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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur visuellen Prüfung des winkelabhängigen Reflexions- oder Transmissionsverhaltens eines Gegenstandes durch einen Beobachter.
Aus der EP 0 530 818 A2 ist ein Farb-Reflexionsgerät bekannt, bei weichem die unter verschiedenen Winkeln abgestrahlten Lichtstrahlen von drei Lichtleitern aufgefangen und Photosensoren zugeführt werden. Vor den Lichtleitereintrittsöffnungen sind schaltbare Abdeckklappen bzw Blenden angeordnet, so dass immer nur ein Lichtleiter Licht zum Photosensor leitet, welcher eine Farbanalyse durchführen kann.
Farben mit winkelabhängigem Reflexions- oder Transmissionsverhalten werden beispielsweise bei Geldscheinen oder Autolacken verwendet Das winkelabhängige Verhalten entsteht z. B. durch konstruktive und destruktive Interferenz und ergibt wechselnde Farb- und Luminanzeindrücke bel unterschiedlichen Lichteinfällen und Betrachtungswinkeln.
Zur Kontrolle in der Fertigung und für Prüfzwecke, insbesondere bei Geldscheinen, wäre es wünschenswert, über eine einfache, störungsunanfällige Vorrichtung zur raschen visuellen Prüfung dieses Verhaltens zu verfügen. Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine derartige Vorrichtung zu schaffen.
Dieses Ziel wird mit Hilfe einer Vorrichtung zur visuellen Prüfung des winkeiabhängigen Reflexions- oder Transmissionsverhaltens eines Gegenstandes durch einen Beobachter erreicht, die sich auszeichnet durch eine Halteeinrichung, weiche ein Messfenster, das in eine vorgegebene Relativlage zu dem Gegenstand bringbar ist, sowie ein Beobachtungsfenster aufweist, das für den Beobachter sichtbar ist, eine Lichtzufuhr, die von der Halteeinrichtung getragen ist und Lichtstrahlen unter vorgegebenen Winkeln auf das Messfenster richtet, und eine Lichtlenkeinrichtung, weiche von der Halteeinrichtung getragen ist, zumindest zwei unter verschiedenen vorgegebenen Winkeln von einem Punkt des Messfensters ausgehende Lichtstrahlen einfängt und im Beobachtungsfenster parallel oder konvergierend darbietet.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht auf überaus einfache und damit störungsunanfällige und rasche Weise die visuelle Prüfung des winkeiabhängigen Reflexions- oder Transmissionsverhaltens eines Gegenstandes in beliebig vielen (zumindest zwei) ausgewählten Ab- oder Durchstrahlungsrichtungen.
Gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche zur Prüfung des winkelabhängigen Reflexionsverhaltens dient, sind die Lichtzufuhr und die Lichtlenkeinnchtung auf der gleichen Seite des Messfensters angeordnet. Alternativ können zur Messung des Transmissionsverhaltens die Lichtzufuhr und die Lichtlenkeinnchtung auf verschiedenen Seiten des Messfensters angeordnet sein.
Das Beobachtungsfenster kann ein Schaurohr sein, ein Okular, die Oberfläche einer Linse usw. ; gemäss einer speziellen Variante der Erfindung kann im Beobachtungsfenster auch ein Sichtschirm angeordnet sein, auf weichem die Lichtstrahlen nebeneinander auftreffen. Ein derartiger Sichtschirm kann besonders einfach mit Skalierungen, Markierungen, Farbreferenzskalen od. dgl versehen werden, weiche einen einfachen Vergleich der abgebildeten Lichtstrahlen mit Sollwerten ermöglichen.
Die Vorrichtung kann zur Messung des Reflexions- oder Transmissionsverhaltens bel bestimmten Wellenlängen, in vorgegebenen Wellenbereichen oder im gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich eingesetzt werden. Zweckmässigerweise werden weisse Lichtstrahlen auf das Messfenster gerichtet, so dass die Prüfung den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich umfasst. Im Falle von wellenlängenumwandelnden Farben, z. B. UV-Wandlern, könnte selbstverständlich auch Licht ausserhalb des sichtbaren Wellenlängenbereiches auf das Messfenster gerichtet werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtzufuhr eine Lichtquelle aufweist, bevorzugt eine weisse Lichtquelle, besonders bevorzugt eine Leuchtdiode. Alternativ kann die Lichtzufuhr auch Umgebungslicht einfangen und auf das Messfenster richten, bevorzugt indem die Lichtzufuhr ein Lichtführungskanal ist, beispielsweise ein Rohr oder ein Lichtleiter.
Auch die Lichtlenkeinrichtung kann auf verschiedene Arten realisiert sein. Gemäss einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die Uchtlenkeinrichtung eine Sammellinse, wobei das Messfenster in der Brennebene der Sammellinse liegt. Eine derartige Lichtlenkeinrichtung fängt Lichtstrahlen In
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einem ganzen, kontinuierlichen Bereich von unterschiedlichen Winkeln ein, so dass anders ausgedrückt jene Winkel bestimmt werden können, bei weichen ein Farbeindruck zum nächsten wech- selt, insbesondere bei OVls (Optically Variable Inks) mit ausgeprägt stufenförmig sich veränderndem Verhalten.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Sammellinse eine zylindrische Linse 1St. Dadurch wird das winkelabhängige Verhalten nur in der Ebene normal zur Zylinderachse bestimmt, und das Beobachtungsfenster kann z. B. mit beiden Augen betrachtet werden.
Besonders günstig ist es, wenn die Sammellinse ein Halbzylinder ist, wobei das Messfenster auf der Flachseite des Halbzylinders liegt. Diese Art von Linse kann direkt auf den zu prüfenden Gegenstand aufgelegt werden.
Dabei ist es insbesondere auch möglich, die Lichtzufuhr direkt in den Halbzylinder einzubetten, was zu einer besonders einfachen, kompakten Ausführungsform führt.
Anstelle einer Linse kann die Lichtlenkeinrichtung auch aus Prismen oder bevorzugt aus ein- zelnen Lichtleitern gebildet sein, wie sie aus der EP 0 530 818 A2 an sich bekannt sind und die jeweils einem der genannten, unter verschiedenen Winkeln reflektierten Lichtstrahlen zugeordnet sind. Mit anderen Worten empfängt jeder Lichtleiter einen unter einem bestimmten Winkel vom Messfenster ausgehenden Lichtstrahl und führt ihn zum Beobachtungsfenster. Dadurch kann das Reflexions- oder Transmissionsverhalten unter bestimmten, diskreten Winkeln überprüft werden.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Enden der Lichtleiter im Beobachtungsfenster nebeneinander ausmünden. Die Lichtleiterenden stellen so farbige Lichtpunkte dar, welche das Reflexons- oder Transmissionsverhalten unter bestimmten Winkeln repräsentieren und mit einem raschen Blick einfach erfasst werden können.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Schaffung einer Anlage zum visuellen Verlei- chen des winkelabhängigen Reflexions- oder Transmissionsverhaltens eines Prüfgegenstandes mit jenem eines Referenzgegenstandes durch einen Beobachter. Diese Anlage zeichnet sich aus durch zumindest zwei der beschriebenen erfindungsgemässen Vorrichtungen, die miteinander verbunden sind und deren Beobachtungsfenster nebeneinander liegen. Dadurch können mit einem einzigen Blick beide Beobachtungsfenster erfasst und einfach miteinander verglichen werden.
Bevorzugt wird vorgesehen, dass die eine Vorrichtung eine Aufnahme für den Referenzgegenstand und die andere Vorrichtung einen Anschlag zur Positionierung des Prüfgegenstandes aufweist. Der Referenzgegenstand kann dadurch in der einen Vorrichtung dauerhaft verbleiben und der Prüfgegenstand gegenüber dem Referenzgegenstand ausgerichtet werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Anlage, insbesondere für flache, biegsame Referenzgegenstände, zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufnahme eine Trommel enthält, auf welche ein oder mehrere Referenzgegenstände befestigbar sind. Wenn die Trommel rund ist, kann durch Verdrehen der Trommel zwischen mehreren Referenzgegenständen umgeschaltet werden. Unabhängig von der Form der Trommel ergibt sich bel flachen, biegsamen Referenzgegenständen eine beträchtliche Platzeinsparung, da diese auf die Trommel aufgewickelt werden können.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung schematisch im Schnitt, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung im Schnitt, die Fig 3 und 4 eine erste Ausführungsform einer Anlage im Schnitt und in der Draufsicht, und Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Anlage in einer Perspektivansicht.
Die in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung umfasst eine Halteeinrichtung 2, die in Form eines Drahtgestelles ausgeführt ist und an der Oberfläche 3 eines abschnittsweise dargestellten Gegenstandes 4 zur Anlage bringbar ist. Die Halteeinrichtung 2 definiert auf der Oberfläche 3 des Gegenstandes 4 ein Messfenster 5 und relativ zu diesem die Lage einer Lichtzufuhr 6 sowie eines Beobachtungsfensters 7, das an der Oberseite der Vorrichtung 1 für einen Betrachter 8 sichtbar ist.
Die von der Halteeinrichtung 2 getragene Lichtzufuhr 6 richtet ein Bündel im wesentlichen paralleler Lichtstrahlen 9 unter einem vorgegebenen Winkel a auf das Messfenster 5. Der Winkel a kann innerhalb des Bündels von Lichtstrahlen 9 auch variieren, beispielsweise um einige Grad oder um einige zehn Grad.
Die von jedem Punkt des Messfensters 5, genauer gesagt der Oberfläche 3 des Gegenstandes 4 unter verschiedenen Winkeln ss1, ss2 usw. reflektierten Lichtstrahlen 10 (gleichgültig, ob der unterschiedliche Reflexionswinkel ss auf die Diffusoreigenschaft der Oberfläche 3 zurückzuführen ist
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oder auf den variierenden Einfallswinkel a) werden von einer Lichtlenkeinrichtung 11 eingefangen und von dieser im Beobachtungsfenster 7 parallel oder konvergierend dem Beobachter 8 dargeboten. Die Lichtlenkeinrichtung 11 wird von der Halteeinrichtung 2 getragen und ist im gezeigten Beispiel eine Sammellinse, deren Oberseite das Beobachtungsfenster 7 bildet.
Wenn die Oberfläche 3 des Gegenstandes 4 z. B. eine winkelabhängige Farbschicht trägt, bietet sich dem Beobachter 8 eine Nebeneinanderanordnung von unterschiedlichen Farbeindrücken 13-16 dar, weiche den unter den einzelnen Winkeln ss1, ss2 usw. reflektierten Farben entsprechen.
Es ist ersichtlich, dass zum Messen des winkeiabhängigen Transmissionsverhaltens eines transparenten oder transluzenten Gegenstandes 4 die Vorrichtung 1 einfach dadurch abgewandelt werden kann, dass die Lichtzufuhr 6 und die Lichtlenkeinrichtung 11 auf verschiedenen Seiten des Messfensters 5 angeordnet werden. Beispielsweise besitzt die Halteeinrichtung 2 eine entsprechende Ausnehmung, in welche der Gegenstand 4 eingelegt werden kann, so dass er zwischen Uchtzu- fuhr 6 und Lichtlenkeinrichtung 11 liegt. Alle vorstehenden und nachstehenden Ausführungen gelten daher in analoger Weise auch für Transmissionsprüfvorrichtungen.
Die Lichtzufuhr 6 kann, wie in Fig. 1 gezeigt, eine eigene Lichtquelle 17 enthalten. Alternativ könnte die Lichtzufuhr 6 auch Umgebungslicht einfangen und unter dem oder den Winkel (n) a auf das Messfenster 5 richten. Die Lichtzufuhr 6 kann sowohl weisses Licht als auch Licht mit einem vorgegebenen Amplitudenprofil im Wellenlängenbereich zuführen, beispielsweise durch entsprechende Filterung des Umgebungslichtes, durch den Einsatz mono- oder mehrchromatischer Lichtquellen 17 od. dgl. Im gezeigten Fall ist die Lichtquelle 17 eine weisses Licht abgebende Leuchtdiode.
Die Lichtlenkeinrichtung 11 kann sowohl eine sphärische Sammellinse als auch eine zylindrische Sammellinse sein. Das Messfenster 5 liegt etwa im Bereich der Brennebene der Sammellinse.
Fig. 2 zeigt eine besonders einfach und kompakt ausgeführte Vorrichtung 1. Die Lichtlenkeinrichtung 11 ist hier eine zylindrische Sammellinse in Form eines Halbzylinders, und die Figur zeigt einen axialnormalen Schnitt durch den Zylinder. Das Messfenster 5 liegt auf der Flachseite des Halbzylinders, das Beobachtungsfenster 7 liegt auf einer Seite der gekrümmten Oberseite der Linse. Die Lichtzufuhr 6 ist ein in die gegenüberliegende Seite der gekrümmten Oberseite gebohrter Kanal, welcher an seinem Eingang Umgebungsiicht einfängt und auf das Messfenster 5 richtet. Die Lichtzufuhr 6 ist somit direkt in die halbzylinderförmige Lichtlenkeinrichtung 11 eingebettet ; mit anderen Worten bildet die Lichtlenkeinrichtung 11 ihrerseits gleichzeitig die Halteeinrichtung 2 zur Relativpositionierung von Lichtzufuhr 6, Messfenster 5, Lichtlenkeinrichtung 11 und Beobachtungsfenster 7.
Um den Einfluss von einfallendem Umgebungslicht auszuschalten, ist der Halbzylinder mit Ausnahme der Einfallsmündung der Lichtzufuhr 6, des Messfensters 5 und des Beobachtungsfensters 7 mit einer opaken Beschichtung 18 versehen.
Anstelle eines Lichtführungskanales kann die Lichtzufuhr 6 auch eine in den Halbzylinder eingebettete oder an diesen angesetzte Leuchtdiodeneinrichtung sein.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Anlage dient zum Vergleichen des winkeiabhängigen Reflexions- oder Transmissionsverhaltens eines Prüfgegenstandes 4'mit jenem eines Referenzgegenstandes 4", wobei sowohl für den Prüfgegenstand 4'als auch für den Referenzgegenstand 4" jeweils eine eigene Prüfvorrichtung 1'bzw. 1"vorgesehen ist. Die Vorrichtungen 1', 1" sind nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden (siehe Fig. 4), wobei ihre Beobachtungsfenster 7 nebeneinanderliegen, um mit einem raschen Blick einen Vergleich zu ermöglichen. Jede der Vorrichtungen 1', 1" weist wieder eine Lichtzufuhr 6, ein Messfenster 5, eine Lichtlenkeinrichtung 11 und ein Beobachtungsfenster 7 auf.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 und 4 wird die Lichtlenkeinrichtung 11 aus einzelnen Lichtleitern 19 gebildet, die jeweils einem unter einem der Winkel ss1, ss2 usw. ausgehenden Lichtstrahl 10 zugeordnet sind und diesen mit ihrem entsprechend angeordneten Ende 20 einfangen. Die gegenüberliegenden Enden 21 der Lichtleiter 19 münden an der Oberseite der hier in Form eines Gehäuses ausgebildeten Halteeinrichtung 2 im Beobachtungsfenster 7 aus bzw. bilden das Beobachtungsfenster 7.
Die Vorrichtung 1" weist eine unterhalb des Messfensters 5 fest angeordnete Aufnahme 22 für den Referenzgegenstand 4" auf. Dieser ist im gezeigten Beispiel ein Geldschein und auf eine abgeflachte Trommel 23 aufgewickelt, die seitlich in die Aufnahme 22 einschiebbar ist. Die Trommel 23 kann auch Platz für mehrere verschiedene Referenz-Geldscheine 4" bieten und drehbar ausge-
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führt sein, so dass zwischen diesen umgeschaltet werden kann. Die Aufnahme 22 kann aber auch für einen wahlweisen Austausch verschiedener Referenzgegenstände ausgebildet sein.
Die Vorrichtung 1" weist eine unterhalb des Messfensters 5 positionierte Auflage 24 zur Anordnung des Prüfgegenstandes 4', beispielsweise eines Geldscheines, auf. Zur genauen Ausrichtung des Prüfgegenstandes 4'sind entsprechende Anschläge 25 auf der Auflage 24 vorgesehen.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Anlage aus zwei miteinander verbundenen Vorrichtungen 1', 1". Die Anlage besteht aus einer einzigen, durchgehenden Halbzylinderlinse 11 ähnlich der Ausführungsform von Fig. 2, an weiche eine Lichtzufuhr 6 mit einer integrierten Lichtquelle 6 angesetzt ist. Auf der Oberseite der Halbzylinderlinse 11 ergeben sich Beobachtungsfenster 7, die nicht näher eingegrenzt oder eingefasst sein müssen. Die Anlage ist auf einer Auflage 24 auflegbar oder mit dieser bei 26 fest oder gelenkig verbunden ; auf der Auflage 24 sind Anschläge 25 zur Positionierung des Prüfgegenstandes 4'und des Referenzgegenstandes 4" angeordnet.
Neben dem oder den Beobachtungsfenster (n) 7 können in jeder Ausführungsform Skalierungen, Farbskalen usw. 27 angebracht werden. Dadurch ist auch bei einer Einzelvorrichtung 1 ein Vergleich mit vorgebbaren Soll- oder Referenzwerten möglich.
In einer (nicht dargestellten) Ausführungsform kann im Beobachtungsfenster 7 auch ein Sichtschirm angeordnet werden, auf welchem die Lichtstrahlen 10 nach ihrem Durchtritt durch die Lichtlenkeinrichtung 11 auftreffen und durch die Diffusorwirkung des Sichtschirmes ein aus mehreren Richtungen ablesbares Bild liefern. Die Lichtzufuhr 6 muss bei dieser Ausführungsform entsprechend leistungsfähig sein.
Die vorgestellten Vorrichtungen und Anlagen sind für alle Arten von Gegenständen und Refle- xions-oder Transmissionsstrukturen verwendbar, so z. B. auch für Kinegramme, Auflicht- und Durchlichthologramme usw. Auch ist es möglich, das im Beobachtungsfenster dargebotene Bild maschinell weiter auszuwerten, beispielsweise durch Aufnahme mit einer photographischen Kamera oder Weiterverarbeitung mit Hilfe einer CCD-Kamera und anschliessenden Bildübertragungs-, Bildauswertungs-, Bildverarbeitungs- und Bildarchivierungsverfahren, wie sie in der Technik bekannt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur visuellen Prüfung des winkelabhängigen Reflexions- oder Transmissions- verhaltens eines Gegenstandes durch einen Beobachter, gekennzeichnet durch eine Halteeinrichung (2), welche ein Messfenster (5), das in eine vorgegebene Relativlage zu dem Gegenstand (4,4', 4") bringbar Ist, sowie ein Beobachtungsfenster (7) aufweist, das für den Beobachter (8) sichtbar ist, eine Lichtzufuhr (6), die von der Halteeinrichtung (2) getragen ist und Lichtstrahlen (9) un- ter vorgegebenen Winkeln (a) auf das Messfenster (5) richtet, und eine Lichtlenkeinrichtung (11), welche von der Halteeinrichtung (2) getragen ist, zumindest zwei unter verschiedenen vorgegebenen Winkeln (psi, ss2) von einem Punkt des Mess- fensters (5) ausgehende Lichtstrahlen (10) einfängt und im Beobachtungsfenster (7)
paral- lel oder konvergierend darbietet.
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The present invention relates to a device for the visual inspection of the angle-dependent reflection or transmission behavior of an object by an observer.
A color reflection device is known from EP 0 530 818 A2, in which the light beams emitted at different angles are collected by three light guides and supplied to photosensors. Switchable cover flaps or screens are arranged in front of the light guide inlet openings, so that only one light guide directs light to the photosensor, which can carry out a color analysis.
Colors with angle-dependent reflection or transmission behavior are used, for example, in banknotes or car paints. B. by constructive and destructive interference and results in changing color and luminance impressions bel different light incidence and viewing angles.
For control in production and for testing purposes, especially for banknotes, it would be desirable to have a simple, trouble-free device for rapid visual inspection of this behavior. The aim of the invention is to create such a device.
This goal is achieved with the aid of a device for a visual inspection of the angle-dependent reflection or transmission behavior of an object by an observer, which is characterized by a holding device, which has a measuring window which can be brought into a predetermined relative position to the object, and has an observation window, which is visible to the observer, a light supply which is carried by the holding device and directs light beams at predetermined angles onto the measuring window, and a light directing device which is carried by the holding device, at least two light beams emanating from a point of the measuring window at different predetermined angles captures and presents parallel or converging in the observation window.
The device according to the invention enables the visual examination of the angle-dependent reflection or transmission behavior of an object in any number (at least two) selected radiation or transmission directions in a very simple and therefore failure-prone and rapid manner.
According to a first embodiment of the invention, which is used to test the angle-dependent reflection behavior, the light supply and the light directing device are arranged on the same side of the measurement window. Alternatively, the light supply and the light directing device can be arranged on different sides of the measurement window for measuring the transmission behavior.
The observation window can be a viewing tube, an eyepiece, the surface of a lens, etc.; According to a special variant of the invention, a viewing screen can also be arranged in the observation window, on which the light rays strike one another. Such a display screen can be provided in a particularly simple manner with scalings, markings, color reference scales or the like, which enable a simple comparison of the imaged light beams with target values.
The device can be used to measure the reflection or transmission behavior at certain wavelengths, in predetermined wavelength ranges or in the entire visible wavelength range. Expediently, white light rays are directed onto the measuring window, so that the test covers the entire visible wavelength range. In the case of wavelength converting colors, e.g. B. UV converters, light outside the visible wavelength range could of course also be directed onto the measuring window.
A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the light supply has a light source, preferably a white light source, particularly preferably a light-emitting diode. Alternatively, the light supply can also capture ambient light and direct it onto the measuring window, preferably in that the light supply is a light guide channel, for example a tube or a light guide.
The light directing device can also be implemented in various ways. According to a preferred variant of the invention, the Uchtlenkeinrichtung is a converging lens, the measurement window being in the focal plane of the converging lens. Such a light directing device captures light rays In
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a whole, continuous range of different angles, so that, in other words, those angles can be determined, with which one color impression changes to the next, especially with OVls (Optically Variable Inks) with pronounced step-like changing behavior.
It is particularly advantageous if the converging lens is a 1St cylindrical lens. This determines the angle-dependent behavior only in the plane normal to the cylinder axis, and the observation window can e.g. B. be viewed with both eyes.
It is particularly favorable if the converging lens is a half cylinder, the measuring window being on the flat side of the half cylinder. This type of lens can be placed directly on the object to be tested.
It is in particular also possible to embed the light supply directly in the half cylinder, which leads to a particularly simple, compact embodiment.
Instead of a lens, the light guiding device can also be formed from prisms or preferably from individual light guides, as are known per se from EP 0 530 818 A2 and which are each assigned to one of the light beams mentioned, which are reflected at different angles. In other words, each light guide receives a light beam emerging from the measurement window at a certain angle and guides it to the observation window. This allows the reflection or transmission behavior to be checked at specific, discrete angles.
It is particularly advantageous if the ends of the light guides open out next to one another in the observation window. The light guide ends thus represent colored light points, which represent the reflection or transmission behavior at certain angles and can be easily grasped with a quick glance.
A further aspect of the invention consists in the creation of a system for the visual comparison of the angle-dependent reflection or transmission behavior of a test object with that of a reference object by an observer. This system is characterized by at least two of the described devices according to the invention, which are connected to one another and whose observation windows lie next to one another. This means that both observation windows can be captured with a single glance and easily compared with each other.
It is preferably provided that one device has a receptacle for the reference object and the other device has a stop for positioning the test object. As a result, the reference object can remain permanently in one device and the test object can be aligned with the reference object.
A preferred embodiment of the system, in particular for flat, flexible reference objects, is characterized in that the receptacle contains a drum to which one or more reference objects can be attached. If the drum is round, you can switch between several reference objects by rotating the drum. Regardless of the shape of the drum, flat, flexible reference objects result in considerable space savings since they can be wound onto the drum.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments illustrated in the drawings. In the drawings, FIG. 1 shows a first embodiment of a device schematically in section, FIG. 2 shows a second embodiment of a device in section, FIGS. 3 and 4 show a first embodiment of a system in section and in plan view, and FIG. 5 shows a second Embodiment of a plant in a perspective view.
The device, generally designated 1 in FIG. 1, comprises a holding device 2, which is designed in the form of a wire frame and can be brought into contact with the surface 3 of an object 4 shown in sections. The holding device 2 defines a measurement window 5 on the surface 3 of the object 4 and, relative to this, the position of a light supply 6 and an observation window 7, which is visible to an observer 8 on the upper side of the device 1.
The light supply 6 carried by the holding device 2 directs a bundle of essentially parallel light beams 9 onto the measuring window 5 at a predetermined angle a. The angle a can also vary within the bundle of light beams 9, for example by a few degrees or by a few ten degrees.
The light rays 10 reflected from each point of the measurement window 5, more precisely the surface 3 of the object 4 at different angles ss1, ss2 etc. (regardless of whether the different reflection angle ss is due to the diffuser property of the surface 3
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or to the varying angle of incidence a) are captured by a light-guiding device 11 and presented to the observer 8 in parallel or in a converging manner in the observation window 7. The light directing device 11 is carried by the holding device 2 and, in the example shown, is a converging lens, the upper side of which forms the observation window 7.
If the surface 3 of the object 4 z. B. carries an angle-dependent color layer, the observer 8 offers a juxtaposition of different color impressions 13-16, which correspond to the colors reflected at the individual angles ss1, ss2, etc.
It can be seen that for measuring the angle-dependent transmission behavior of a transparent or translucent object 4, the device 1 can be modified simply by arranging the light supply 6 and the light directing device 11 on different sides of the measuring window 5. For example, the holding device 2 has a corresponding recess into which the object 4 can be inserted, so that it lies between the Uchtzuabe 6 and light control device 11. All of the above and the following explanations therefore also apply in an analogous manner to transmission test devices.
As shown in FIG. 1, the light supply 6 can contain its own light source 17. Alternatively, the light supply 6 could also capture ambient light and point it at the measurement window 5 at the angle (s) a. The light supply 6 can supply both white light and light with a predetermined amplitude profile in the wavelength range, for example by appropriate filtering of the ambient light, by using mono- or multi-chromatic light sources 17 or the like. In the case shown, the light source 17 is a light emitting diode emitting white light ,
The light directing device 11 can be both a spherical converging lens and a cylindrical converging lens. The measurement window 5 lies approximately in the area of the focal plane of the converging lens.
2 shows a particularly simple and compact device 1. The light directing device 11 is here a cylindrical converging lens in the form of a half cylinder, and the figure shows an axially normal section through the cylinder. The measuring window 5 lies on the flat side of the half cylinder, the observation window 7 lies on one side of the curved top of the lens. The light supply 6 is a channel drilled in the opposite side of the curved upper side, which does not catch ambient at its entrance and directs it onto the measuring window 5. The light supply 6 is thus embedded directly in the semi-cylindrical light guide 11; in other words, the light directing device 11 in turn forms the holding device 2 for the relative positioning of the light supply 6, measuring window 5, light directing device 11 and observation window 7.
In order to eliminate the influence of incident ambient light, the half cylinder is provided with an opaque coating 18, with the exception of the incidence opening of the light supply 6, the measuring window 5 and the observation window 7.
Instead of a light guide channel, the light supply 6 can also be a light-emitting diode device embedded in the half-cylinder or attached to it.
The system shown in FIGS. 3 and 4 is used to compare the angle-dependent reflection or transmission behavior of a test object 4 'with that of a reference object 4 ", with a separate test device 1' each for the test object 4 'and also for the reference object 4" respectively. 1 "is provided. The devices 1 ', 1" are arranged next to one another and connected to one another (see FIG. 4), their observation windows 7 lying next to one another in order to enable a comparison to be made at a quick glance. Each of the devices 1 ′, 1 ″ again has a light supply 6, a measuring window 5, a light directing device 11 and an observation window 7.
In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the light-guiding device 11 is formed from individual light guides 19, each of which is assigned to a light beam 10 emanating from one of the angles ss1, ss2, etc. and catches it with its correspondingly arranged end 20. The opposite ends 21 of the light guides 19 open out at the top of the holding device 2, which is designed here in the form of a housing, in the observation window 7 or form the observation window 7.
The device 1 ″ has a receptacle 22 for the reference object 4 ″ which is fixedly arranged below the measurement window 5. In the example shown, this is a bill and is wound on a flattened drum 23 which can be inserted laterally into the receptacle 22. The drum 23 can also offer space for several different reference banknotes 4 ″ and can be rotated.
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leads so that you can switch between them. However, the receptacle 22 can also be designed for an optional exchange of different reference objects.
The device 1 ″ has a support 24 positioned below the measurement window 5 for arranging the test object 4 ′, for example a bill. Corresponding stops 25 are provided on the support 24 for precise alignment of the test object 4 ′.
FIG. 5 shows a further embodiment of a system consisting of two interconnected devices 1 ′, 1 ″. The system consists of a single, continuous half-cylinder lens 11 similar to the embodiment of FIG. 2, to which a light supply 6 with an integrated light source 6 is attached Observation windows 7, which do not have to be delimited or enclosed, result on the upper side of the half-cylinder lens 11. The system can be placed on a support 24 or fixedly or articulatedly connected to this at 26. Stops 25 for positioning the test object are on the support 24 4 'and the reference object 4 ".
In addition to the observation window (s) 7, scalings, color scales, etc. 27 can be attached in each embodiment. As a result, a comparison with predeterminable target or reference values is also possible with a single device 1.
In one embodiment (not shown), a viewing screen can also be arranged in the observation window 7, on which the light rays 10 strike after passing through the light-guiding device 11 and provide an image that can be read from several directions due to the diffuser effect of the viewing screen. The light supply 6 must be correspondingly powerful in this embodiment.
The devices and systems presented can be used for all types of objects and reflection or transmission structures. B. also for kinegrams, incident light and transmitted light holograms etc. It is also possible to further evaluate the image presented in the observation window by machine, for example by recording with a photographic camera or further processing with the aid of a CCD camera and subsequent image transmission, image evaluation, image processing and image archiving methods as are known in the art.
PATENT CLAIMS:
1. Apparatus for the visual inspection of the angle-dependent reflection or transmission behavior of an object by an observer, characterized by a holding device (2) which has a measuring window (5) which is in a predetermined relative position to the object (4,4 ', 4th ") can be brought, and has an observation window (7) that is visible to the observer (8), a light supply (6) carried by the holding device (2) and light beams (9) at predetermined angles (a ) is directed towards the measuring window (5), and a light directing device (11), which is carried by the holding device (2), has at least two light beams (psi, ss2) coming from a point of the measuring window (5) at different predetermined angles (psi, ss2). 10) captures and in the observation window (7)
offers in parallel or converging.