DE102008036928B3

DE102008036928B3 - Device for scattered light measurement for inspection of upper surfaces of objects to measure hollow profiles, has measurement surface inclined to line so that plane, main plane and plane derived from catacaustic are cut into straight lines

Info

Publication number: DE102008036928B3
Application number: DE200810036928
Authority: DE
Inventors: Cornelius Dr.-Ing. Hahlweg; Hendrik Prof. Dr.-Ing. Rothe
Original assignee: HELMUT SCHMIDT UNI UNI DER BUN; Helmut Schmidt Universitaet
Current assignee: HELMUT SCHMIDT UNI UNI DER BUN; Helmut Schmidt Universitaet
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-08-09

Abstract

The device has a measuring device comprising a measurement surface with a lens. A catacaustic-side combustion point (A) of the lens is in coincidence with another combustion point (B) of a hollow mirror (2). The measurement surface is inclined to a connection line of a combustion point so that a plane stretched by the measurement surface, a main plane of the lens and a plane derived from a catacaustic (1) of the hollow mirror are cut into straight lines. The catacaustic of the hollow mirror is formed on the measurement surface under a deflection mirror.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur winkelaufgelösten Streulichtmessung nach Anspruch 1.The The present invention relates to a device for angle-resolved scattered light measurement according to Claim 1.

Streulichtmessung hat sich als wirkungsvolle und schnelle Methode zur Oberflächencharakterisierung etabliert. Auf der winkelaufgelösten Streulichtmessung basierende Vorrichtungen werden vielfach verwendet, um die Oberflächen von Objekten zu inspizieren oder zu klassifizieren. Die Grundprinzipien sind gut untersucht und hinlänglich im Stand der Technik beschrieben.Scattered light measurement has proven to be an effective and fast method of surface characterization established. On the angle-resolved Stray light measurement based devices are widely used around the surfaces to inspect or classify objects. The basic principles are well studied and adequate described in the prior art.

Eine wesentliche Aufgabe bei der winkelaufgelösten Streulichtmessung ist die Abbildung zumindest eines Teilbereichs der Hemisphäre auf einen ebenen Sensor, ohne dass mechanische Bewegungen auszuführen sind. Diese Abbildung kann z. B. mit dioptrischen, katoptrischen oder katadioptrischen Systemen erfolgen.A essential task in angle-resolved scattered light measurement is the image of at least a portion of the hemisphere on a plane Sensor without mechanical movements. This picture can z. With dioptric, catoptric or catadioptric systems respectively.

Grundlage der als katadioptrische Anordnungen zu bezeichnenden Vorrichtungen ist die Abbildung eines Streubildes auf eine planare Messfläche einer Messeinrichtung, wobei das Streubild erzeugt wird durch definiertes Beleuchten einer Oberfläche unter einem schrägen Winkel mit geeignetem Licht. Als Lichtquellen sind im Stand der Technik je nach gewünschtem Frequenzbereich z. B. Laser, UV-Lampen, Schwarze Strahler etc. bekannt. Das Licht kann monochromatisch sein, muß es aber nicht. Charakteristisch für diese Vorrichtungen ist weiterhin, dass das Streubild über einen elliptischen Hohlspiegel und weitere abbildende Linsen und/oder Spiegel auf die planare Messfläche abgebildet wird. Dabei ordnet man die beleuchtete Oberfläche im ersten Brennpunkt des elliptischen Hohlspiegels an, so dass das vom elliptischen Spiegel reflektierte Streulicht im zweiten Brennpunkt gebündelt wird. Der Begriff Messeinrichtung soll in diesem Zusammenhang alle im Stand der Technik bekannten Nachweismittel für die Streulichtverteilung umfassen, also z. B. sowohl eine Leinwand, einen Bildchip, ein Diodenarray oder sonstige Einrichtungen aus dem Stand der Technik, auf die Streubilder in Streulichtmessvorrichtungen abgebildet werden.basis the devices to be referred to as katadioptrische arrangements is the image of a scattering image on a planar measuring surface of a Measuring device, wherein the scattering image is generated by defined Lighting a surface under a weird one Angle with suitable light. As light sources are in the state of Technique according to the desired Frequency range z. As lasers, UV lamps, black emitters, etc. known. The light can be monochromatic, but it does not have to be. Characteristic for this Devices is further that the scattering pattern on an elliptical concave mirror and further imaging lenses and / or mirrors imaged onto the planar measuring surface becomes. Here you assign the illuminated surface in the first focus of elliptical concave mirror, leaving the elliptical mirror Reflected scattered light is focused in the second focal point. The term measuring device should in this context all in the state the art known detection means for the scattered light distribution include, so z. B. both a screen, a picture chip, a diode array or other facilities of the prior art, the spreading patterns be imaged in scattered light measuring devices.

Solche Streulichtmessvorrichtungen sind aus der US 5,637,873 , der US 6,982,794 B1 und der DE 10034048 A1 bekannt. Da diese Vorrichtungen auf eine zu untersuchende Oberfläche aufgelegt werden sollen, ist der Hohlspiegel teilhemisphärisch ausgebildet, und die Hauptachse des elliptischen Spiegels steht schräg zur beleuchteten Oberfläche. Im Ergebnis erhält man dadurch eine extrem asymmetrische ”off-axis”-Anordnung.Such scattered light measuring devices are known from US 5,637,873 , of the US Pat. No. 6,982,794 B1 and the DE 10034048 A1 known. Since these devices are to be placed on a surface to be examined, the concave mirror is formed teilhemisphärisch, and the major axis of the elliptical mirror is oblique to the illuminated surface. As a result, this gives an extremely asymmetrical "off-axis" arrangement.

Aus der DE 43 04 815 A1 ist eine Vorrichtung zur Streulichtmessung für die Untersuchung von Oberflächen bekannt, nämlich zur Vermessung von deren Höhenprofilen, mit einer Beleuchtungslichtquelle, die angeordnet und ausgebildet ist, einen Teilbereich der zu untersuchenden Oberfläche unter einem schrägen Winkel parallel oder quasi-parallel mit Beleuchtungslicht zu beleuchten, wobei eine Leuchtzeile der Beleuchtungslichtquelle auf eine Beleuchtungsebene senkrecht zur Oberfläche abgebildet wird, mit einer Messeinrichtung zur Erfassung des von der Oberfläche gestreuten Streulichts, wobei die Messeinrichtung eine Messfläche aufweist und eine abbildende Linse, die ausgebildet ist zur Abbil dung der Beleuchtungsebene auf die Messfläche, wobei die Messfläche so zur Beleuchtungsebene geneigt steht, dass sich die von der Messfläche aufgespannte Ebene, die Hauptebene der Linse und die Beleuchtungsebene in einer Geraden schneiden.From the DE 43 04 815 A1 a device for scattered light measurement for the investigation of surfaces is known, namely for the measurement of their height profiles, with an illumination light source, which is arranged and designed to illuminate a portion of the surface to be examined at an oblique angle parallel or quasi-parallel with illumination light, wherein a light line of the illumination light source is imaged onto a lighting plane perpendicular to the surface, with a measuring device for detecting the scattered light scattered by the surface, wherein the measuring device has a measuring surface and an imaging lens, which is designed for Abbil tion of the illumination plane on the measuring surface, wherein the Measuring surface is inclined to the lighting plane that intersect the plane spanned by the measuring surface, the main plane of the lens and the lighting level in a straight line.

Es wird als nachteilig dieses Standes der Technik angesehen, dass praktische und theoretische Untersuchungen ergeben, dass diese bekannten Anordnungen nicht befriedigend arbeiten, insbesondere kann das gesamte Streubild bei hoher Winkelauflösung nicht überall scharf auf der Messfläche abgebildet werden. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier eine konstruktiv und apparativ einfache Verbesserung zur Verfügung zu stellen.It is considered to be a disadvantage of this prior art that practical and theoretical investigations show that these known arrangements not working satisfactorily, in particular, the entire spreading pattern at high angular resolution not everywhere sharply imaged on the measuring surface become. It is the object of the present invention, here a constructive and simple improvement available put.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben, während in den Unteransprüchen vorteilhafte Weiterbildungen angegeben sind.The solution This object is defined in claim 1, while advantageous in the dependent claims Further developments are specified.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass das primäre Ziel der Verbesserung sein muß, die Katakaustik des elliptischen Hohlspiegels besser auf die ebene Meßfläche abzubilden. Da allerdings die Katakaustik keine ebene Fläche ist, sondern eine gekrümmte Fläche im Raum, die bei den ”off-axis”-Anordnungen zudem asymmetrisch zur optischen Achse des abbildenden Systems steht, ist Sorgfalt auf die Tiefenschärfe bei deren Abbildung geboten. Mag bei symmetrischen Streulichtanordnungen die Katakaustik noch mit ausreichendem Ergebnis näherungsweise als Ebene senkrecht zur optischen Achse betrachtet werden, so trifft dies bei den hier vorliegenden ”off-axis”-Anordnungen jedenfalls nicht mehr zu. Hier setzt die Erfindung an, indem der Katakaustik eine Ebene zugeordnet wird, die Katakaustikebene, z. B. rechnerisch oder zeichnerisch-konstruktiv, und das aus anderen Bereichen bekannte Scheimpflug-Prinzip angewendet wird. Es ist dadurch möglich, auch für stark asymmetrische katadioptrische Vorrichtungen zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten.Of the The invention is based on the recognition that the primary goal the improvement must be the Katakaustik the elliptical concave mirror better on the plane Imaged measuring surface. However, since the catacoustic is not a flat surface, but a curved surface in space, in addition to the "off-axis" arrangements is asymmetric to the optical axis of the imaging system, take care of the depth of field offered in their illustration. May with symmetrical stray light arrangements the Katakaustik still approximate with sufficient result be considered as a plane perpendicular to the optical axis, so hits this in the present "off-axis" arrangements certainly not anymore. This is where the invention begins by the Katakaustik a level is assigned, the Katakaustikebene, z. B. mathematically or graphic-constructive, and applied the Scheimpflug principle known from other fields becomes. It is thereby possible also for strong asymmetric catadioptric devices satisfactory To get results.

Das Scheimpflug-Prinzip besagt vereinfacht, daß sich bei Neigung der Objektebene gegen das Lot zur optischen Achse auch die Bildebene neigt, wie man leicht durch punktweise Konstruktion des Bildes eines geneigten Objektes nach den Regeln der geometrischen Optik sehen kann. Um das geneigte Objekt dennoch scharf aufzunehmen muss eine das Bild aufnehmende Filmebene entsprechend der Bildebene geneigt sein. Es ist das auf Scheimpflug zurückgehende Kriterium zu erfüllen, daß sich Linsenebene, Filmebene und Objektebene in einer Geraden schneiden.The Scheimpflug principle simply states that when the object plane inclines towards the perpendicular to the optical axis, the plane of the image also inclines, as is easily done by pointwise construction of the image of an inclined object according to the rules of geometric optics. In order to still sharply record the tilted object, however, a film plane receiving the image must be inclined in accordance with the image plane. It is to meet the Scheimpflug going back criterion that intersect lens plane, film plane and object plane in a straight line.

Die Erfindung sieht vor, zu der im Raum gekrümmten Katakaustik des elliptischen Hohlspiegels eine Ebene zu ermitteln (Katakaustikebene), und die Mess fläche so zu kippen, daß sich die Ebene der Messfläche, die Hauptebene der Linse, die die Katakaustik auf die Messebene abbildet und deren objektseitiger Brennpunkt mit dem zweiten Brennpunkt des Hohlspiegels zusammenfällt, und die Katakaustikebene in einer Geraden schneiden. Dann liegt die Bildebene in der Ebene der Messfläche.The Invention provides for the curved in space Katakaustik the elliptical Concave mirror to determine a plane (Katakaustikebene), and the measuring surface so too tilt that up the plane of the measuring surface, the main plane of the lens, which the Katakaustik on the measuring level and their object-side focal point with the second focal point of the concave mirror coincides, and cut the cocoa plane in a straight line. Then it lies the image plane in the plane of the measuring surface.

Wenn an der Abbildung der Katakaustik auf die Messfläche auch ein Umlenkspiegel beteiligt ist, muss diese Konstruktionsanweisung modifiziert werden: statt der Katakaustik ist das virtuelle Bild der Katakaustik aus Sicht der abbildenden Linse hinter dem Umlenkspiegel für die Konstruktion zu verwenden, besser gesagt die virtuelle Katakaustikebene.If on the mapping of the catakaustics on the measuring surface also a deflection mirror involved, this design instruction must be modified: instead of the Katakaustik the virtual picture of the Katakaustik is off View of the imaging lens behind the deflection mirror for the construction to use, or rather the virtual Katakaustikebene.

Grundsätzlich kann die Katakaustikebene (auch die virtuelle) nach irgendeinem Kriterium aus der Katakaustik abgeleitet werden. Da es allerdings um die optimale Abbildung auf die Messebene geht, wird mit Vorteil nach Anspruch 2 vorgeschlagen, die Ebene nach dem Minimum der Abstandsquadrate als Mittelwertebene zu der Katakaustik zu bestimmen.Basically the Katakaustikebene (also the virtual) on any criterion be derived from the Katakaustik. As it is the optimal Figure goes to the trade fair level, will claim to advantage 2 proposed, the plane after the minimum of the square squares to be determined as mean level to the catacoustics.

Mit Vorteil werden die Merkmale nach Anspruch 3 vorgeschlagen. Je größer die numerische Exzentrizität, desto größer ist der Abstand zwischen den beiden Brennpunkten A und B. Das führt auch dazu, dass der Abstand der abbildenden Linse zum abzubildenden Objekt wächst, nämlich zur Katakaustik, so dass von der Linse ein kleinerer Winkelbereich zu erfassen und abzubilden ist, wodurch Abbildungsfehler klein gehalten werden.With Advantage the features are proposed according to claim 3. The bigger the numerical eccentricity, the bigger the distance between the two foci A and B. This also causes that the distance of the imaging lens to the object to be imaged grows, namely to Katakaustik, so that from the lens to a smaller angle range too capture and map, thereby minimizing aberrations become.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird mit Vorteil erreicht, dass die Neigung der Messfläche noch justierbar ist. Dies kann gemäß Anspruch 5 mit Vorteil automatisiert erfolgen, indem z. B. auf die Optimierung der Bildschärfe auf der Messfläche geregelt wird, das heißt die Neigung der Messfläche wird so gewählt, dass die Bildschärfe einen optimalen Wert erfährt.With The features of claim 4 is achieved with advantage that the Inclination of the measuring surface still is adjustable. This can according to claim 5 automated with advantage by z. B. on the optimization the picture sharpness on the measuring surface is regulated, that is the inclination of the measuring surface is chosen that the picture sharpness an optimal value.

Schließlich werden die vorteilhaften Merkmale des Anspruchs 6 vorgeschlagen. Bei asymmetrischen katadioptrischen Anordnungen ist die Katakaustik und damit auch deren Bild asymmetrisch zur Ellipsenhauptachse, so dass ein symmetrisch zu dieser Hauptachse liegendes abbildendes System die Messfläche nur teilweise beleuchtet, z. B. nur die untere Hälfte, wie z. B. in der später erläuterten 2 erkennbar ist. Durch die Merkmale des Anspruchs 7 wird erreicht, dass die Messfläche vollständiger für die Abbildung des Streubildes ausgenutzt wird, Messfläche und Bild also räumlich besser koinzidieren.Finally, the advantageous features of claim 6 are proposed. In asymmetric katadioptrischen arrangements, the Katakaustik and thus their image is asymmetrical to the ellipse main axis, so that a symmetrical to this main axis imaging system illuminates the measuring surface only partially, z. B. only the lower half, such as. B. in the later explained 2 is recognizable. By the features of claim 7 it is achieved that the measuring surface is fully utilized for the imaging of the scattering image, so that the measuring surface and the image coincide spatially better.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert werden, die grundlegende Prinzipien und Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigen:following the invention will be explained in more detail with reference to figures, the basic Principles and embodiments represent. Show it:

1a eine Darstellung der vollen Katakaustik eines hemisphärischen elliptischen Hohlspiegels; 1a a representation of the full Katakaustik a hemispherical elliptical concave mirror;

1b eine symmetrische Messanordnung nach dem Stand der Technik; 1b a symmetrical measuring arrangement according to the prior art;

2 eine Darstellung der paraxialen Konstruktion des Bildes einer Katakaustik; 2 a representation of the paraxial construction of the image of a catacoustic;

3 eine asymmetrische Messanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 3 an asymmetric measuring arrangement according to a first embodiment of the invention; and

4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Streulichtmessvorrichtung. 4 A second embodiment of a scattered light measuring device according to the invention.

1a zeigt die geometrische Form der vollen Katakaustik 1 eines hemisphärischen elliptischen Hohlspiegels 2 in einer Schnittebene xy, wobei die Beleuch tungsquelle als im ersten Brennpunkt A sitzend angenommen wird. Die Geometrie der Katakaustik 1 zeigt eine typische Ei-Form. 1a shows the geometric shape of the full Katakaustik 1 a hemispherical elliptical concave mirror 2 in a sectional plane xy, the illumination source being assumed to be seated at the first focal point A. The geometry of Katakaustik 1 shows a typical egg shape.

1b zeigt in der linken Bildhälfte eine Detailansicht dazu für eine zur optischen Achse 5 symmetrische (teil-)hemisphärische Konfiguration. Ein Beobachter in Brennpunkt B, und nur in B, kann die gesamte Katakaustik 1 des Hohlspiegels 2 beobachten. Deswegen ist in der rechten Bildhälfte eine Kamera 4 so angeordnet, dass die Apertur 3 der (nicht dargestellten) Kameralinse in den zweiten Brennpunkt B fällt. Der nicht gezeigte Kamerafilm oder Bildchip steht dabei senkrecht zur optischen Achse 5. 1b shows in the left half of a detail view to one for the optical axis 5 symmetrical (semi-) hemispheric configuration. An observer at focal point B, and only in B, can do all the catacoustics 1 of the concave mirror 2 observe. That's why there is a camera in the right half of the picture 4 so arranged that the aperture 3 the camera lens (not shown) falls into the second focal point B. The camera film or image chip, not shown, stands perpendicular to the optical axis 5 ,

Die Abbildungssituation für eine asymmetrische Anordnung zeigt 2. Die Abbildung der asymmetrischen Katakaustik 1 des teilhemisphärischen Hohlspiegels 2 erfolgt durch eine Kameralinse 6 mit katakaustikseitigem Brennpunkt in B. Es ergibt sich ein Bild 1' von der Katakaustik 1 hinter der Linse 6. Während die Katakaustik 1 vollständig oberhalb der optischen Achse 5 liegt, ist deren Bild 1' vollständig unterhalb der optischen Achse 5. Weiterhin sind die Linsenebene 7 sowie die Filmebene bzw. Bildchipebene 8 eingezeichnet. Sie stehen parallel zueinander, während die Tiefenschärfeebene wie das Bild 1' schräg dazu verläuft. Die weiteren Linien der 2 sind Hilfslinien und dienen lediglich zur Verdeutlichung der optischen Abbildung.The imaging situation for an asymmetric arrangement shows 2 , The illustration of asymmetric catakaustics 1 of the partial hemispherical concave mirror 2 done by a camera lens 6 with katakaustikseitigem focal point in B. It gives a picture 1' from the catacoustics 1 behind the lens 6 , While the Katakaustik 1 completely above the optical axis 5 is, is their picture 1' completely below the optical axis 5 , Furthermore, the lens plane 7 as well as the film level or picture chip level 8th located. They are parallel to each other while the depth of field is like the picture 1' runs obliquely to it. The other lines of the 2 are guides and serve only to clarify the optical image.

3 zeigt zum einen die geometrische Konstruktion der Abbildung der Katakaustik 1 in ihr Abbild 1' in einer typischen katadioptrischen Anordnung. Es ist hier zusätzlich gegenüber 2 anzumerken, dass die optische Achse 5' der abbildenden Linse 6 gegenüber der optischen Achse 5 des Hohlspiegels 2 um den zweiten Brennpunkt B leicht verkippt ist. Daher steht auch die Linsenebene 7 nicht exakt senkrecht auf der optischen Achse 5 des Hohlspiegels 2, sondern leicht geneigt dazu. Weiterhin zeigt die 3 das geometrische Grundprinzip der Erfindung. Zur Verbesserung der Tiefenschärfe ist der das Katakaustikbild 1' aufnehmende Detektor 10 mit seiner Detektorfläche schräg zur optischen Achse 5 des Hohlspiegels stehend angeordnet. Die Schrägstellung ist dabei so gewählt, dass dem Scheimpflug-Prinzip genügt wird. Die Ebene 8 der Detektorfläche 14 schneidet die Linsenebene 7 und eine aus der Katakaustik 1 hergeleitete Ebene 9 in einer Geraden 11, die hier wegen der 2-dimensionalen Darstellung nur als Punkt erscheint, wie auch die Ebenen 7, 8, 9 aufgrund der 2-D-Darstellung nur als Geraden erscheinen. 3 shows, on the one hand, the geometric construction of the picture of the catacoustics 1 in her image 1' in a typical catadioptric arrangement. It is here in addition to 2 note that the optical axis 5 ' the imaging lens 6 opposite the optical axis 5 of the concave mirror 2 slightly tilted about the second focal point B. Therefore, the lens plane is synonymous 7 not exactly perpendicular to the optical axis 5 of the concave mirror 2 but slightly inclined to it. Furthermore, the shows 3 the geometric basic principle of the invention. To improve the depth of field is the Katakaustikbild 1' receiving detector 10 with its detector surface oblique to the optical axis 5 the concave mirror arranged standing. The inclination is chosen so that the Scheimpflug principle is sufficient. The level 8th the detector surface 14 cuts the lens plane 7 and one from the Katakaustik 1 derived level 9 in a straight line 11 , which appears here only as a point because of the 2-dimensional representation, as well as the planes 7 . 8th . 9 due to the 2-D display appear only as a straight line.

Die Katakaustik-Ebene 9 ist im gezeigten Beispiel rechnerisch ermittelt worden als Mittelwertebene nach der least-square methode. Es können auch andere Mittelwertebenen gewählt werden, die Katakaustik-Ebene kann aber auch auf andere Weise aus der Katakaustik abgeleitet werden, z. B. als Ebene durch die äußeren Punkte der Katakaustik 1 oder durch andere definierte Punkte.The catacoustic level 9 has been computationally determined in the example shown as a mean value level according to the least-square method. Other averaging levels may be selected, but the catacoustic level may be derived from catacoustic in other ways, e.g. B. as a plane through the outer points of Katakaustik 1 or by other defined points.

Die Streulichmessvorrichtung 40 der 4 weist eine Lichtquelle 41 auf, die auf eine zu untersuchende Oberfläche 42 eines Objektes 43 unter einem definierten schrägen Winkel einen Lichtstrahl 44 richtet. Das Licht 44 beleuchtet einen Teilbereich 45 der Oberfläche 42, der unmittelbar im ersten Brennpunkt A des den beleuchteten Teilbereich 45 teilhemisphärisch umgebenden elliptischen Hohlspiegels 2 angeordnet ist. Der Hohlspiegel 2 reflektiert das vom beleuchteten Teilbereich 45 in seine Richtung gestreute Licht und bündelt es im zweiten Brennpunkt B, wo eine Blende 46 angeordnet ist zur Unterdrückung von störendem Fremdlicht. Das Streulicht soll möglichst ungehindert die Blende 46 passieren können.The scatter gauge device 40 of the 4 has a light source 41 on top of a surface to be examined 42 an object 43 at a defined oblique angle, a light beam 44 directed. The light 44 illuminates a section 45 the surface 42 which is located directly in the first focal point A of the illuminated partial area 45 partially hemispherical surrounding elliptical concave mirror 2 is arranged. The concave mirror 2 reflects this from the illuminated part area 45 scattered light in his direction and focuses it in the second focal point B, where a diaphragm 46 is arranged to suppress disturbing extraneous light. The scattered light should be as unobstructed as possible 46 can happen.

Eine Abbildungslinse 47, deren objektseitiger Brennpunkt mit dem zweiten Ellipsenbrennpunkt B zusammenfällt, bildet das im Punkt B gesammelte Streulicht auf die Sensorfläche 50 eines Sensors 51 ab. Das auf den Sensor 51 fallende Streulicht kann dann z. B. ausgewertet werden, was aber nicht erfindungserheblich ist und daher hier nicht näher zu beschreiben ist.An imaging lens 47 whose object-side focal point coincides with the second ellipse focal point B, forms the scattered light collected at point B on the sensor surface 50 a sensor 51 from. That on the sensor 51 Falling scattered light can then z. B. are evaluated, but this is not relevant to the invention and therefore is not described here in detail.

In 4 sind die für die Anwendung des Scheimpflug-Prinzips benötigten Ebenen nur als Linien dargestellt aus Gründen der leichteren zeichnerischen Darstellbarkeit. Es ist in 4 erkennbar, daß die Ebene der Sensorfläche 50 schräg zur Linsenebene 52 verläuft und diese in einer Geraden 53 schneidet.In 4 For example, the planes needed to apply the Scheimpflug principle are only shown as lines for ease of illustration. It is in 4 recognizable that the plane of the sensor surface 50 diagonally to the lens plane 52 runs and this in a straight line 53 cuts.

Nicht dargestellt ist die Katakaustik der Ellipsenspiegels 2. Einzig die Katakaustik-Ebene 54, z. B. errechnet nach der least-square-Abstandsmethode, ist als Linie eingezeichnet. Sie schneidet die Linsenebene 52 und die Sensorflächenebene 50 ebenfalls in der gemeinsamen Schnittgeraden 53.Not shown is the catacoustics of the ellipsoidal mirror 2 , Only the Katakaustik level 54 , z. B. calculated according to the least-square distance method, is shown as a line. She cuts the lens plane 52 and the sensor surface plane 50 also in the common cutting line 53 ,

Der Sensor 51 ist um eine Achse 56 drehbar an dieser befestigt, so daß die Sensorflächenebene 50 gedreht werden kann, z. B. um Neigungsänderungen des beleuchteten Teilbereiches 45 der Oberfläche 42 beim Scannen des Objektes 43 auszugleichen. Dies kann z. B. automatisiert erfolgen, indem die Drehachse 56 automatisiert motor- oder aktorgetrieben ausgestaltet wird, und der optimale Kontrast des auf die Sensorfläche 50 abgebildeten Streubildes als Regelgröße für die Steuerung und Einstellung der Sensorflächenebene 50 verwendet wird.The sensor 51 is about an axis 56 rotatably attached thereto, so that the sensor surface plane 50 can be rotated, for. B. to inclination changes of the illuminated portion 45 the surface 42 when scanning the object 43 compensate. This can be z. B. automated by the axis of rotation 56 automated motor or Aktorgetrieben is designed, and the optimal contrast of the sensor surface 50 shown scattered image as a controlled variable for the control and adjustment of the sensor surface plane 50 is used.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele von Streulichtmessanordnungen weisen keine Umlenkspiegel auf, ohne dass dies als Einschränkung zu verstehen ist. Die vorweg beschriebenen Prinzipien sind analog anwendbar für Anordnungen mit zusätzlichen Umlenkspiegeln, wobei ggf. zu berücksichtigen ist, welche Ebenen bei der Konstruktion nach dem Scheimpflug-Prinzip anzusetzen sind: die reelle Katakaustikebene oder die Katakaustikebene des virtuellen Bildes der Katakaustik hinter dem Umlenkspiegel aus Sicht der abbildenden Linse 47.The exemplary embodiments of scattered light measuring arrangements shown have no deflecting mirrors, without this being understood as a restriction. The principles described above are analogously applicable for arrangements with additional deflecting mirrors, where appropriate, it must be considered which planes are to be used in the construction according to the Scheimpflug principle: the real Katakaustikebene or Katakaustikebene the virtual image of Katakaustik behind the deflecting mirror from the perspective of imaging lens 47 ,

Claims

Contraption ( 40 ) for angle-resolved scattered light measurement for the examination of surfaces ( 42 ), with a partially hemispherical elliptical concave mirror ( 2 ) having a first focal point (A) and a second focal point (B) spaced therefrom, having an illumination light source ( 41 ), which is arranged and designed, a subregion ( 45 ) of the surface to be examined ( 42 ) at an oblique angle parallel or quasi-parallel with illumination light ( 44 ), the illuminated sub-area ( 45 ) is arranged or can be arranged in the first focal point (A), with a measuring device ( 4 . 51 ) for detecting the surface ( 42 ) and at the concave mirror ( 2 ) reflected scattered light, wherein the measuring device ( 4 . 51 ) a measuring surface ( 50 ), with an imaging lens ( 6 . 47 ), whose katakaustigseitiger focal point essentially with the second focal point (B) of the concave mirror ( 2 ) and which is designed to image the catacoustics on the measuring surface ( 50 ), characterized in that the measuring surface ( 50 ) so inclined to the connecting line A-B of the foci, that from the measuring surface ( 50 ) plane, the main plane ( 7 . 52 ) of the lens ( 6 . 47 ) and one from the Katakaustik ( 1 ) of the concave mirror ( 2 ) derived level ( 9 . 54 ) substantially in a straight line ( 11 . 53 ) or, in the event that the image of the catacoustics ( 1 ) on the measuring surface ( 50 ) takes place inter alia via a deflecting mirror, the measuring surface ( 50 ) so inclined to the connecting line A-B of the foci, that from the measuring surface ( 50 ) plane, the main plane ( 7 . 52 ) of the lens ( 6 . 47 ) and a virtual image of the catacoustics seen from the imaging lens ( 1 ) behind the deflecting mirror derived plane ( 9 . 54 ) substantially in a straight line ( 11 . 53 ) to cut.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the from the Katakaustik ( 1 ) or the virtual picture of the catacoustics ( 1 ) derived level ( 9 . 54 ) is the mean level determined by the minimum of the least squares.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the numerical eccentricity of the elliptical concave mirror ( 2 ) is greater than 0.5, preferably greater than 0.75, preferably greater than 0.8.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device ( 51 ) is held tiltable relative to the connecting line A-B.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the measuring device ( 51 ) is held in an automated and motor or Aktorgetrieben rotatable holder.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical axis of the imaging lens ( 6 . 46 ) is tilted relative to the connecting line A-B about the second focal point B.