the round surface of the object. This process will be even closer to 5 described.

In 5 sind aus einem Beleuchtungsmuster, das z.B. mit der in 4 dargestellten Anordnung erzeugt wird und das an der unten in 5 schematisch durch einen schmalen Balken 41 dargestellten Eintrittsfläche in den Objektraum 7 eintritt, lediglich vier verschiedene Strahlen R1, R2, R3 und R4 dargestellt. Diese vier Strahlen R1-R4 entsprechen verschiedenen spektralen Bereichen im Spektrum des Lichts. Z.B. hat jeder der Strahlen R1-R4 eine bestimmte Wellenlänge, d.h. im Fall von sichtbarem Licht eine bestimmte Farbe. Z.B. handelt es sich bei dem durch den Strahl R1 dargestellten Anteil der Beleuchtung um Strahlung im blauen Wellenlängenbereich, bei dem Strahl R2 um Strahlung im grünen Wellenlängenbereich, bei dem Strahl R3 um Strahlung im gelben Wellenlängenbereich und bei dem Strahl R4 um Strahlung im roten Wellenlängenbereich.In 5 are from a lighting pattern, eg with the in 4 illustrated arrangement is generated and the at the bottom of 5 schematically by a narrow bar 41 shown entrance surface in the object space 7 occurs, only four different rays R1, R2, R3 and R4 shown. These four rays R1-R4 correspond to different spectral regions in the spectrum of light. For example, everyone has the rays R1-R4 a certain wavelength, ie in the case of visible light a particular color. For example, the portion of the illumination represented by the beam R1 is radiation in the blue wavelength range, the beam R2 is radiation in the green wavelength range, the beam R3 is radiation in the yellow wavelength range and the beam R4 to radiation in the red wavelength range.

In 5 dargestellt ist ferner nicht nur Strahlung, die sich etwa parallel zueinander vom Eintritt in den Objektraum 7 in Richtung Abbildungsoptik (nicht dargestellt in 5, angeordnet oberhalb des Objekts 2) ausbreitet. Vielmehr ist auch ein Anteil der diffusen Strahlung dargestellt. So führt die diffuse Strahlung im Spektralbereich des Strahls R1, wie in 5 durch eine strichpunktierte, schräg nach links oben verlaufende Linie dargestellt ist, zu einer Reflexion an der oberen Oberfläche des Objekts 2 und zu einem reflektierten Strahl R1' in Richtung der Abbildungsoptik. Dementsprechend wird auch von den Orten, an denen die Strahlen R2 und R3 in den Objektraum 7 eintreten, diffuse Strahlen in Richtung der oberen Oberfläche des Objekts 2 gestrahlt und dort als reflektierte Strahlen R2' und R3' in Richtung Abbildungsoptik reflektiert. Dabei ist zu betonen, dass sich in einer Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlen R1-R3 und der Strahlen R1'-R3' verlaufenden Querschnittsebene die Richtung der spektralen Reihenfolge aufgrund der Reflexion umkehrt. Während in 5 von rechts nach links betrachtet in dem oben genannten Ausführungsbeispiel auf blaue Strahlung (Strahl R1) zunächst grüne Strahlung (Strahl R2) und dann gelbe Strahlung (Strahl R3) folgt, ist die Reihenfolge von rechts nach links bei der reflektierten Strahlung umgekehrt. Dort folgt von rechts nach links in dem Ausführungsbeispiel auf die gelbe Strahlung (Strahl R3') zunächst die grüne Strahlung (Strahl R2') und dann die blaue Strahlung (Strahl R1'). Der Strahl R4 passiert den Rand der Oberfläche des Objekts 2 ohne Reflexion in Richtung der Abbildungsoptik, da er die Oberfläche als Tangente lediglich in einem Punkt berührt. Der Strahl R4 markiert die von unten nach oben in 5 verlaufende Achse, an der sich die Richtung der spektralen Reihenfolge wie beschrieben umkehrt.In 5 furthermore, not only radiation is shown which is approximately parallel to one another from the entrance into the object space 7 in the direction of imaging optics (not shown in 5 , arranged above the object 2 ) spreads. Rather, a proportion of the diffuse radiation is shown. Thus, the diffuse radiation in the spectral range of the beam R1, as in 5 is shown by a dot-dash line running obliquely up to the left, to a reflection on the upper surface of the object 2 and to a reflected beam R1 'in the direction of the imaging optics. Accordingly, also from the places where the rays R2 and R3 enter the object space 7 entering, diffused rays towards the upper surface of the object 2 blasted and reflected there as reflected rays R2 'and R3' in the direction of imaging optics. It should be emphasized that in a direction transverse to the propagation direction of the rays R1-R3 and the rays R1'-R3 ' extending cross-sectional plane reverses the direction of the spectral order due to the reflection. While in 5 viewed from right to left in the above embodiment, blue radiation (beam R1) follows first green radiation (R2 beam) and then yellow radiation (R3 beam), the right-to-left order is reversed for the reflected radiation. There follows from right to left in the embodiment on the yellow radiation (beam R3 ') first the green radiation (beam R2') and then the blue radiation (beam R1 '). The ray R4 passes the edge of the surface of the object 2 without reflection in the direction of the imaging optics, since it only touches the surface as a tangent at one point. The ray R4 marks the bottom up in 5 extending axis, where the direction of the spectral order reverses as described.

Die Umkehrung der spektralen Reihenfolge erlaubt es bei der Auswertung bereits eines einzigen Bildes der Abbildung des Objekts 2 mit dem beschriebenen Beleuchtungsmuster die Lage des Randes des Objekts im Schatten- bzw. Projektionsbild genau zu bestimmen. Im Projektionsbild befindet sich der Rand des Objekts 2 dort, wo sich die spektrale Reihenfolge umkehrt, d.h. wo der Strahl R4 die Bildebene der Bilderfassungseinrichtung erreicht. Dabei gibt es verschiedene mögliche Vorgehensweisen, wie die exakte Lage des Randes des Objekts 2 im Projektionsbild ermittelt werden kann.The reversal of the spectral order allows for the evaluation of a single image of the image of the object 2 to accurately determine the position of the edge of the object in the shadow or projection image with the described illumination pattern. In the projection image is the edge of the object 2 where the spectral order reverses, ie where the beam R4 reaches the image plane of the image capture device. There are various possible procedures, such as the exact position of the edge of the object 2 can be determined in the projection image.

Bei der Unterscheidung zwischen am Objekt reflektierter Strahlung und nicht am Objekt reflektierter Strahlung muss aber nicht der Effekt der Richtungsumkehr der spektralen Zusammensetzung des Lichts berücksichtigt werden. Insbesondere kann am Objekt reflektierte Strahlung auch dadurch ermittelt werden, dass in Kenntnis der örtlichen spektralen Verteilung des Lichts am Ort des Eintritts in den Objektraum diejenige Wellenlänge oder Frequenz des Lichts ermittelt wird, welche unmittelbar neben dem Rand des Objekts in den Objektraum eintritt. Wenn im Bild nun im Bereich des Abbildes des Randes Licht anderer Wellenlänge oder Frequenz detektiert wird, kann dieses Licht als reflektiertes Licht ermittelt werden.When distinguishing between radiation reflected by the object and radiation not reflected by the object, the effect of reversing the direction of the spectral composition of the light need not be taken into account. In particular, radiation reflected at the object can also be determined by ascertaining, with knowledge of the local spectral distribution of the light at the point of entry into the object space, that wavelength or frequency of the light which enters the object space immediately adjacent to the edge of the object. If light of another wavelength or frequency is detected in the image in the image of the edge, this light can be detected as reflected light.

Z.B. kann ermittelt werden, welcher spektrale Anteil der Strahlung nicht oder jedenfalls nicht in einem Bildbereich, der dem in 1 dargestellten rechten Rand des Objekts 2 zugeordnet ist, an mehreren Stellen des Bildes vorkommt, wobei diese Stellen entlang einer Auswertungsrichtung zu bestimmen sind, welche senkrecht zum Verlauf des Randes im Bild des Objekts 2 verläuft. Die Auswertung kann daher iterativ erfolgen, indem im Bild zunächst ungefähr der Verlauf des Randes bestimmt wird, dann für jeden exakt zu bestimmenden Punkt des Randes eine Auswertungsrichtung festgelegt wird, dann eine präzisere Bestimmung des Verlaufs des Randes aus dem Bild erfolgt und wieder jeweils für die zu bestimmenden Punkte eine verbesserte Auswertungsrichtung festgelegt wird usw. Alternativ kann aus dem Bild ermittelt werden, in welchem Bereich des Bildes oder in welchem Bereich eines Teils des Bildes, der dem rechts in 5 dargestellten Randbereich des Objekts 2 zugeordnet ist, entlang einer Auswertungsrichtung, die senkrecht zum Bild des Randes verläuft, die spektrale Reihenfolge nicht der am Eintritt in den Objektraum vorhandenen Beleuchtung entspricht, sondern umgekehrt ist. Diese Bildbereiche können aus dem Bild eliminiert werden, indem z.B. die entsprechenden Pixel auf einen vorgegebenen Bildwert (der z.B. schwarz, also keiner einfallenden Strahlung entsprechend) gesetzt werden.For example, it can be determined which spectral component of the radiation is not or at least not in an image area that corresponds to that in 1 displayed right edge of the object 2 is assigned, occurs at several points of the image, these points are to be determined along an evaluation direction, which is perpendicular to the course of the edge in the image of the object 2 runs. The evaluation can therefore be carried out iteratively by initially determining approximately the course of the edge in the image, then defining an evaluation direction for each point of the edge to be determined, then determining the course of the edge more precisely from the image and again for each of them Alternatively, it can be determined from the image, in which region of the image or in which region of a part of the image, which corresponds to the right in 5 represented edge region of the object 2 is assigned along an evaluation direction which is perpendicular to the image of the edge, the spectral order does not correspond to the existing at the entrance to the object space lighting, but is the other way round. These image areas can be eliminated from the image by, for example, setting the corresponding pixels to a predetermined image value (for example, black, that is to say corresponding to no incident radiation).

6 zeigt ein einfaches Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels bei der Aufnahme eines Bildes und der Bestimmung eines Randpunktes. In Schritt S1 wird z.B. mit der in 4 dargestellten Anordnung ein Beleuchtungsmuster erzeugt, das die anhand von 5 beschriebenen Eigenschaften hat. 6 shows a simple flowchart for explaining an embodiment in the recording of an image and the determination of an edge point. In step S1, for example, with the in 4 illustrated arrangement generates a lighting pattern, the basis of 5 has described properties.

Im folgenden Schritt S2 wird ein Bild der so erzeugten Abbildung durch eine Bilderfassungseinrichtung aufgenommen, z.B. die in 1, 2 oder 3 dargestellte Bilderfassungseinrichtung. Soweit die jeweilige Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, das anhand von 5 beschriebene Beleuchtungsmuster zu erzeugen, kann daher z.B. eine der in den 1 bis 3 dargestellten Vorrichtungen zur Beleuchtung und Bilderfassung verwendet werden.In the following step S2, an image of the image thus generated is taken by an image capture device, for example, the in 1 . 2 or 3 illustrated image capture device. As far as the respective device is designed to that on the basis of 5 Therefore, for example, one of the in the 1 to 3 illustrated devices are used for lighting and image capture.

Im folgenden Schritt S3 wird z.B., wie anhand von 5 bereits beschrieben wurde, ermittelt, welche Strahlung an der Oberfläche reflektierte Strahlung ist und diese Strahlung wird im folgenden Schritt S4 aus dem Bild eliminiert, z.B. indem die entsprechenden Pixelwerte auf den Wert verändert werden, der einem Schattenwurf des Objekts ohne Reflexion an seiner Oberfläche entspricht.In the following step S3, for example, as based on 5 already described, which detected radiation at the surface Radiation is and this radiation is eliminated in the following step S4 from the image, for example by the corresponding pixel values are changed to the value corresponding to a shadow of the object without reflection on its surface.

Im folgenden Schritt S5 wird die im Bild verbliebene Strahlung (das heißt es werden die der Strahlung entsprechenden Bildwerte) über die Farbkanäle summiert, d.h. es wird aus Bildinformation, die nach Wellenlänge bzw. Frequenz unterschieden wird, Bildinformation erzeugt, die nicht mehr Information über die Wellenlänge bzw. Frequenz enthält. Anders ausgedrückt wird in Schritt S5 aus dem in Schritt S4 erzeugten Bild ein Graustufenbild erzeugt. Jede Graustufe entspricht einer über den gesamten Spektralbereich summierten Intensität der Strahlung. Dies erleichtert es insbesondere bei mehreren Kanten oder Kantenbereichen, an denen Messstrahlung unterschiedlicher Wellenlänge vorbei zur Kamera gelangt, eine Auswertung vorzunehmen.In the following step S5, the radiation remaining in the image (that is, the image values corresponding to the radiation) is summed over the color channels, i. It is from image information, which is distinguished by wavelength or frequency, image information generated that no longer contains information about the wavelength or frequency. In other words, in step S5, a gray scale image is generated from the image generated in step S4. Each gray level corresponds to an intensity of the radiation summed over the entire spectral range. This makes it easier to carry out an evaluation, in particular in the case of a plurality of edges or edge regions at which measuring radiation of different wavelengths passes to the camera.

In Schritt S6 wird das durch Eliminierung der gestreuten Strahlung entstandene Bild als Messbild verwendet und wird aus dem Messbild ermittelt, wo sich der Rand des Objekts im Projektionsbild, d.h. im Messbild, befindet. In dieser Weise kann nicht nur ein Punkt des Randes im Projektionsbild bestimmt werden, sondern z.B. der Verlauf eines Randabschnitts oder die gesamte Kontur des Objektes, d.h. sämtliche Randabschnitte. Ferner können Abmessungen bestimmt werden, wie z.B. die Breite des Objekts zwischen zwei einander gegenüberliegenden Randpunkten.In step S6, the image resulting from the elimination of the scattered radiation is used as the measurement image and is determined from the measurement image where the edge of the object in the projection image, i. in the measurement image. In this way not only a point of the edge in the projection image can be determined, but e.g. the course of an edge portion or the entire contour of the object, i. all edge sections. Furthermore, dimensions can be determined, such as e.g. the width of the object between two opposite edge points.

7 zeigt ein einfaches Flussdiagramm mit Schritten bei der Erzeugung von Beleuchtungsmustern. In Schritt S11 wird z.B. mit einer der anhand von 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtungen ein erstes sinusförmiges Beleuchtungsmuster erzeugt, sodass eine entsprechende Strahlungsflussdichteverteilung in den Objektraum der Vorrichtung eintritt und die Szene mit dem Objekt beleuchtet. Im folgenden Schritt S12 wird während der Beleuchtung ein Bild der so entstehenden Abbildung aufgenommen. Im folgenden Schritt S13 wird von einer Steuerungseinrichtung der Vorrichtung, z.B. einer der in 2 bis 4 dargestellten Steuerungseinrichtungen, ein verändertes Beleuchtungsmuster ermittelt, das sich gegenüber dem zuvor in Schritt S11 erzeugten Beleuchtungsmuster lediglich darin unterscheidet, dass die Strahlungsflussdichteverteilung bezüglich der Eintrittsebene in den Objektraum in eine Richtung der Eintrittsebene verschoben ist, in welcher die Strahlungsflussdichte sinusförmig variiert. Je nach Art der Strahlungsflussdichteverteilung kann es mehr als eine solche Richtung in der Eintrittsebene geben. Z.B. kann die Strahlungsflussdichteverteilung betrachtet in der Eintrittsebene rotationssymmetrisch zu einem zentralen Punkt sein. In diesem Fall variiert die Strahlungsflussdichte sinusförmig in jeder Richtung, die von dem zentralen Punkt ausgeht. 7 shows a simple flowchart with steps in the generation of illumination patterns. In step S11, for example, with one of the basis of 1 to 3 described devices generates a first sinusoidal illumination pattern, so that a corresponding radiation flux density distribution enters the object space of the device and illuminates the scene with the object. In the following step S12, an image of the resulting image is taken during illumination. In the following step S13 is by a control device of the device, eg one of in 2 to 4 1, which differs from the illumination pattern previously generated in step S11 only in that the radiation flux density distribution with respect to the entrance plane into the object space is shifted in a direction of the entrance plane in which the radiation flux density varies sinusoidally. Depending on the type of radiation flux density distribution, there may be more than one such direction in the entrance plane. For example, viewed in the entrance plane, the radiation flux density distribution may be rotationally symmetric to a central point. In this case, the radiant flux density varies sinusoidally in each direction originating from the central point.

Insbesondere verschiebt die Steuerungseinrichtung das bisher in Schritt S11 erzeugte Beleuchtungsmuster entlang der genannten Richtung um einen vorgegebenen Verschiebungsbetrag, der z.B. als Bruchteil der Periode der sinusförmigen Variation vorgegeben sein kann, und optional in eine vorgegebene Richtung. Z.B. handelt es sich bei dem vorgegebenen Verschiebungsbetrag um ein Fünfzigstel oder ein Hundertstel der Periode.Specifically, the controller shifts the illumination pattern hitherto generated in step S11 along the said direction by a predetermined shift amount, e.g. may be given as a fraction of the period of the sinusoidal variation, and optionally in a given direction. For example, if the default shift amount is one fiftieth or one hundredth of the period.

Wenn die Steuerungseinrichtung eine verschobene Strahlungsflussdichteverteilung ermittelt hat und diese noch erzeugt werden soll, kehrt der Prozess zu Schritt S11 zurück und wird in Schritt S12 ein entsprechendes Bild der so entstandenen Abbildung von der Bilderfassungseinrichtung aufgenommen.If the controller has determined a shifted radiation flux density distribution and this is still to be generated, the process returns to step S11 and a corresponding image of the resulting image is taken by the image capture device in step S12.

Wenn jedoch keine weiteren verschobenen Strahlungsflussdichteverteilungen erzeugt werden sollen, folgt auf die Ausführung des Schritts S13 Schritt S14, in dem der Prozess der mehrfachen Beleuchtung und Aufnahme von Bildern beendet wird und z.B. eine Auswertung der erhaltenen Bilder durchgeführt werden kann. Ausführungsbeispiele für die Auswertung und/oder Verarbeitung der erhaltenen Bilddaten zur Vorbereitung einer Auswertung wurden bereits beschrieben.However, if no further shifted radiation flux density distributions are to be generated, the execution of step S13 is followed by step S14, in which the process of multiple illumination and image capture is terminated, and e.g. an evaluation of the images obtained can be performed. Exemplary embodiments for the evaluation and / or processing of the obtained image data for preparing an evaluation have already been described.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorrichtungcontraption
22: Objektobject
33: Lichtquellelight source
44: Leuchtelementelighting elements
55: Lichtabstrahlflächelight emission
66: Objektträgerslides
77: Objektraumobject space
88th: Abbildungsoptikimaging optics
99: BilderfassungseinrichtungImage capture device
1010: Lichtstrahlbeam of light
1111: Lichtstrahlbeam of light
1212: Schattenshadow
1313: Vorrichtungcontraption
1414: Filter-MatrixFilter matrix
1515: Matrixelementmatrix element
1616: erster Bereich der Matrixfirst area of the matrix
1717: zweiter Bereich der Matrixsecond area of the matrix
18 18: Querschnittcross-section
1919: Streifenstrip
3030: Steuerungseinrichtungcontrol device
3131: Bildschirmscreen
3232: Tastaturkeyboard
4040: Steuerungseinrichtungcontrol device
4141: Eintrittsebene des ObjektraumsEntry level of the object space
4444: zweite Filter-Matrixsecond filter matrix
45-4945-49: Matrixelemente der zweiten Filter-MatrixMatrix elements of the second filter matrix
R1-R4R1-R4: direkte Strahlendirect rays
R1'-R3'R1'-R3 ': reflektierte Strahlenreflected rays

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013108457 A1 [0006]DE 102013108457 A1 [0006]
WO 2014/053573 A1 [0006, 0007, 0009]WO 2014/053573 A1 [0006, 0007, 0009]
US 5671085 [0031]US 5671085 [0031]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

M. Seitz et al., veröffentlicht in Proceedings of the Tenth IEEE International Conference on Computer Vision, 2005 [0039]M. Seitz et al., Published in Proceedings of the Tenth IEEE International Conference on Computer Vision, 2005. [0039]

Claims

Verfahren zur Abbildung eines Objektes (2) mittels Schattenwurf, aufweisend die Schritte: a) Bereitstellen einer Vorrichtung (1; 13), aufweisend - eine Lichtquelle (3), die eine Lichtabstrahlfläche (5) aufweist, - einen Objektraum (7), in dem ein abzubildendes Objekt (2) anordenbar ist, - eine Abbildungsoptik (8), die im Strahlengang von Strahlung aus der Lichtquelle (3) zur Abbildungsoptik (8) nach der Lichtabstrahlfläche (5) und nach dem Objektraum (7) angeordnet ist, - eine Bilderfassungseinrichtung (9), die im Strahlengang des Lichts nach der Abbildungsoptik (8) angeordnet ist, und mit welcher der Schattenwurf des Objektes (2) erfassbar ist, wenn das Objekt (2) von der Lichtquelle (3) mit Licht bestrahlt wird, wobei die Lichtabstrahlfläche (5) aus Leuchtelementen (4) zusammengesetzt ist, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind, und/oder wobei die Strahlungsflussdichte und/oder die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums (7) abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum (7) angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter (14; 44) veränderbar ist, sodass eine örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung des Lichts einstellbar ist, b) Bestrahlen eines Objekts (2), das in dem Objektraum (7) angeordnet ist, mit Licht einer ersten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer ersten Abbildung des Objekts (2) und danach mit Licht einer zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer zweiten Abbildung des Objekts (2), wobei sich die erste Verteilung und die zweite Verteilung in zumindest einem Gebiet des Objektraumes (7), der neben einem Rand des Objekts (2) liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt (2) von dem Licht Richtung Abbildungsoptik (8) durchstrahlt wird, unterscheiden, c) Aufnehmen eines Bildes oder mehrerer Bilder durch die Bilderfassungseinrichtung (9), wobei mit dem Bild oder jedem der Bilder Licht entsprechend einer während der Aufnahme des Bildes vorhandenen örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts (2) erfasst werden, sodass durch das Bild oder die mehreren Bilder insgesamt zumindest die erste Abbildung des Objekts (2) und die zweite Abbildung des Objekts (2) erfasst werden, wobei bei einer Auswertung des von der Bilderfassungseinrichtung (9) aufgenommenen Bildes oder der von der Bilderfassungseinrichtung (9) aufgenommenen mehreren Bildern unter Berücksichtigung einer Kenntnis über die erzeugte erste örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte und über die erzeugte zweite örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte eine von dem Objekt reflektierte Strahlung Bereichen der in den Objektraum einfallenden Strahlung in einer ersten Entfernung zum Rand des Objektes zugeordnet wird und/oder an dem Objekt vorbei in die Abbildungsoptik verlaufende Strahlung Bereichen der in den Objekttraum einfallenden Strahlung in einer zweiten Entfernung zum Rand des Objektes zugeordnet wird.Method for imaging an object (2) by means of shadows, comprising the steps: a) providing a device (1, 13), comprising a light source (3) having a light emitting surface (5), an object space (7) in which an object (2) to be imaged can be arranged, an imaging optics (8) arranged in the beam path of radiation from the light source (3) to the imaging optics (8) after the light emission surface (5) and after the object space (7), - An image detection device (9) which is arranged in the beam path of the light after the imaging optics (8), and with which the shadow of the object (2) can be detected when the object (2) from the light source (3) is irradiated with light wherein the light emission surface (5) is composed of light elements (4) which can be controlled individually or in groups, and / or wherein the radiation flux density and / or the spectral composition of the light emitted by the light emission surface in the direction of the object space (7) is, by a between the light emitting surface and the object space (7) arranged in areas individually controllable filter (14; 44) is variable, so that a spatial distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition of the light is adjustable, b) irradiating an object (2) arranged in the object space (7) with light of a first local distribution of the radiation flux density and / or of the spectral composition to produce a first image of the object (2) and then with light of a second local one Distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition for generating a second image of the object (2), wherein the first distribution and the second distribution in at least one area of the object space (7), which is adjacent to an edge of the object (2) and which is irradiated without shading by the object (2) from the light in the direction of imaging optics (8), c) taking an image or several images by the image capture device (9), wherein with the image or each of the images, light corresponding to a local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition during the acquisition of the image and a corresponding shadow cast of the object (2 ), so that at least the first image of the object (2) and the second image of the object (2) are detected by the image or the plurality of images, wherein in an evaluation of the image captured by the image capture device (9) or of Taking into account a knowledge about the first spatial distribution of the radiation flux density produced and the second spatial distribution of the radiation flux density generated by the image acquisition device (9), a plurality of images of the radiation reflected by the object are at a first distance from the radiation incident in the object space Associated with the edge of the object and / or on the object past the object in the imaging optical radiation extending areas of the incident in the object dream radiation at a second distance to the edge of the object is assigned.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes der mehreren Bilder, die in Schritt c) aufgenommen werden, Bildinformation von allen lichtempfindlichen Elementen enthält, die in einem Empfangsbereich einer Lichtempfangsfläche der Bilderfassungseinrichtung (9) liegen, der Licht aus dem genannten Gebiet des Objektraums (7) und dem daneben liegenden Rand des Objekts empfängt, und wobei die Bildinformation zur Bestimmung einer Position und/oder eines Verlaufs des Randes des Objekts verwendet wird.Method according to Claim 1 wherein each of the plurality of images taken in step c) includes image information of all the photosensitive elements located in a receiving area of a light receiving surface of the image detecting device (9), the light from said area of the object space (7) and the adjacent one Receiving edge of the object, and wherein the image information is used to determine a position and / or a course of the edge of the object.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bild oder zumindest eines der mehreren Bilder, das/die in Schritt c) aufgenommen wird/werden, während dem Bestrahlen des Objekts (2) mit Licht der ersten örtlichen Verteilung und danach mit Licht der zweiten örtlichen Verteilung aufgenommen wird, sodass das Bild oder das zumindest eine der mehreren Bilder Bildinformation sowohl der ersten Abbildung des Objekts (2) als auch der zweiten Abbildung des Objekts (2) aufweist, und wobei die Bildinformation zur Bestimmung einer Position und/oder eines Verlaufs des Randes des Objekts (2) verwendet wird.Method according to Claim 1 or 2 wherein the image or at least one of the plurality of images taken in step c) is captured during irradiation of the object (2) with light of the first local distribution and then with light of the second local distribution, so that The image or the at least one of the plurality of images has image information of both the first image of the object (2) and the second image of the object (2), and wherein the image information for determining a position and / or a course of the edge of the object (2). is used.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Objekt (2) nacheinander mit Licht zumindest der ersten und der zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte zur Erzeugung zumindest der ersten und der zweiten Abbildung des Objekts (2) bestrahlt wird, wobei jede der örtlichen Verteilungen der Strahlungsflussdichte in einer Eintrittsfläche am Eintritt in den Objektraum (7) eine periodische Variation der Strahlungsflussdichte in Abhängigkeit vom Ort in der Eintrittsfläche aufweist und wobei sich die örtlichen Verteilungen der Strahlungsflussdichte in der Eintrittsfläche lediglich hinsichtlich einer Phasenlage der periodischen Variation unterscheiden.Method according to one of Claims 1 to 3 wherein the object (2) is successively irradiated with light of at least the first and the second spatial distribution of the radiant flux density to produce at least the first and second images of the object (2), each of the local distributions of the radiant flux density in an entrance surface at the entrance into the object space (7) has a periodic variation of the radiation flux density as a function of the location in the entrance area, and wherein the local distributions of the radiation flux density in the entrance area differ only with respect to a phase position of the periodic variation.

Verfahren nach Anspruch 4, wobei die periodische Variation der Strahlungsflussdichte in der Eintrittsfläche eine sinusförmige oder kosinusförmige Variation ist.Method according to Claim 4 , wherein the periodic variation of the radiation flux density in the entrance surface is a sinusoidal or cosinusoidal variation.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei durch Auswertung von mehreren Bildern, die in Schritt c) aufgenommen werden und die zumindest der ersten und der zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte zur Erzeugung zumindest der ersten und der zweiten Abbildung des Objekts (2) entsprechen, indirekt übertragenes Licht, das über zumindest eine Reflexion an dem Objekt von der Beleuchtungseinrichtung zur Bilderfassungseinrichtung (9) übertragen wurde, ermittelt wird und zumindest dem indirekt übertragenen Licht entsprechende Bildinformation teilweise aus zumindest einem der mehreren Bilder oder der gesamten Bildinformation entfernt wird und/oder nicht oder nur teilweise bei einer Bestimmung eines Randes oder einer Form des Objekts (2) berücksichtigt wird.Method according to one of Claims 1 to 5 in which, by evaluating a plurality of images taken in step c) and the at least one of the first and the second spatial distribution of the radiation flux density for generating at least the first and second images of the object (2) correspond, indirectly transmitted light which has been transmitted via at least one reflection on the object from the illumination device to the image capture device (9) is determined, and at least the indirectly transmitted light image information is partially removed from at least one of the plurality of images or the entire image information and / / or not or only partially in a determination of an edge or a shape of the object (2) is taken into account.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mit einer Mehrzahl von Strahlungsflussdichteverteilungen, in denen die Strahlungsflussdichte in Abhängigkeit vom Ort in einer Querschnittsebene quer zum Verlauf der Strahlung durch den Objektraum (7) sinusförmig und/oder kosinusförmig variiert, jeweils eine Abbildung erzeugt wird und von der Bilderfassungseinrichtung (9) jeweils ein Bild erfasst wird und wobei durch - eine Transformation von aus den erfassten Bildern erhaltener ortsabhängiger Bildinformation in einen Frequenzraum, eine Bearbeitung der Bildinformation im Frequenzraum und eine Rücktransformation in einen Ortsraum, oder - eine Bearbeitung von aus den erfassten Bildern erhaltener ortsabhängiger Bildinformation in einen Ortsraum derart, dass eine Frequenzabhängigkeit der Bildinformation verändert wird, eine örtliche Auflösung von Strukturen des abgebildeten Objekts (2) erhöht wird.Method according to one of Claims 1 to 6 , wherein a plurality of radiation flux density distributions, in which the radiation flux density varies sinusoidally and / or cosinusoidally as a function of the location in a cross-sectional plane transverse to the course of the radiation through the object space (7), is generated in each case by an image capture device (9) an image is detected, and wherein - a transformation of location-dependent image information obtained from the acquired images into a frequency space, a processing of the image information in frequency space and a back transformation into a spatial space, or - a processing of location-dependent image information obtained from the acquired images into a spatial domain such that a frequency dependency of the image information is changed, a local resolution of structures of the imaged object (2) is increased.

Verfahren zur Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf, aufweisend die Schritte: a) Bereitstellen einer Vorrichtung, aufweisend - eine Lichtquelle (3), die eine Lichtabstrahlfläche (5) aufweist, - einen Objektraum (7), in dem ein abzubildendes Objekt (2) anordenbar ist, - eine Abbildungsoptik (8), die im Strahlengang von Strahlung aus der Lichtquelle (3) zur Abbildungsoptik (8) nach der Lichtabstrahlfläche (5) und nach dem Objektraum (7) angeordnet ist, - eine Bilderfassungseinrichtung (9), die im Strahlengang des Lichts nach der Abbildungsoptik (8) angeordnet ist, und mit welcher der Schattenwurf des Objektes (2) erfassbar ist, wenn das Objekt (2) von der Lichtquelle (3) mit Licht bestrahlt wird, wobei die Lichtabstrahlfläche (5) aus Leuchtelementen (4) zusammengesetzt ist, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind, und/oder wobei die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums (7) abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum (7) angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter (44) veränderbar ist, sodass eine örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts einstellbar ist, b) Bestrahlen eines Objekts (2), das in dem Objektraum (7) angeordnet ist, mit Licht einer örtlichen Verteilung der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer Abbildung des Objekts (2), wobei sich die spektrale Zusammensetzung in zumindest einem Gebiet des Objektraums (7), der neben einem Rand des Objekts (2) liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt (2) von dem Licht Richtung Abbildungsoptik (8) durchstrahlt wird, mit zunehmendem Abstand zu dem Rand verändert, c) Aufnehmen zumindest eines Bildes durch die Bilderfassungseinrichtung (9), wobei mit dem Bild Licht entsprechend der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts (2) erfasst werden, sodass durch das Bild die Abbildung des Objekts (2) erfasst wird.Method for imaging an object by means of shadows, comprising the steps: a) providing a device comprising a light source (3) having a light emitting surface (5), an object space (7) in which an object (2) to be imaged can be arranged, an imaging optics (8) arranged in the beam path of radiation from the light source (3) to the imaging optics (8) after the light emission surface (5) and after the object space (7), - An image detection device (9) which is arranged in the beam path of the light after the imaging optics (8), and with which the shadow of the object (2) can be detected when the object (2) from the light source (3) is irradiated with light , wherein the light emitting surface (5) is composed of light elements (4) which are individually or in groups controllable, and / or wherein the spectral composition of the light emitted from the light emitting surface in the direction of the object space (7), by an interposed The light emitting surface and the object space (7) arranged in areas individually controllable filter (44) is variable, so that a spatial distribution of the spectral composition of the light is adjustable, b) irradiating an object (2) arranged in the object space (7) with light of a local distribution of the spectral composition to produce an image of the object (2), wherein the spectral composition in at least one region of the object space (7 ), which is located next to an edge of the object (2) and which is irradiated by the light (not shaded by the object (2) in the direction of imaging optics (8), is changed with increasing distance to the edge, c) taking at least one image by the image capture device (9), wherein with the image light according to the spectral composition and a corresponding shadow of the object (2) are detected so that the image of the object (2) is detected by the image.

Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Kenntnis über die mittels der Lichtquelle (3) erzeugte örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts bei einer Auswertung des zumindest einen Bildes zur Bestimmung einer Kantenposition und/oder eines Kantenverlaufs des Objekts berücksichtigt wird.Method according to Claim 8 in which knowledge of the spatial distribution of the spectral composition of the light produced by means of the light source (3) is taken into account in an evaluation of the at least one image for determining an edge position and / or an edge profile of the object.

Vorrichtung (1; 13) zur Abbildung eines Objekts (2) mittels Schattenwurf, aufweisend - eine Lichtquelle (3), die die eine Lichtabstrahlfläche (5) aufweist, - einen Objektraum (7), in dem ein abzubildendes Objekt (2) anordenbar ist, - eine Abbildungsoptik (8), die im Strahlengang von Strahlung aus der Lichtquelle (3) zur Abbildungsoptik (8) nach der Lichtabstrahlfläche (5) und nach dem Objektraum (7) angeordnet ist, - eine Bilderfassungseinrichtung (9), die im Strahlengang des Lichts nach der Abbildungsoptik (8) angeordnet ist, und mit welcher der Schattenwurf des Objektes (2) erfassbar ist, wenn das Objekt (2) von der Lichtquelle (3) mit Licht bestrahlt wird, - eine Steuerungseinrichtung (30; 40), wobei die Lichtabstrahlfläche (5) aus Leuchtelementen (4) zusammengesetzt ist, die einzeln oder in Gruppen von der Steuerungseinrichtung (30; 40) steuerbar sind, und/oder wobei die Strahlungsflussdichte und/oder die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums (7) abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum (7) angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter (14; 44) veränderbar ist, sodass eine örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts gesteuert von der Steuerungseinrichtung (30; 40) einstellbar ist, wobei die Steuerungseinrichtung (30; 40) ausgestaltet ist, eine Bestrahlung eines Objekts (2) zu steuern, das in dem Objektraum (7) angeordnet ist, und zwar mit Licht einer ersten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer ersten Abbildung des Objekts (2 und danach mit Licht einer zweiten örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer zweiten Abbildung des Objekts (2), wobei sich die erste Verteilung und die zweite Verteilung in zumindest einem Gebiet des Objektraums (7), der neben einem Rand des Objekts (2) liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik (8) durchstrahlt wird, unterscheiden, wobei die Steuerungseinrichtung (30; 40) ausgestaltet ist, das Aufnehmen eines Bildes oder mehrerer Bilder durch die Bilderfassungseinrichtung (9) auszulösen, wobei mit dem Bild oder jedem der Bilder Licht entsprechend einer während der Aufnahme des Bildes vorhandenen örtlichen Verteilung der Strahlungsflussdichte und/oder der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts (2) erfasst werden, sodass durch das Bild oder die mehreren Bilder insgesamt zumindest die erste Abbildung des Objekts (2) und die zweite Abbildung des Objekts (2) erfasst werden, wobei eine Auswertungseinrichtung der Vorrichtung ausgestaltet ist, bei einer Auswertung des von der Bilderfassungseinrichtung (9) aufgenommenen Bildes oder der von der Bilderfassungseinrichtung (9) aufgenommenen mehreren Bildern unter Berücksichtigung einer Kenntnis über die erzeugte erste örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte und über die erzeugte zweite örtliche Verteilung der Strahlungsflussdichte eine von dem Objekt reflektierte Strahlung Bereichen der in den Objektraum einfallenden Strahlung in einer ersten Entfernung zum Rand des Objektes zuzuordnen und/oder an dem Objekt vorbei in die Abbildungsoptik verlaufende Strahlung Bereichen der in den Objekttraum einfallenden Strahlung in einer zweiten Entfernung zum Rand des Objektes zuzuordnen.Device (1; 13) for imaging an object (2) by means of a shadow, comprising - a light source (3) having the one light emitting surface (5), - an object space (7) in which an object (2) to be imaged can be arranged - An imaging optics (8), which is arranged in the beam path of radiation from the light source (3) to the imaging optics (8) after the light emitting surface (5) and after the object space (7), - an image detection device (9), in the beam path the light is arranged after the imaging optics (8) and with which the shadow cast of the object (2) can be detected when the object (2) is irradiated with light by the light source (3), - a control device (30; 40), the light-emitting surface (5) being composed of light-emitting elements (4) which can be controlled individually or in groups by the control device (30; 40) and / or the radiation flux density and / or the spectral composition of the light emitted by the light-emitting surface in Direction of the object space (7) is emitted, by a between the light emitting surface and the object space (7) arranged in areas individually controllable filter (14; 44) is variable so that a local distribution of the spectral composition of the light controlled by the control means (30; 40) is adjustable, the control means (30; 40) being arranged to control an irradiation of an object (2) which is in the Object space (7) is arranged, with light of a first local distribution of the radiation flux density and / or of the spectral composition for producing a first image of the object (2) and then with light of a second local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition to produce a second image of the object (2), wherein the first distribution and the second distribution in at least a region of the object space (7), which is adjacent to an edge of the object (2) and which is irradiated without shading by the object from the light towards imaging optics (8), wherein the control device (30; 40) is configured, the Picking up an image or several images by the image capture device (9), wherein light corresponding to a local distribution of the radiation flux density and / or the spectral composition present during the acquisition of the image and a corresponding shadow cast of the object (2) be captured, so through the picture or the multiple pictures a total of at least the first image of the object (2) and the second image of the object (2) are detected, an evaluation device of the device being configured, in an evaluation of the image captured by the image capture device (9) or by the image capture device (9 Taking into account a knowledge about the generated first local distribution of the radiation flux density and the generated second local distribution of the radiation flux density, a radiation reflected by the object can be allocated to areas of the radiation incident in the object space at a first distance to the edge of the object and / or Radiation passing to the object in the imaging optics radiation areas of incident in the object dream radiation at a second distance to the edge of the object to assign.

Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei jedes der mehreren Bilder Bildinformation von allen lichtempfindlichen Elementen enthält, die in einem Empfangsbereich einer Lichtempfangsfläche der Bilderfassungseinrichtung (9) liegen, der Licht aus dem genannten Gebiet des Objektraums (7) und dem daneben liegenden Rand des Objekts (2) empfängt, und wobei eine Auswertungseinrichtung der Vorrichtung ausgestaltet ist, die Bildinformation zur Bestimmung einer Position und/oder eines Verlaufs des Randes des Objekts (2) zu verwenden.Device after Claim 10 wherein each of the plurality of images includes image information of all the photosensitive elements located in a receiving area of a light receiving surface of the image detecting device (9) receiving light from said area of the object space (7) and the adjacent edge of the object (2), and wherein an evaluation device of the device is configured to use the image information for determining a position and / or a course of the edge of the object (2).

Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Bild oder zumindest eines der mehreren Bilder während dem Bestrahlen des Objekts (2) mit Licht der ersten örtlichen Verteilung und danach mit Licht der zweiten örtlichen Verteilung aufgenommen wird, sodass das Bild oder das zumindest eine der mehreren Bilder Bildinformation sowohl der ersten Abbildung des Objekts (2) als auch der zweiten Abbildung des Objekts (2) aufweist, und wobei eine Auswertungseinrichtung der Vorrichtung ausgestaltet ist, die Bildinformation zur Bestimmung einer Position und/oder eines Verlaufs des Randes des Objekts (2) zu verwenden.Device after Claim 10 or 11 wherein the image or at least one of the plurality of images is captured during irradiation of the object (2) with light of the first local distribution and then with light of the second local distribution such that the image or the at least one of the plurality of images comprises image information of both the first image of the object (2) as well as the second image of the object (2), and wherein an evaluation device of the device is designed to use the image information for determining a position and / or a course of the edge of the object (2).

Vorrichtung (13) zur Abbildung eines Objektes mittels Schattenwurf, aufweisend - eine Lichtquelle (3), die die eine Lichtabstrahlfläche (5) aufweist, - einen Objektraum (7), in dem ein abzubildendes Objekt (2) anordenbar ist, - eine Abbildungsoptik (8), die im Strahlengang von Strahlung aus der Lichtquelle (3) zur Abbildungsoptik (8) nach der Lichtabstrahlfläche (5) und nach dem Objektraum (7) angeordnet ist, - eine Bilderfassungseinrichtung (9), die im Strahlengang des Lichts nach der Abbildungsoptik (8) angeordnet ist, und mit welcher der Schattenwurf des Objektes (2) erfassbar ist, wenn das Objekt (2) von der Lichtquelle (3) mit Licht bestrahlt wird, - eine Steuerungseinrichtung (30; 40), wobei die Lichtabstrahlfläche (5) aus Leuchtelementen (4) zusammengesetzt ist, die einzeln oder in Gruppen von der Steuerungseinrichtung (30; 40) steuerbar sind, und/oder wobei die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das von der Lichtabstrahlfläche in Richtung des Objektraums (7) abgestrahlt wird, durch einen zwischen der Lichtabstrahlfläche und dem Objektraum (7) angeordneten in Bereichen individuell ansteuerbaren Filter (44) veränderbar ist, sodass eine örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts gesteuert von der Steuerungseinrichtung (30; 40) einstellbar ist, wobei die Steuerungseinrichtung (30; 40) ausgestaltet ist, eine Bestrahlung eines Objekts (2) zu steuern, das in dem Objektraum (7) angeordnet ist, und zwar mit Licht einer örtlichen Verteilung der spektralen Zusammensetzung zur Erzeugung einer Abbildung des Objekts (2), wobei sich die spektrale Zusammensetzung in zumindest einem Gebiet des Objektraums (7), der neben einem Rand des Objekts (2) liegt und der ohne Abschattung durch das Objekt von dem Licht Richtung Abbildungsoptik (8) durchstrahlt wird, mit zunehmendem Abstand zu dem Rand verändert, wobei die Steuerungseinrichtung (30; 40) ausgestaltet ist, das Aufnehmen zumindest eines Bildes durch die Bilderfassungseinrichtung (9) auszulösen, wobei mit dem Bild Licht entsprechend der spektralen Zusammensetzung und ein entsprechender Schattenwurf des Objekts (2) erfasst werden, sodass durch das Bild die Abbildung des Objekts (2) erfasst wird.Device (13) for imaging an object by means of shadows, comprising a light source (3) having the one light emitting surface (5), an object space (7) in which an object (2) to be imaged can be arranged, an imaging optics (8) arranged in the beam path of radiation from the light source (3) to the imaging optics (8) after the light emission surface (5) and after the object space (7), - An image detection device (9) which is arranged in the beam path of the light after the imaging optics (8), and with which the shadow of the object (2) can be detected when the object (2) from the light source (3) is irradiated with light . a control device (30; 40), the light-emitting surface (5) being composed of light-emitting elements (4) which can be controlled individually or in groups by the control device (30; 40) and / or the spectral composition of the light emitted by the light-emitting surface in the direction of the object space (7 ) is radiated by a between the light emitting surface and the object space (7) arranged in areas individually controllable filter (44) is variable, so that a spatial distribution of the spectral composition of the light controlled by the control device (30; 40) is adjustable, wherein the control means (30; 40) is arranged to control an irradiation of an object (2) located in the object space (7) with light of a local distribution of the spectral composition to produce an image of the object (2). , wherein the spectral composition in at least one region of the object space (7) which is adjacent to an edge of the object (2) and which is irradiated without shading by the object from the light direction imaging optics (8), with increasing distance to the edge changed wherein the control device (30; 40) is designed to trigger the taking of at least one image by the image capture device (9), wherein the image acquires light corresponding to the spectral composition and a corresponding shadow cast of the object (2) so that the image is captured by the image Image of the object (2) is detected.

Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Auswertungseinrichtung der Vorrichtung ausgestaltet ist, bei einer Auswertung des zumindest einen Bildes zur Bestimmung einer Kantenposition und/oder eines Kantenverlaufs des Objekts eine Kenntnis über die mittels der Lichtquelle (3) erzeugte örtliche Verteilung der spektralen Zusammensetzung des Lichts zu berücksichtigen.Device after Claim 13 In the case of an evaluation of the at least one image for determining an edge position and / or an edge profile of the object, an evaluation device of the device is designed to take into account knowledge about the spatial distribution of the spectral composition of the light produced by the light source (3).

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Abbildungsoptik (8) eine telezentrische Abbildungsoptik ist. Device according to one of Claims 10 to 14 , wherein the imaging optics (8) is a telecentric imaging optics.

Optischer Sensor zur Koordinatenmessung, aufweisend eine Vorrichtung (1; 13) nach einem der Ansprüche 10 bis 15.An optical sensor for coordinate measurement, comprising a device (1, 13) according to one of Claims 10 to 15 ,