DE19511197A1

DE19511197A1 - Verfahren und Vorrichtung zum optischen Prüfen einer Oberfläche

Info

Publication number: DE19511197A1
Application number: DE19511197A
Authority: DE
Inventors: Norbert Basler; Joerg Fiedler; Brian Hayes; Frank Herrmann
Original assignee: Basler GmbH
Current assignee: Basler AG
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2015-03-28
Also published as: GB2299404A; GB2299404B; GB9606312D0; DE19511197C2; US5760907A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optischen Prüfen einer Oberfläche, bei welchem die Oberfläche im wesentlichen von oben durch wenigstens ein Oberlicht und von der Seite im spitzen Winkel in bezug auf die Oberfläche durch wenigstens ein Unterlicht beleuchtbar ist und das von der Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Licht innerhalb einer Prüfzeit von wenigstens einem lichtempfindlichen Empfänger aufgenommen und wenigstens ein Istbild erzeugt wird, das mit wenigstens einem Sollbild verglichen wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die optische Prüfung der bedruckten Oberfläche einer Compact-Disc, so daß im folgenden überwiegend von einer CD die Rede ist, ohne daß damit eine Beschränkung verbunden sein soll.

In der letzten Zeit haben sich CD′s aufgrund der hohen möglichen Klangqualität als Tonträger für den Hausgebrauch und der hohen möglichen Datendichte als reiner Datenträger in der Datenverarbeitung immer mehr durchgesetzt. Es handelt sich daher um ein Massenprodukt, das jedoch hohen bis höchsten Qualitätsansprüchen, insbesondere bei der Verwendung als reiner Datenträger, genügen muß.

Eine CD besteht im allgemeinen aus einer im Querschnitt mehrschichtigen kreisrunden Scheibe mit einem mittigen Kernloch für die Aufnahme und Zentrierung in einem Abspielgerät. Die CD setzt sich von unten, d. h. von der Leseseite des Abspielgerätes her gesehen, nach oben aus einer lichtdurchlässi gen Kunststoffschicht, auf der alle Informationen in Form von Vertiefungen (Pits) enthalten sind, einer dünnen metallischen Schicht, im allgemeinen aus Aluminium, zum Verspiegeln der Kunststoffschicht, und einer dünnen Lackschicht, die im allgemeinen durch UV-Licht gehärtet wird, zum Schutz der Metallschicht zusammen. Auf die UV-Lackschicht wird dann der Aufdruck, das sogenannte Label, für die Information des Verbrauchers mit bekannten Druckverfahren aufgebracht.

In radialer Richtung kann man bei einer CD mehrere koaxiale, kreisringförmige Bereiche vom Kernloch ausgehend nach außen unterscheiden. Unmittelbar am Kernloch befindet sich der Bereich, der zum Einspannen der CD in dem Abspielgerät dient. Daran schließt sich ein Bereich an, in dem der sogenannte Ident-Code eingeprägt ist, anhand dessen die CD eindeutig identifiziert werden kann. Anschließend folgt der Bereich, der zur eigentlichen Datenspeicherung dient. Falls die CD bis zu ihrer maximalen Speicherkapazität bespielt ist, endet der Bereich unmittelbar am äußeren Randbereich. Andernfalls ist zwischen dem Randbereich der CD und dem Datenbereich noch das sogenannte Lead-Out oder ein Spiegel band angeordnet.

Bei der Herstellung wird zunächst ein Rohling aus Polycarbonat im Druckgußverfahren hergestellt, wobei durch die Matrize bereits alle Informationen eingeprägt werden. Anschließend wird die eine Oberfläche des Rohlings mit der metallischen Spiegelschicht im Sputterverfahren versehen und mit der Lackschicht versiegelt. Um eine gleichförmige Verteilung der Lackschicht zu erhalten und um eine möglichst dünne Schicht zu erzielen, wird die CD bei diesem Vorgang zentrifugiert. Anschließend erfolgt das Bedrucken der CD mit dem Label.

Das Label ist für die Funktion der CD grundsätzlich ohne Bedeutung, da das Ablesen einer CD von der Unterseite her erfolgt. Für die Verbraucher ist jedoch ein einwandfreies Label häufig ein Kriterium für eine einwandfreie Abspielbarkeit der CD, so daß es erforderlich ist, einen fehlerfreien Druck auf der Oberfläche der CD zu erzeugen. Die UV-Lackschicht einer CD muß jedoch stets einwandfrei sein, da ansonsten die Gefahr besteht, daß die darunter liegende Metallschicht frühzeitig oxidiert, wodurch Ablesefehler entstehen können. Es sind daher Verfahren erforderlich, mit denen die Oberfläche der CD, also das Label und gegebenenfalls auch die UV-Lackschicht geprüft werden können. Da eine Prüfung jeder CD nach der Herstellung durchgeführt werden muß, ist es erforderlich, das Prüfungsverfahren für die Oberfläche der CD in den laufenden Produktionsprozeß einzugliedern. Dadurch steht dem Prüfungsverfahren häufig nur eine begrenzte Prüfzeit zur Verfügung.

Die Oberfläche der CD ist im allgemeinen beliebig bedruckt. So können beispielsweise Farbflächen, Bilder, Schriften oder dergleichen mit den unterschiedlichsten Farbauftragsverfahren aufgebracht sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die CD teilweise nicht bedruckt ist, so daß von oben die Metallschicht durch den UV-Lack erkennbar ist. Weiterhin ist die CD häufig am inneren und äußeren Randbereich weder bedruckt noch mit einer Metallschicht versehen und somit dort durchsichtig.

Für die Prüfung der bedruckten Oberfläche der CD wird im allgemeinen ein optisches Verfahren eingesetzt, bei welchem die Oberfläche der CD von einem lichtempfindlichen Empfänger, im allgemeinen einer elektronischen CCD-Kamera, in der Draufsicht von oben aufgenommen wird. Das aufgenommene Istbild wird in einer Datenverarbeitungsanlage mit einem vorher eingemessenen Sollbild von einer einwandfreien Oberfläche mit bestimmten Prüfungskriterien verglichen. Jede Abweichung wird dann als Fehler erfaßt, und die CD wird in Abhängigkeit von der Größe und der Art der Abweichung aussortiert.

Grundsätzlich ist festzustellen, daß unterschiedlich bedruckte oder nicht bedruckte Bereiche einer CD bei unterschiedlichen Beleuchtungen der CD unterschiedlich erscheinen. Bei einer Beleuchtung von oben wird das von der Oberfläche reflektierte Licht von der Kamera empfangen. Dadurch erscheinen beispielsweise Metall- oder Spiegelflächen hell. Die Farben bleiben jedoch bei einer derartigen Beleuchtung im wesentlichen dunkel. Bei einer Beleuchtung der Oberfläche der CD unter einem spitzen Winkel von der Seite wird das von der Oberfläche gestreute Licht von der Kamera empfangen. Dadurch können der Farbton und die Farbsättigung erfaßt werden.

Es ist offensichtlich, daß bei einer Prüfung der CD mit nur einer Beleuchtung von oben oder mit nur einer Beleuchtung von der Seite manche Aufdrucke und somit eventuelle Abweichungen nicht erfaßt werden können. So erscheinen metallische Flächen bei einer seitlichen Beleuchtung in der Draufsicht schwarz, und schwarze Aufdrucke können darauf nicht erfaßt werden, da sie nur im Oberlicht erkennbar sind. Bei einer Beleuchtung von oben erscheinen jedoch Farben in der Draufsicht in der Regel dunkel, so daß die Farbsättigung oder der Farbton nicht geprüft werden können. Ferner ist zu beachten, daß bei fehlendem Aufdruck im Datenbereich der CD die Pitstruktur, die auch auf der Metalloberfläche zu sehen ist, sich wie ein optisches Spiegelgitter verhält, so daß eine Farbzerlegung des Unterlichtes bewirkt wird. Dies führt dazu, daß eventuelle Farbaufdrucke, die die gleiche Farbe wie die im allgemeinen zufällige Farbzerlegung aufweisen, nicht mehr zuverlässig erkannt werden können.

Aus diesem Grund wird bei einem bekannten Verfahren während der Prüfzeit die Kamera einmal belichtet, während die CD gleichzeitig sowohl von oben mit dem sogenannten Oberlicht als auch von der Seite in einem spitzen Winkel in bezug auf die Oberfläche mit dem sogenannten Unterlicht beleuchtet wird, wodurch annehmbare Ergebnisse erzielt worden sind. Durch die gleichzeitige Beleuchtung mit Ober- und Unterlicht können jedoch einige Arten und Fehler des Druckes oder der Oberfläche der CD nicht immer erfaßt werden. Ferner besteht die Gefahr, daß die Fehler, die in dem einen Licht gut erkennbar wären, durch die gleichzeitige Beleuchtung mit dem anderen Licht hinsichtlich ihrer Erkennbarkeit abgeschwächt werden, so daß beispielsweise kleine oder kontrastarme Fehler kaum zu detektieren sind.

So erscheint zum Beispiel eine metallische oder verspiegelte Fläche im Unterlicht in der Draufsicht schwarz, während sie im Oberlicht hell erscheint. Dies führt dazu, daß das Istbild dort einen Grauton annimmt, da die Kamera sowohl von dem einen als auch von dem anderen Licht belichtet wird. Ein grauer Aufdruck, der den gleichen Grauton wie diesen erzeugten Grauton aufweist, kann daher nicht mehr erfaßt und somit nicht geprüft werden. Auch können die Einflüsse der Farbzerlegung aufgrund des durch die Pitstruktur gebildeten Spiegelgitters nicht zuverlässig vermieden werden.

Die Folge ist, daß entweder ein Fehler nicht erkannt werden kann, oder ein sogenannter Pseudofehler angezeigt wird. Dadurch wird jedoch ein unnötiger Ausschuß erzeugt. Um die gegenseitige Störung der Beleuchtung zumindest teilweise zu kompensieren ist es weiterhin bekannt, daß zum Erstellen des Sollbildes die bedruckte Oberfläche der CD vor dem eigentlichen Prüfverfahren abwechselnd nur von dem Oberlicht und nur von dem Unterlicht belichtet wird, um beispielsweise vorher die metallischen Flächen, die Spiegelflächen oder die durchsichtigen Randbereiche zu detektieren. In diesen Bereichen kann dann der Vergleich zwischen Istbild und Sollbild mit unterschiedlichen Kriterien erfolgen.

Dennoch können auch hier nicht alle Fehler zuverlässig erkannt werden. So bewirken Kratzer auf der Oberfläche beispielsweise eine Abschwächung des reflektierten Oberlichtes, während sie eine Verstärkung der Streuung des Unterlichtes in diesem Bereich bewirken. Dies hat zur Folge, daß der Kratzer im Oberlicht dunkel und im Unterlicht hell erscheint, so daß der Kratzer auf dem resultierenden Kamerabild nicht oder nur sehr kontrastarm zu sehen ist und nicht zu einer Aussortierung führt. Auch können unterschiedliche Oberflächenrauhigkeiten nicht erfaßt werden, da durch eine rauhere Oberfläche der Anteil des reflektierten Lichtes erniedrigt wird und gleichzeitig der Anteil des gestreuten Lichtes zunimmt, wodurch in dem von der Kamera aufgenommenen Bild kaum ein Unterschied wahrnehmbar ist.

Ferner können bei einer gleichzeitigen Beleuchtung, die häufig auch wegen der kurzen zur Verfügung stehenden Prüfzeit angewendet wird, Fehler im UV-Lack nicht zuverlässig erkannt werden. Insbesondere können überdruckte Lackfehler nicht erkannt werden, da diese letztlich nur eine Profilveränderung der CD bewirken. Eine Profilveränderung oder eine fehlende Lackschicht erscheinen jedoch ebenfalls in dem einen Licht hell, während sie in dem anderen Licht dunkel erscheinen, so daß auch hier bei der gleichzeitigen Beleuchtung durch das Oberlicht und das Unterlicht eine Schwächung des Kontrastes bewirkt wird und eine Detektion des Fehlers nicht mehr möglich ist.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum optischen Prüfen einer Oberfläche eines Gegenstandes vorzusehen, mit denen die obengenannten Nachteile vermieden werden können. Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll erreicht werden, daß das Verfahren ohne weiteres in den laufenden Produktionsprozeß des betreffenden Gegenstandes eingegliedert werden kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß während der Prüfzeit die Oberfläche von dem lichtempfindlichen Empfänger wenigstens zweimal aufgenommen und während den jeweiligen Aufnahmezeiten durch eine zumindest zeitweilige Beleuchtung von oben und/oder von der Seite in unterschiedlicher Weise beleuchtet wird, um wenigstens zwei Istbilder bei unterschiedlicher Beleuchtung der Oberfläche zu erhalten. Die erhaltenen Bilder können dann mit entsprechenden Sollbildern verglichen werden, die beispielsweise ebenfalls durch eine entsprechende Beleuchtung durch das Oberlicht und/oder Unterlicht erhalten worden sind. Dies hat den Vorteil, daß eine Abschwächung des Kontrastes von bestimmten Fehlerphänomenen oder eine Beeinflussung der farblichen Wiedergabe durch eine Vermischung des reflektierten und des gestreuten Lichtes bei einer gleichzeitigen Beleuchtung mit dem Oberlicht und dem Unterlicht vermieden werden können.

Insbesondere ist es möglich, die Beleuchtung so auszuwählen, daß in jeder Aufnahmezeit ein bestimmter Bereich, ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte eventuelle Fehlererscheinung oder dergleichen der Oberfläche besonders deutlich aufgenommen werden und mit einem entsprechenden Sollbild verglichen werden kann. Insbesondere können daher auch Fehler in der UV-Lackschicht, die gegebenenfalls sogar überdruckt sind, erfaßt werden, da die Beleuchtung in einer Aufnahmezeit so gewählt werden kann, daß eine Abschwächung der lediglich durch das abweichende Profil veränderten bildlichen Darstellung nicht mehr auftritt.

Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn in den jeweiligen Aufnahmezeiten die Beleuchtung der Oberfläche jeweils nur durch das Oberlicht oder das Unterlicht erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß der lichtempfindliche Empfänger in einer Aufnahmezeit nur von dem Oberlicht und in der anderen Aufnahmezeit nur von dem Unterlicht belichtet wird, so daß eine gegenseitige Beeinflussung vermieden wird.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein häufiges An- und Ausschalten der Lampen der entsprechenden Lichtquellen für das Oberlicht beziehungsweise Unterlicht in der im allgemeinen kurzen vorgesehenen Prüfzeit, die bei einer Prüfung einer CD nur etwa 100 Millisekunden beträgt, nicht ohne weiteres möglich ist. Insbesondere führt dies zu Problemen bei Halogenlampen oder Halogenmetall dampflampen, die zwar ein für die Beleuchtung erwünschtes Wellenspektrum erzeugen, sich jedoch nicht in dieser kurzen Zeit zünden und/oder abstellen lassen.

Es kann daher in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, daß während der Prüfzeit die Beleuchtung der Oberfläche durch das Oberlicht im wesentlichen kontinuierlich erfolgt, während die Beleuchtung der Oberfläche durch das Unterlicht nur während wenigstens eines Zeitabschnitts in wenigstens einer Aufnahmezeit zusätzlich erfolgt. Alternativ kann vorgesehen werden, daß während der Prüfzeit die Beleuchtung der Oberfläche durch das Unterlicht im wesentlichen kontinuierlich erfolgt, während die Beleuchtung der Oberfläche durch das Oberlicht nur während wenigstens eines Zeitabschnitts in wenigstens einer Aufnahmezeit zusätzlich erfolgt. Auch wenn in einer der Aufnahmezeiten nunmehr die Oberfläche der CD sowohl von dem Unterlicht als auch von dem Oberlicht beleuchtet worden ist, können die Effekte der gegenseitigen Beeinflussungen durch das Vorliegen des anderen Istbildes, das nur mit dem Oberlicht oder nur mit dem Unterlicht aufgenommen worden ist, in der Datenverarbeitungsanlage kompensiert werden.

In einer vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Oberlicht und das Unterlicht jeweils eine Belichtung des lichtempfindlichen Empfängers mit unterschiedlicher Intensität bewirken und daß die Belichtungszeiten für eine zumindest näherungsweise Vollaussteuerung des lichtempfindlichen Empfängers in den jeweiligen Aufnahmezeiten entsprechend angepaßt sind. Dies hat den Vorteil, daß bei einer beispielsweise kontinuierlichen Beleuchtung der CD durch das Unterlicht mit einer Lichtstärke, die eine schwächere Belichtung des lichtempfindlichen Empfängers bewirkt, beim Hinzuschalten des Oberlichtes beispielsweise in der zweiten Aufnahmezeit, in der aufgrund des stärkeren Oberlichtes eine kürzere Belichtungszeit des lichtempfindlichen Empfängers als die erste Belichtungszeit eingestellt ist, der lichtempfindliche Empfänger überwiegend mit dem von dem Oberlicht erzeugten Licht belichtet wird. Die Beeinflussungen durch das Unterlicht können daher verringert werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Intensitäten der jeweiligen Beleuchtungen so gewählt sind, daß bei gleichzeitiger Beleuchtung der Oberfläche durch das Oberlicht und das Unterlicht in einer Belichtungszeit des lichtempfindlichen Empfängers das eine Licht eine zumindest näherungsweise Vollaussteuerung des lichtempfindlichen Empfängers bewirkt, während in derselben Belichtungszeit das andere Licht nur einen Bruchteil der Vollaussteuerung des lichtempfindli chen Empfängers bewirkt. Dies hat den Vorteil, daß eine Beeinflussung der Belichtung während der Belichtungszeit, in der sowohl das Oberlicht als auch das Unterlicht die CD beleuchten, durch das schwächere Licht weitestgehend vermieden werden kann, da in der kurzen Belichtungszeit das schwächere Licht kaum eine Belichtung des lichtempfindlichen Empfängers bewirken kann. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Intensitäten der jeweiligen Beleuchtungen so bemessen sind, daß das Verhältnis der erforderlichen Belichtungszeiten von dem einen oder anderen Licht für die Vollaussteuerung des lichtempfindlichen Empfängers in den jeweiligen Aufnahmezeiten wenigstens 1 : 10 bis 1 : 200 beträgt. Grundsätzlich ist dabei zu beachten, daß die Beeinflussung durch das schwächere Licht um so größer wird, je kleiner das Belichtungsverhältnis ist.

Grundsätzlich kann vorgesehen werden, daß die jeweilige Beleuchtung der Oberfläche von oben oder von der Seite durch entsprechendes Ein- und Ausschalten von entsprechenden Lichtquellen bewirkt wird. Weiterhin ist es möglich, daß die Beleuchtung der Oberfläche von oben oder von der Seite durch Abdecken von entsprechenden Lichtquellen mit entsprechenden Abdeckmitteln, beispielsweise mechanischen Elementen, bewirkt wird.

Zweckmäßig kann es sein, daß zumindest als Oberlicht Blitzlicht verwendet wird. Dies hat den Vorteil, daß zum einen das entsprechende Licht in dem gewünschten Zeitabstand erzeugt werden kann. Zum anderen besteht ein Vorteil darin, daß Blitzlicht als eine Entladungslampe ebenfalls ein für die Beleuchtung der CD erwünschtes Wellenspektrum erzeugt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß zumindest als Unterlicht eine Entladungslampe, beispielsweise eine Halogenmetalldampflampe, verwendet wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das betreffende Licht als Dauerlicht eingesetzt wird. Durch eine Entladungslampe kann die Oberfläche der CD mit dem gewünschten Wellenspektrum beleuchtet werden.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Beleuchtung der Oberfläche von oben und/oder von der Seite mit diffusem Licht erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß eventuelle Beeinflussungen oder Fehlbeurteilungen durch direkt einfallendes Licht vermieden werden.

Es ist zu beachten, daß die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung im allgemeinen in eine automatisierte Vorrichtung zum Herstellen und/oder Bedrucken des Gegenstandes, beispielsweise der CD, eingebaut wird. Es ist daher erforderlich, daß die CD von Transportmitteln zu der Aufnahmeeinrichtung der Prüfvorrichtung hin- und von der Aufnahmeein richtung wegbewegt werden muß. Dies führt im allgemeinen dazu, daß das Unterlicht gegenüber der Umgebung nicht ohne weiteres, insbesondere nicht ohne eine Behinderung der Transportmittel, abgeschirmt werden kann. Somit strahlt das an der CD reflektierte Unterlicht frei in die Umgebung. Aus diesem Grund wird von einer Verwendung von Blitzlicht als Unterlicht im allgemeinen abgesehen, da dies aufgrund der hohen Lichtstärke und der hohen Taktfrequenz eine starke Beeinträchtigung des Bedienpersonals zur Folge hätte. Ansonsten kann auch das Unterlicht als Blitzlicht ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Oberfläche der CD kontinuierlich durch das Unterlicht und in einer der Aufnahmezeiten durch ein als Blitzlicht ausgebildetes Oberlicht zusätzlich wenigstens einmal beleuchtet wird, wobei die Belichtungszeiten des lichtempfindlichen Empfängers entsprechend eingestellt sind. Dabei ist in einer zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen, daß zumindest der Strahlengang des Oberlichtes zumindest teilweise gegenüber der Umgebung abgeschirmt wird, um eine Blendung zu vermeiden. Der Strahlengang des Oberlichtes kann leichter gegenüber der Umgebung abgeschirmt werden, da daß Oberlicht nicht in unmittelbarer Nähe der CD angeordnet ist. Ferner strahlt das reflektierte Licht des Oberlichtes nicht frei in die Umgebung, sondern wird im Objektiv des lichtempfindlichen Empfängers gesammelt. In der Umgebung ist das Oberlicht als Blitzlicht nur aufgrund von Streuungen an der Oberfläche der CD wahrnehmbar und stört daher im allgemeinen nicht.

Bei automatischen optischen Prüfverfahren werden in der Regel elektronische CCD-Kameras verwendet, die die empfangenen Lichtstrahlen unmittelbar in ein elektrisches Signal umwandeln. Bei diesen Kameratypen wird die Belichtungszeit durch eine entsprechende Ansteuerung im sogenannten Shutter-Mode eingestellt. Dies bedeutet, daß die Kamera nur für Bruchteile von Sekunden, die der Belichtungszeit entsprechen, lichtempfindlich ist. Auf diese Weise führen auch Beleuchtungen mit hoher Intensität, beispielsweise durch Blitzlicht, zu richtig belichteten Aufnahmen.

Die üblicherweise verwendeten Videokameras arbeiten mit einer 50 Hz-Frequenz zur zeilenweisen Erstellung eines Halbbildes. Dies bedeutet, daß ein Halbbild nach 20 Millisekunden und ein Vollbild nach 40 Millisekunden unabhängig von der tatsächlichen Belichtungszeit vorliegt. Um nun mit Blitzlicht ein Vollbild erzeugen zu können, ist es erforderlich, daß der lichtempfindliche Empfänger sowohl in der ersten als auch in der zweiten Periode zur Erstellung eines Halbbildes belichtet wird. Es ist daher in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Oberfläche zweimal während wenigstens einer Aufnahmezeit durch Blitzlicht belichtet wird. Dies ist innerhalb des vorgegebenen Zeitrahmens ohne weiteres möglich. Der Abstand der Blitzlichte wird so gewählt, daß bei einem lichtempfindlichen Empfänger, beispielsweise einer CCD-Kamera, die ein Vollbild in zwei aufeinanderfolgenden Perioden zur Erstellung eines Halbbildes erzeugt, das eine Blitzlicht in die erste und das zweite Blitzlicht in die zweite Periode zur Erzeugung eines Halbbildes fällt.

Die Erstellung von zwei aufeinanderfolgenden Bildern in zwei Aufnahmezeiten dauert demnach etwa 80 Millisekunden, während eine Prüfzeit von etwa 100 Millisekunden zur Verfügung steht. Insbesondere bei der Verwendung eines Dauerlichtes, zu dem in der wenigstens einen Aufnahmezeit wenigstens ein Blitzlicht hinzugeschaltet wird, ist daher eine Eingliederung in einen laufenden Produktionsprozeß auch bei einer sehr kurzen zur Verfügung stehenden Prüfzeit möglich.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum optischen Prüfen einer Oberfläche, insbesondere einer Compact-Disc (CD), bei welcher die Oberfläche durch wenigstens ein Oberlicht im wesentlichen von oben und durch wenigstens ein Unterlicht von der Seite im spitzen Winkel in bezug auf die Oberfläche beleuchtbar ist und wenigstens ein lichtempfindlicher Empfänger vorgesehen ist, um das von der Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Licht aufzunehmen, und bei welcher eine Einrichtung vorgesehen ist, um in einer Prüfzeit wenigstens ein Istbild zu erzeugen und mit wenigstens einem Sollbild zu vergleichen. Um in vorteilhafter Weise das oben erläuterte Verfahren gemäß der Erfindung durchführen zu können ist vorgesehen, daß ein erstes Steuermittel vorgesehen ist, um den lichtempfindlichen Empfänger in der Prüfzeit wenigstens zweimal auszulösen, und daß ein zweites Steuermittel vorgesehen ist, das mit dem ersten Steuermittel und mit dem Oberlicht und dem Unterlicht verbunden ist und so mit dem ersten Steuermittel zusammenwirkt, daß während den jeweiligen Aufnahmezeiten die Oberfläche durch eine zumindest zeitweilige Beleuchtung mit dem Oberlicht und/oder dem Unterlicht in unterschiedlicher Weise beleuchtbar ist, um wenigstens zwei Istbilder bei unterschiedlicher Beleuchtung der Oberfläche zu erhalten. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, während den jeweiligen Aufnahmezeiten durch eine abwechselnde und/oder durch eine kombinierte Beleuchtung der Oberfläche mit dem Unterlicht und/oder dem Oberlicht die gewünschte optimale Beleuchtung einzustellen.

Dabei kann vorgesehen werden, daß das Oberlicht oder das Unterlicht ein intermittierendes Licht ist. Auch kann vorgesehen werden, daß zumindest das Unterlicht ein Dauerlicht ist. Dadurch können in einfacher Weise unterschiedliche Beleuchtungszustände während den jeweiligen Aufnahmezeiten erzeugt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Oberlicht und das Unterlicht eine Beleuchtung des lichtempfindlichen Empfängers mit unterschiedlicher Intensität bewirken und die Belichtungszeiten des lichtempfindlichen Empfängers in den Aufnahmezeiten entsprechend der jeweils vorherrschenden Beleuchtung angepaßt sind. Dadurch können in den unterschiedlichen Aufnahmezeiten unterschiedliche Beleuchtungen derart eingestellt werden, daß eine Beeinflussung des aufgenommen Bildes in der Belichtungszeit des lichtempfindlichen Empfängers, in der das stärkere Licht zusätzlich zu dem schwächeren Licht die CD beleuchtet, durch daß schwächere Licht vermieden werden kann.

Bei der Vorrichtung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zumindest das Oberlicht als Lichtquelle ein Blitzlicht aufweist. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß zumindest das Unterlicht als Lichtquelle eine Entladungslampe, beispielsweise eine Halogenmetalldampflampe, aufweist. Durch die Verwendung von Blitzlicht kann die erforderliche Taktzeit des intermittierenden Lichtes eingehalten werden. Ferner hat die Verwendung von Blitzlicht und auch einer Entladungslampe den Vorteil, daß die CD mit dem gewünschten Wellenspektrum, das dem des Tageslichtes zumindest näherungsweise entspricht, beleuchtet werden kann.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß zumindest der Strahlengang des Oberlichtes durch wenigstens ein Abdeckelement zumindest teilweise gegenüber der Umgebung abgeschirmt ist, um eine Blendung zu vermeiden. Dies hat den Vorteil, daß auch bei einer Verwendung von Blitzlicht als Oberlicht eine Beeinträchtigung des Bedienpersonals der Herstellungsmaschinen weitestgehend vermieden wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Prüfvorrichtung,

Fig. 2 eine vereinfachte Seitenansicht einer anderen Prüfvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung, und

Fig. 3a bis 3d verschiedene Zeitabläufe der Beleuchtungen in einer Prüfzeit.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 zum optischen Prüfen einer Oberfläche einer Compact-Disc (CD) weist einen im allgemeinen säulenförmigen vertikalen Aufbau auf, an dem die einzelnen Funktionselemente befestigt sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in der Zeichnung die für die Befestigung der einzelnen Funktionselemente erforderlichen Haltemittel nicht dargestellt.

Die Vorrichtung 10 ist an ihrem unteren Abschnitt mit einer ebenfalls nicht dargestellten Aufnahmeeinrichtung für eine CD versehen, mit der die zu prüfende CD 11 zur Prüfung aufgenommen und zentriert wird. In Richtung der Längsachse 12 der Vorrichtung 10, die im wesentlichen der Drehachse der CD 11 entspricht, befindet sich im oberen Bereich der Vorrichtung ein lichtempfindlicher Empfänger 13, beispielsweise eine elektronische CCD-Kamera, um die Oberfläche der CD 11 in der Draufsicht aufnehmen zu können.

Die CD 11 kann für die Aufnahmen durch den lichtempfindlichen Empfänger 13 von oben durch ein Oberlicht 14 und/oder von der Seite unter einem spitzen Winkel in bezug auf die Oberfläche der CD 11 durch ein Unterlicht 15 beleuchtet werden. Im einzelnen ist die Anordnung bei dem Oberlicht 14 so getroffen, daß zwischen der CD 11 und dem lichtempfindlichen Empfänger 13 etwa in der oberen Hälfte der Vorrichtung 10 ein teildurchlässiger Spiegel 16 derart angeordnet ist, daß das von einer seitlichen Lichtquelle 17 ausgestrahlte Licht an dem Spiegel 16 in Richtung auf die CD 11 reflektiert wird und die CD 11 von oben beleuchtet. Das von der CD 11 reflektierte Licht durchläuft den teildurchlässigen Spiegel 16 in Richtung auf den lichtempfindlichen Empfänger 13 und belichtet diesen. Um eine gleichmäßige Ausleuchtung der CD 11 zu erreichen, ist zwischen der Lichtquelle 17 und dem teildurchlässigen Spiegel 16 ein Diffusor 18 vorgesehen. Diese räumliche Anordnung der Vorrichtung ist so gewählt worden, da zwischen dem Oberlicht 14 und der unteren Aufnahme für die CD 11 im laufenden Herstellungsprozeß ein Greifmittel zum Transportieren der CD hin- und herbewegt wird. Der Abstand zwischen der CD 11 und der Unterkante der das Oberlicht und die Kamera aufnehmenden Einheit richtet sich dabei nach den örtlichen Gegebenheiten.

Bei dem Unterlicht 15 ist die Anordnung so getroffen, daß eine im wesentlichen ringförmige Lichtquelle 19, die auch aus mehreren in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordneten einzelnen Lampen bestehen kann, seitlich oberhalb in unmittelbarer Nähe der CD 11 vorgesehen ist. Dadurch wird die CD 11 mit einem unter einem spitzen Winkel einfallenden Licht beleuchtet. Das Unterlicht 15 ist dabei so ausgerichtet, daß lediglich von der Oberfläche der CD 11 gestreutes Licht zu dem lichtempfindlichen Empfänger 13 gelangen kann. Dadurch kommen insbesondere die Farbsättigung und der Farbton des Druckes gut zur Geltung. Für eine gleichmäßige Beleuchtung der CD 11 kann auch hier zwischen der Lichtquelle und der Oberfläche der CD 11 ein Diffusor vorgesehen werden.

Sowohl für die Lichtquelle 17 des Oberlichtes 14 als auch für die Lichtquelle 19 des Unterlichtes sind entsprechende Abdeckelemente 20 vorgesehen, um zu vermeiden, daß der lichtempfindliche Empfänger 13 unmittelbar von den jeweiligen Lichtquellen beleuchtet wird. Um eine Blendung des Bedienpersonals zu vermeiden, ist das Oberlicht 14 durch ein hülsenförmiges Abdeckelement 21 gegenüber der Umgebung abgeschirmt. Dieses Abdeckmittel 21 umgibt die Lichtquelle 17 des Oberlichtes 14 und den Spiegel 16 und kann sich bis zu dem lichtempfindlichen Empfänger 13 erstrecken, um eventuelle Beeinflussungen des erfaßten Bildes durch Umgebungslicht zu vermeiden.

Der Ausgang des lichtempfindlichen Empfängers 13 steht in Verbindung mit einer Datenverarbeitungsanlage 22, in der die aufgenommenen Bilder der Oberfläche der CD 11 mit wenigstens einem vorher eingemessenen Sollbild verglichen werden. Die Datenverarbeitungsanlage 22 liefert beispielsweise in Abhängigkeit von dem Prüfungsergebnis ein entsprechendes Signal an die Handhabungseinrichtung für die CD, um eine fehlerhafte CD auszusortieren oder dem weiteren Produktionsprozeß zuzuführen.

Die Datenverarbeitungsanlage 22 steht ferner in Verbindung mit einem ersten Steuermittel 23 und einem zweiten Steuermittel 24, um die unterschiedlichen Beleuchtungen durch das Oberlicht 14 und/oder das Unterlicht 15 während den jeweiligen Aufnahmezeiten zu steuern und den lichtempfindlichen Empfänger 13 entsprechend einzustellen. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß das erste Steuermittel 23 in Verbindung mit dem Auslöser des lichtempfindlichen Empfängers 13 steht, um dessen Belichtungszeiten einzustellen. Das zweite Steuermittel 24 steht zum einen in Verbindung mit der Lichtquelle 17 des Oberlichtes 14 und der Lichtquelle 19 des Unterlichtes 15, um diese entsprechend der vorgegebenen Beleuchtungsarten ein- und auszuschalten. Zum anderen steht das Steuermittel 24 in Verbindung mit dem ersten Steuermittel 23, um eine Synchronisation der Beleuchtung mit dem Auslösen des lichtempfindlichen Empfängers 13 zu ermöglichen. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß die Aufgaben der Steuermittel 23 und 24 unmittelbar von der Datenverarbeitungsanlage 22 ausgeführt werden können.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zum optischen Prüfen einer Oberfläche einer CD dargestellt. Hinsichtlich der Funktionsweise stimmt die Vorrichtung 30 gemäß Fig. 2 mit der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1 überein, und es werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der wesentliche Unterschied beider Vorrichtungen besteht darin, daß die Anordnung des lichtempfindlichen Empfängers 13 und der zu prüfenden CD 11 in Form eines telezentrischen Aufbaus erfolgt. Dazu ist eine Linsenanordnung 31, beispielsweise ein Achromat, vorgesehen, durch die die CD 11 von dem Oberlicht mit im wesentlichen parallelen Lichtstrahlen beleuchtet wird. Die reflektierten Lichtstrahlen der CD 11 werden in dieser Linsenanordnung 31 gebündelt und auf das Objektiv 32 des lichtempfindlichen Empfängers 13 projiziert. Durch diesen Aufbau ist es möglich, daß die Breite der Vorrichtung 30 gegenüber der Breite einer herkömmlichen Prüfeinrichtung wesentlich reduziert werden kann. Die Breite wird hier im wesentlichen durch den Durchmesser der Linsenanordnung 31 bestimmt, der nur geringfügig größer zu sein braucht als der Durchmesser einer CD oder die größte Breite der zu prüfenden Oberfläche.

Das Unterlicht 15 kann ebenfalls ringförmig ausgebildet sein. Zweckmäßig ist es jedoch, das Unterlicht auf nur einer Seite der CD 11 vorzusehen. Das Unterlicht ist dann mit einer Linsenanordnung versehen, die eine gleichmäßige Beleuchtung der CD ermöglicht. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs beispiel weist das Unterlicht 15 eine Lichtquelle 33 eine Sammellinse 34, eine Zylinderlinse 35 und einen Spiegel 36 auf. Für eine bessere Ausnutzung des abgestrahlten Lichtes kann hinter der Lichtquelle 33 noch ein Hohlspiegel 37 vorgesehen sein. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß das Licht der Lichtquelle 33 zunächst durch die sphärische Sammellinse 34 gebündelt und anschließend durch die Zylinderlinse 35 in einer Ebene erneut zu im wesentlichen parallelen Strahlen gebündelt wird, so daß ein Lichtbündel entsteht, das die Oberfläche der CD 11 von oben her gesehen mit leicht divergierenden und von der Seite her gesehen mit im wesentlichen parallelen Lichtstrahlen beleuchtet. Die Reihenfolge der Linsen kann auch verändert werden.

Für eine homogene Beleuchtung ist ferner vorgesehen, daß die Zylinderlinse 35 verkippbar ausgebildet ist. Dadurch können die stets vorhandenen Linsenfehler durch eine entsprechende Verkippung dahingehend ausgenutzt werden, daß die Oberfläche der CD 11 ausgehend von dem Rand, der dem Unterlicht am nächsten ist, bis zu dem dem Unterlicht abgekehrten Rand mit einer im wesentlichen gleichen Lichtstärke beleuchtet wird.

Dadurch, daß nunmehr das Unterlicht nur noch auf einer Seite der CD angeordnet ist, wird ein Zugriff der Handhabungsmittel der Produktionsvorrich tung wesentlich erleichtert. Ferner wird die Breite der Prüfvorrichtung 30 im unteren Bereich verringert, da die Beleuchtung nicht mehr durch ein ringförmiges Unterlicht erfolgt, das die CD entlang ihrem Umfang seitlich umgibt und somit einen erhöhten radialen Platzbedarf erfordert.

Durch diese Maßnahmen, nämlich insbesondere die telezentrische Anordnung und gegebenenfalls auch die Verwendung eines Unterlichtes, das die CD 11 nur von einer Seite bestrahlt, ist es möglich, daß eine derartige Prüfvorrichtung in einer sogenannten Doppelnutzenanlage für die Herstellung von CD′s eingesetzt werden kann. Bei einer Doppelnutzenanlage liegen die CD′s sehr dicht, beispielsweise mit einem Achsabstand von 135 mm (der Durchmesser einer CD beträgt 120 mm) nebeneinander, so daß bei der Verwendung von herkömmlichen Anlagen, die wesentlich breiter gebaut sind, bislang immer Kompromißlösungen hinsichtlich der Beleuchtung und auch der Prüfschärfe in Kauf genommen werden mußten. Nunmehr ist es möglich, zwei Prüfvorrichtungen, die mit voller Prüfschärfe und mit stets einwandfreier Beleuchtung arbeiten, nebeneinander in den Produktionsprozeß einzubauen.

Die konvergierenden Lichtstrahlen hinter der Linsenanordnung 31 werden zur Verringerung der Bauhöhe wenigstens einmal umgelenkt, bevor sie in das Objektiv 32 des lichtempfindlichen Empfängers 13 projiziert werden. Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Lichtstrahlen zunächst an einem Spiegel 38 nach unten auf ein reflektierendes Element und dort wieder nach oben in Richtung auf das Objektiv 32 des lichtempfindlichen Empfängers 13 reflektiert. Durch diese zweimalige Strahlfaltung kann die Höhe der Vorrichtung reduziert werden.

Das Licht für das Oberlicht kann beispielsweise über einen teildurchlässigen Spiegel, der in dem Strahlengang zwischen dem lichtempfindlichen Empfänger 13 und der Linsenanordnung 31 angeordnet ist, durch eine Lichtquelle eingebracht werden, die sich im Brennpunkt der Linsenanordnung 31 befindet. Dies ist so zu verstehen, daß der Brennpunkt selbstverständlich auch durch entsprechende Strahlumlenkungen verschoben sein kann. Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist für die Einbringung des Lichtes einer Lichtquelle 42 für das Oberlicht ein Prisma 40 vorgesehen, dessen eine Seite 41 das reflektierende Element für die von der CD 11 reflektierten Strahlen darstellt und als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet ist.

Das Prisma 40 ist im einzelnen so ausgebildet, daß eine andere Seite 39 des Prismas 40 hinter der teildurchlässigen Spiegelseite 41 in Abhängigkeit von dem Material des Prismas 40 in einem bestimmten Winkel α zu der Spiegelseite 41 verläuft. Der Winkel α ist so zu wählen, daß die von einer Lichtquelle 42 ausgehenden Lichtstrahlen durch eine Brechung an der Seite 39 und an der Seite 41 so auf den Spiegel 38 abgelenkt werden, daß die Strahlen durch die Linsenanordnung 31 im wesentlichen parallel auf die CD 11 ausgerichtet werden. D. h., daß die von der Linsenanordnung 31 konvergierenden Strahlen in einem gedachten umgekehrten Verlauf durch den Spiegel 38 reflektiert und an der einen Seite 41 und der anderen Seite 39 des Prismas 40 so gebrochen werden, daß der Brennpunkt der Linsenanordnung 31 zumindest näherungsweise auf die Lichtquelle 42 trifft. Ferner ist der Winkel so gewählt, daß die von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen so gebrochen werden, daß sie nicht direkt auf das Objektiv 32 des lichtempfindlichen Empfängers 13 treffen und andererseits der lichtempfindli che Empfänger 13 nicht in die Lichtquelle "sehen" kann. D. h., daß gedachte, von dem lichtempfindlichen Empfänger 13 ausgehende Lichtstrahlen nach der Brechung an der Seite 41 an der inneren Grenzfläche 44 der Seite 39 des Prismas 40 eine Totalreflexion erfahren. Die dritte Seite 45 des Prismas 40, auf die die gedachten Lichtstrahlen von dem lichtempfindlichen Empfänger durch die Grenzfläche 44 total reflektiert werden, kann geschwärzt sein, um eine Beeinflussung durch Streulicht zu vermeiden.

Durch diese Anordnung ist es möglich, daß die Abmessungen der Vorrichtung auch in der Tiefe verringert werde können, da die Lichtquelle 42 für das Oberlicht 14 in oder nahe der optischen Achse des lichtempfindlichen Empfängers 13 angeordnet werden kann, ohne diesen zu beeinflussen. Eine seitliche Anordnung der Lichtquelle, beispielsweise wie die der Lichtquelle 17 in Fig. 1, ist nicht mehr erforderlich. Für eine gleichmäßige Beleuchtung können ferner noch entsprechende Diffusoren für das Ober- und/oder Unterlicht vorgesehen werden, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spiegel 38 zusätzlich bewegbar ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß beispielsweise beim Einmessen der Sollbilder für das Prüfverfahren der Spiegel 38 und somit die an der CD 11 reflektierten um einen Bruchteil, beispielsweise die Hälfte, eines Pixels des lichtempfindlichen Empfängers in wenigstens eine Koordinatenachse des lichtempfindlichen Empfängers verschoben werden können. Dadurch kann eine Verbesserung der Detektion dahingehend erfolgen, daß Belichtungsmes sungen von nebeneinanderliegenden Pixeln miteinander verglichen und/oder kombiniert werden können, um festzustellen, welche Art Oberfläche in diesem Bereich vorliegt. Somit können beispielsweise Rasterdrucke, Metallic-Drucke oder auch Bereiche mit scharfem Hell-Dunkel-Kontrast beim Einlesen des Sollbildes eindeutig detektiert werden, so daß dort ein entsprechend angepaßter Vergleich der Sollbilder mit den Istbildern durchgeführt werden kann. Dadurch kann die Prüfgenauigkeit vergrößert und ein Pseudoausschuß verringert werden.

Der Spiegel 38 kann grundsätzlich durch beliebige Mittel verschwenkt werden. Wegen der möglichen geringen Wege und unkomplizierten Ansteuerung durch eine elektronische Steuerung ist bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Piezoaktuator 43 vorgesehen. Dieser Aktuator kann beispielsweise mit drei auf die Spiegelrückseite wirkenden Stempeln versehen sein, um den Spiegel so zu bewegen, daß die Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Empfänger 13 jeweils etwa um ein Bruchteil eines Pixels in x-Richtung, y-Richtung und in x, y-Richtung verschoben werden. In der Ruhelage wird der Spiegel durch ein Federelement gegen die Anschlagsfläche des Piezoaktuators 43 gedrückt um eine fixierte Position zu haben. Es können daher vier Bilder in jeweils unterschiedlichen Blickrichtungen zum Einlesen des Sollbildes in einfacher Weise erzeugt werden. Das laufende Prüfverfahren kann beispielsweise bei feststehendem Spiegel durchgeführt werden. Sofern bei einem laufenden Prüfungsverfahren ausreichend Zeit besteht, ist es selbstverständlich auch möglich, den Spiegel innerhalb der Prüfzeit in wenigstens eine Richtung zu bewegen.

In den Fig. 3a bis 3d sind mögliche Beleuchtungsarten beispielhaft dargestellt, mit denen die Oberfläche der CD 11 innerhalb einer Prüfzeit TP für eine CD 11 während der jeweiligen Aufnahmezeiten TA1 und TA2 durch das Oberlicht OL und/oder das Unterlicht UL unterschiedlich beleuchtet wird. In den Figuren ist auf der Ordinate die Lichtintensität I und auf der Abszisse die Zeit t dargestellt. In einem Schaubild sind übereinander zwei Abszissen jeweils für das Oberlicht OL und das Unterlicht UL dargestellt.

In Fig. 3a wird die Oberfläche der CD in den jeweiligen Aufnahmezeiten TA1 und TA2 entweder nur von dem Oberlicht OL oder nur von dem Unterlicht UL beleuchtet. Die somit erhaltenen Bilder der Oberfläche sind dann frei von irgendwelchen Beeinflussungen durch das jeweilige andere Licht.

In Fig. 3b wird die Oberfläche der CD kontinuierlich von dem Oberlicht OL beleuchtet, während in der zweiten Aufnahmezeit TA2 das Unterlicht UL mit einer höheren Intensität hinzugeschaltet wird. Die Belichtungszeit TB des lichtempfindlichen Empfängers 13 ist daher in der zweiten Aufnahmezeit TA2 entsprechend kürzer bemessen worden. Durch die höhere Intensität des Unterlichtes werden die Beeinflussungen des aufgenommenen Bildes aufgrund der gleichzeitigen Beleuchtung der Oberfläche durch das schwächere Oberlicht OL während dieser Belichtungszeit TB verringert.

In Fig. 3c wird die Oberfläche kontinuierlich durch das Unterlicht UL beleuchtet, während in der zweiten Aufnahmezeit TA2 das Oberlicht OL mit einer wesentlich höheren Intensität I, beispielsweise als Blitzlicht, hinzugeschaltet wird. Dadurch verringert sich zum einen die erforderliche Belichtungszeit TB des lichtempfindlichen Empfängers und zum anderen verringert sich die Beeinflussung des aufgenommenen Bildes durch das Unterlicht UL, da dieses während der kurzen Belichtungszeit kaum eine zusätzliche Belichtung des lichtempfindlichen Empfängers 13 bewirkt.

Als lichtempfindlicher Empfänger kann eine elektronische CCD-Kamera eingesetzt werden, die die empfangenen Lichtstrahlen unmittelbar in ein elektrisches Signal umwandelt. Bei diesem Kameratyp wird die Belichtungszeit durch eine entsprechende Ansteuerung im sogenannten Shutter-Mode eingestellt. Dies bedeutet, daß die Kamera nur für Bruchteile von Sekunden, die der Belichtungszeit entsprechen, lichtempfindlich ist.

Die üblicherweise verwendeten Videokameras arbeiten mit einer 50 Hz-Frequenz zur zeilenweisen Erstellung eines Halbbildes. Dies bedeutet, daß ein Halbbild nach 20 Millisekunden und ein Vollbild nach 40 Millisekunden unabhängig von der tatsächlichen Belichtungszeit vorliegt. Um nun mit Blitzlicht ein Vollbild erzeugen zu können, ist es erforderlich, daß der lichtempfindliche Empfänger sowohl in der ersten als auch in der zweiten Periode P1, P2 zur Erstellung eines Halbbildes belichtet wird.

Wie in Fig. 3d gezeigt, ist daher vorgesehen, daß die Oberfläche zweimal während der zweiten Aufnahmezeit durch Blitzlicht belichtet wird. Der Abstand der Blitzlichte wird so gewählt, daß das eine Blitzlicht in die erste und das zweite Blitzlicht in die zweite Periode zur Erstellung eines Halbbildes P1, P2 fällt.

Die Erstellung des ersten Bildes, das beispielsweise durch eine kontinuierliche Belichtung mit dem das Unterlicht erzeugt wird, dauert etwa 40 Millisekunden. Während dieser gesamten Zeit kann die Kamera auch lichtempfindlich sein. In der zweiten Belichtungszeit wird die Kamera in den Shutter-Mode geschaltet und zunächst durch ein Blitzlicht belichtet, wobei die tatsächliche Belichtungszeit zum Beispiel 1/2000 Sekunden beträgt. Nach Ablauf der Periode zur Erstellung des ersten Halbbildes nach 20 Millisekunden wird der lichtempfindliche Empfänger unter gleichen Bedingungen erneut durch das Blitzlicht belichtet. Nach weiteren 20 Millisekunden ist das zweite Halbbild fertig, so daß das Vollbild der zweiten Aufnahmezeit ebenfalls nach etwa 40 Millisekunden erstellt ist. Zur Erstellung von zwei aufeinanderfolgenden Bildern werden demnach lediglich etwa 80 Millisekunden benötigt, während eine Prüfzeit von etwa 100 Millisekunden zur Verfügung steht.

Bei den dargestellten Verfahrensarten gemäß den Fig. 3a bis 3d wurde davon ausgegangen, daß beispielsweise das Blitzlicht in der zweiten Belichtungszeit gezündet wird. Es ist natürlich auch möglich, daß dies in der ersten Aufnahme erfolgt. Ferner fallen in den Fig. 3a-d der Beginn der Belichtungszeit TB für den lichtempfindlichen Empfänger und der Beginn der jeweiligen Aufnahmezeiten TA1 und TA2 zusammen. Es ist natürlich auch möglich, daß zum einen die Belichtungszeiten grundsätzlich kürzer als die Aufnahmezeiten sind und/oder zum zweiten zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt als die Aufnahmezeiten beginnen. Ferner sind in den Fig. 3a-3d zwischen den Aufnahmezeiten und auch zwischen den Prüfzeiten sogenannte Totzeiten vorgesehen. Diese Totzeiten hängen im wesentlichen von den Leistungsmerk malen des lichtempfindlichen Empfängers ab. Es ist natürlich auch möglich, daß die Aufnahmezeiten und auch die Prüfzeiten unmittelbar aufeinanderfol gen.

Bezugszeichenliste

10 Vorrichtung
11 CD
12 Achse
13 lichtempfindlicher Empfänger
14 Oberlicht
15 Unterlicht
16 teildurchlässiger Spiegel
17 Lichtquelle
18 Diffusor
19 Lichtquelle
20 Abdeckelement
21 Abdeckelement
22 Datenverarbeitungsanlage
23 erstes Steuermittel
24 zweites Steuermittel
30 Vorrichtung
31 Linsenanordnung
32 Objektiv
33 Lichtquelle
34 Linse
35 Zylinderlinse
36 Spiegel
37 Hohlspiegel
38 Spiegel
39 Seite
40 Prisma
41 Spiegelseite
42 Lichtquelle
43 Piezoaktuator
44 Grenzfläche

Claims

1. Verfahren zum optischen Prüfen einer Oberfläche, insbesondere einer Compact-Disc (CD), bei welchem die Oberfläche im wesentlichen von oben durch wenigstens ein Oberlicht (14, OL) und von der Seite im spitzen Winkel in bezug auf die Oberfläche durch wenigstens ein Unterlicht (15, UL) beleuchtbar ist und das von der Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Licht innerhalb einer Prüfzeit (TP) von wenigstens einem lichtempfindlichen Empfänger (13) aufgenommen und wenigstens ein Istbild erzeugt wird, das mit wenigstens einem Sollbild verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Prüfzeit (TP) die Oberfläche wenigstens zweimal von dem lichtempfindlichen Empfänger aufgenommen und während den jeweiligen Aufnahmezeiten (TA1, TA2) durch eine zumindest zeitweilige Beleuchtung von oben und/oder von der Seite in unterschiedlicher Weise beleuchtet wird, um wenigstens zwei Istbilder bei unterschiedlicher Beleuchtung der Oberfläche zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den jeweiligen Aufnahmezeiten (TA1, TA2) die Beleuchtung der Oberfläche jeweils nur durch das Oberlicht (14, OL) oder das Unterlicht (15, UL) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Prüfzeit (TP) die Beleuchtung der Oberfläche durch das Oberlicht (14, OL) im wesentlichen kontinuierlich erfolgt, während die Beleuchtung der Oberfläche durch das Unterlicht (15, UL) nur während wenigstens eines Zeitabschnitts in wenigstens einer Aufnahmezeit (TA2) zusätzlich erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Prüfzeit (TP) die Beleuchtung der Oberfläche durch das Unterlicht (15, UL) im wesentlichen kontinuierlich erfolgt, während die Beleuchtung der Oberfläche durch das Oberlicht (14, OL) nur während wenigstens eines Zeitabschnitts in wenigstens einer Aufnahmezeit (TA2) zusätzlich erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberlicht (14, OL) und das Unterlicht (15, UL) jeweils eine Belichtung des lichtempfindlichen Empfängers mit unterschiedlicher Intensität bewirken und daß die Belichtungszeiten (TB) des lichtempfindlichen Empfängers (13) für eine zumindest näherungsweise Vollaussteuerung des lichtempfindlichen Empfängers (13) in den jeweiligen Aufnahmezeiten (TA1, TA2) entsprechend angepaßt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitäten der jeweiligen Beleuchtungen so gewählt sind, daß bei gleichzeitiger Beleuchtung der Oberfläche durch das Oberlicht (14, OL) und das Unterlicht (15, UL) in einer Belichtungszeit (TB) des lichtempfindlichen Empfängers das eine Licht eine zumindest näherungsweise Vollaussteuerung des lichtempfindlichen Empfängers (13) bewirkt, während in derselben Belichtungszeit das andere Licht nur einen Bruchteil der Vollaussteuerung des lichtempfindlichen Empfängers (13) bewirkt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitäten der jeweiligen Beleuchtungen so bemessen sind, daß das Verhältnis der erforderlichen Belichtungszeiten für die Vollaussteuerung des lichtempfindlichen Empfängers (13) von dem einen oder anderen Licht wenigstens 1 : 10 bis 1 : 200 beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung der Oberfläche von oben oder von der Seite durch entsprechendes Ein- und Ausschalten von entsprechenden Lichtquellen (17, 19; 33, 42) bewirkt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung der Oberfläche von oben oder von der Seite durch Abdecken von entsprechenden Lichtquellen mit entsprechenden Abdeckmitteln bewirkt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest als Oberlicht (14, OL) Blitzlicht verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von Blitzlicht der lichtempfindliche Empfänger während wenigstens einer Aufnahmezeit wenigstens zweimal durch Blitzlicht belichtet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest als Unterlicht (15, UL) eine Entladungslampe, beispielsweise eine Halogenmetalldampflampe, verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung der Oberfläche von oben und/oder der Seite mit diffusem Licht erfolgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Strahlengang des Oberlichtes (14, OL) zumindest teilweise gegenüber der Umgebung abgeschirmt wird, um eine Blendung zu vermeiden.

15. Vorrichtung zum optischen Prüfen einer Oberfläche, insbesondere einer Compact-Disc (CD), bei welcher die Oberfläche durch wenigstens ein Oberlicht (14) im wesentlichen von oben und durch wenigstens ein Unterlicht (15) von der Seite im spitzen Winkel in bezug auf die Oberfläche beleuchtbar ist und wenigstens ein lichtempfindlicher Empfänger (13) vorgesehen ist, um das von der Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Licht aufzunehmen, und bei welcher eine Einrichtung (22) vorgesehen ist, um in einer Prüfzeit wenigstens ein Istbild zu erzeugen und mit wenigstens einem Sollbild zu vergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Steuermittel (23) vorgesehen ist, um den lichtempfindlichen Empfänger (13) in der Prüfzeit wenigstens zweimal auszulösen, und daß ein zweites Steuermittel (24) vorgesehen ist, das mit dem ersten Steuermittel (23) und mit dem Oberlicht (14) und dem Unterlicht (15) verbunden ist und so mit dem ersten Steuermittel (23) zusammenwirkt, daß während den jeweiligen Aufnahmezeiten die Oberfläche durch eine zumindest zeitweilige Beleuchtung mit dem Oberlicht (14) und/oder dem Unterlicht (15) in unterschiedlicher Weise beleuchtbar ist, um wenigstens zwei Istbilder bei unterschiedlicher Beleuchtung der Oberfläche zu erhalten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberlicht (14) und/oder das Unterlicht (15) ein intermittierendes Licht ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Unterlicht (15) ein Dauerlicht ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeich net, daß das Oberlicht (14) und das Unterlicht (15) eine Beleuchtung des lichtempfindlichen Empfängers (13) mit unterschiedlicher Intensität bewirken und die Belichtungszeiten des lichtempfindlichen Empfängers (13) in den jeweiligen Aufnahmezeiten entsprechend der jeweils vorherrschenden Beleuchtung angepaßt sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeich net, daß zumindest das Oberlicht (14) als Lichtquelle ein Blitzlicht aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeich net, daß zumindest das Unterlicht (UL) als Lichtquelle eine Entladungslampe, beispielsweise eine Halogenmetalldampflampe, aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeich net, daß zumindest der Strahlengang des Oberlichtes durch wenigstens ein Abdeckmittel (21) zumindest teilweise gegenüber der Umgebung abgeschirmt ist, um eine Blendung zu vermeiden.