DE19716228A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überprüfung einer Oberfläche einer optischen Komponente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung einer Oberfläche einer optischen Komponente, mit einer Lichtquelle zur Erzeugung eines zur Oberfläche gerichteten Lichtstrahls, und mit einem Lichtsensor zur Erfassung des von der Oberfläche abgelenkten Lichtstrahls. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überprüfung einer Oberfläche einer optischen Komponente, bei dem ein zur Oberfläche gerichteter Lichtstrahl erzeugt und der von der Oberfläche abgelenkte Lichtstrahl erfaßt wird.

Es ist bekannt, optische Komponenten von einer Prüfperson manuell unter einem Mikroskop oder einer Lupe zu überprüfen. Bei derartigen optischen Komponenten kann es sich beispielsweise um Linsen handeln, die sphärische, asphärische oder planare Oberflächen aufweisen. Die Prüfperson muß bei der Überprüfung feststellen, ob die Oberfläche mit Beschädigungen, insbesondere mit Kratzern, oder mit sonstigen Verunreinigungen versehen ist. Zu diesem Zweck werden die optischen Komponenten von der Prüfperson unter verschiedenen Blickwinkeln gegen eine Lichtquelle betrachtet, und anhand der Lichtreflexe bzw. anhand des Streulichts wird die Qualität der optischen Komponente von der Prüfperson beurteilt.

Desweiteren ist es möglich, die Oberfläche der optischen Komponente mit einem Laserstrahl abzuscannen bzw. abzutasten. Das von der Oberfläche reflektierte Licht wird dann von einem Lichtsensor erfaßt. Weist die Oberfläche der optischen Komponente Unebenheiten, beispielsweise Kratzer auf, so hat dies zur Folge, daß der reflektierte Lichtstrahl nur teilweise oder gar nicht auf den Lichtsensor auftrifft. Daraus kann automatisch, beispielsweise mit Hilfe eines entsprechend programmierten Computers, auf die Qualität der optischen Komponente geschlossen werden.

Weist die optische Komponente sphärische oder asphärische Oberflächen auf, so ist es erforderlich, diese Oberflächen durch mehrere Abtastvorgänge zu erfassen. Dies erhöht den Aufwand und insbesondere die Dauer für die Überprüfung der Komponente erheblich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überprüfung einer Oberfläche einer optischen Komponente zu schaffen, das unabhängig von der Geometrie der Komponente eine schnelle Überprüfung der Komponente ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Mehrzahl von Lichtquellen vorgesehen sind, die dreidimensional im Raum um die Oberfläche der Komponente angeordnet sind, deren Lichtstrahlen alle auf die Oberfläche ausgerichtet sind, und deren abgelenkte Lichtstrahlen von dem Lichtsensor erfaßbar sind.

Durch die Verwendung einer Mehrzahl von Lichtquellen ist es nicht mehr erforderlich, die Oberfläche der Komponente durch mehrere Abtastvorgänge zu erfassen, bei denen die Lichtquellen jedesmal erneut an die Oberfläche der Komponente angepaßt werden müssen. Statt dessen kann durch eine einmalige, an die Komponente angepaßte Anordnung der Lichtquellen erreicht werden, daß eine Komponente in einem einzigen Abtastvorgang ohne eine weitere Anpassung der Lichtquellen an die Oberfläche überprüft werden kann. Durch die Anpassung der Lichtquellen an die Komponente ist es damit möglich, die Komponente äußerst schnell im Hinblick auf Kratzer und Verunreinigungen und dergleichen zu überprüfen. Damit ist es desweiteren möglich eine Vielzahl gleichartiger Komponenten ebenfalls äußerst schnell zu überprüfen. Die Erfindung eröffnet dadurch insgesamt die Möglichkeit, bei der Herstellung einer Vielzahl gleichartiger optischer Komponenten nicht nur stichprobenartig die genannte Komponente auf ihre Qualität zu überprüfen, sondern eine sogenannte 100%-Kontrolle durchzuführen, also sämtliche Komponenten einer Überprüfung zu unterziehen. Diese Überprüfung erfolgt dabei voll automatisiert und äußerst schnell.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lichtquellen symmetrisch, insbesondere in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise wird die Auswertung der abgelenkten und von dem Lichtsensor erfaßten Lichtstrahlen wesentlich vereinfacht und damit die gesamte Überprüfung weiter beschleunigt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bilden die Lichtquellen einen Kreis, auf dessen Mittelsenkrechte die Komponente angeordnet ist. Die Komponente wird also von den Lichtstrahlen der kreisförmig angeordneten Lichtquellen beaufschlagt. Auf diese Weise ist es möglich, die optische Komponente, beispielsweise eine Linse, an ihrem gesamten Umfang mit Lichtstrahlen zu beaufschlagen. Einer Bewegung der Lichtquellen ist somit nicht erforderlich. Statt dessen kann die optische Komponente mittels der kreisförmig angeordneten Lichtquellen ohne aufwendige Veränderungen oder dergleichen und damit schnell auf Kratzer oder Verunreinigungen oder dergleichen überprüft werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Kreise vorgesehen, wobei die von den Kreisen gebildeten Ebenen unterschiedliche Abstände von der Komponente und/oder unterschiedliche Winkel zur Mittelsenkrechte der Komponente aufweisen. Durch die mit verschiedenen Abständen und/oder verschiedenen Winkeln zu der Komponente kreisförmig angeordneten Lichtquellen ist es möglich, die optische Komponente nicht nur entlang ihres Umfangs zu überprüfen, sondern auch im Hinblick auf ihre radiale Krümmung. Handelt es sich beispielsweise um eine sphärische oder asphärische Linse, so kann mit Hilfe der verschiedenen kreisförmig angeordneten Lichtquellen die gesamte gewölbte Oberfläche der Linse überprüft werden. Auch dabei sind keinerlei Veränderungen oder dergleichen der Lichtquellen erforderlich, so daß die Überprüfung äußerst schnell durchgeführt werden kann.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Kreis bzw. die Kreise jeweils aus einer geradzahligen Anzahl von Lichtquellen gebildet ist bzw. sind. Dadurch wird auf besonders einfache Weise erreicht, daß die Lichtquellen symmetrisch zueinander angeordnet sind. Dies wiederum hat den Vorteil, daß die Auswertung des abgelenkten und von dem Lichtsensor erfaßten Lichtstrahls aufgrund der Symmetrie besonders einfach und schnell durchgeführt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bei jeder der Lichtquellen der zugehörige Lichtstrahl in Abhängigkeit von dem Krümmungsradius der Oberfläche der Komponente angeordnet. Dies bedeutet, daß der von einer Lichtquelle erzeugte Lichtstrahl in Abhängigkeit von dem Krümmungsradius der Oberfläche der Komponente ausgerichtet ist. Die Ausrichtung des Lichtstrahls ist also beispielsweise bei einer sphärischen oder einer asphärischen Linse unterschiedlich. Ebenfalls ist die Ausrichtung des Lichtstrahls verschieden, wenn die Krümmungsradien von an sich gleichartigen sphärischen Linsen verschieden sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß der von der Oberfläche der optischen Komponente abgelenkte Lichtstrahl auf den Lichtsensor auftrifft. Dies wird bei allen Lichtquellen entsprechend durchgeführt, so daß nach einer einmaligen Ausrichtung der Lichtstrahlen sämtlicher Lichtquellen die optische Komponente ohne weitere Veränderungen der Lichtquellen überprüft werden kann. Daraus ergibt sich dann der bereits eingangs genannte Vorteil, daß, wenn die Lichtquellen auf eine bestimmte optische Komponente eingestellt sind, eine Vielzahl gleichartiger optischer Komponenten äußerst schnell überprüft werden können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der optischen Achse der Komponente abhängig ist von der Steigung der Tangente am Rand der Oberfläche der Komponente. Auf diese Weise ist es möglich, daß der Lichtstrahl in der Form eines flachen Streiflichts auf die Oberfläche der Komponente auftrifft. Mit Hilfe eines derartigen Streiflichts ist es möglich, Kratzer oder Verunreinigungen oder dergleichen sicher zu erkennen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Lichtsensor auf der Mittelsenkrechte des bzw. der Kreise angeordnet ist und/oder wenn die Mittelsenkrechte des bzw. der Kreise und die optische Achse der Komponente zusammenfallen. Auch auf diese Weise wird der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht und die Auswertung des abgelenkten Lichts und damit die gesamte Prüfung beschleunigt.

Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn die Lichtquellen auf einer Seite der Komponente und der Lichtsensor auf der anderen Seite der Komponente angeordnet sind. Auch auf diese Weise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung konstruktiv vereinfacht.

Desweiteren wird die eingangs genannte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Lichtstrahl und danach ein zweiter Lichtstrahl unter einem Winkel zu dem ersten Lichtstrahl erzeugt wird, und das die beiden abgelenkten Lichtstrahlen gleichartig erfaßt werden.

Auf diese Weise ist es möglich, schnell und sicher zu erkennen, ob es sich bei einer Abweichung des erfaßten abgelenkten Lichtstrahls, um einen Kratzer in der Oberfläche der optischen Komponente oder um eine Verunreinigung oder dergleichen handelt. Dies ergibt sich daraus, daß bei einem Kratzer die beiden abgelenkten Lichtstrahlen sich voneinander unterscheiden, während bei einer Verunreinigung die beiden abgelenkten Lichtstrahlen im Wesentlichen gleich sind. Auf dieser Grundlage kann dann durch das erfindungsgemäße Verfahren schnell und sicher entschieden werden, ob ein Kratzer oder eine Verunreinigung bei der überprüften Komponente vorliegt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Lichtstrahl etwa 90° beträgt. Liegt ein Kratzer in der Oberfläche der optische Komponente vor, so ist der Unterschied der beiden abgelenkten Lichtstrahlen bei einem derartigen Winkel maximal. Ein Kratzer kann daher bei dem genannten Winkel besonders sicher und schnell erkannt werden. Liegt hingegen eine Verunreinigung vor, so sind die beiden abgelenkten Lichtstrahlen bei dem genannten Winkel im Wesentlichen gleich. Somit ist auf diese Weise auch eine Verunreinigung sicher und schnell zu erkennen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die von den reflektierten Lichtstrahlen erzeugten Signale hinsichtlich ihrer Intensität angepaßt. Auf diese Weise wird erreicht, daß Schwankungen der Intensität der verschiedenen Lichtquellen keine Folgen bei der Auswertung der abgelenkten Lichtstrahlen haben. Beispielsweise durch eine Mittelwertbildung können die Grauwerte der beiden abgelenkten Lichtstrahlen aneinander angepaßt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird auf einen Kratzer geschlossen, wenn der abgelenkte Lichtstrahl des ersten oder des zweiten erzeugten Lichtstrahls einen Fehler aufweist. Ist ein Kratzer auf der Oberfläche der optischen Komponente vorhanden, so hat dieser zumindest in demjenigen Bereich, in dem beispielsweise der erste Lichtstrahl auf die Oberfläche auftrifft, eine bestimmte Vorzugsrichtung. Stimmt diese Vorzugsrichtung im Wesentlichen mit der Richtung des Lichtstrahls überein, fällt der Lichtstrahl also etwa parallel zur Kratzermittellinie ein, so ist die Ablenkung des Lichtstrahls am geringsten. Fällt hingegen der erste Lichtstrahl etwa lotrecht zur Kratzermittellinie ein, so ist die Ablenkung des Lichtstrahls am größten. Im ersten Fall, also bei einer geringen Ablenkung, wird der abgelenkte Lichtstrahl von dem Lichtsensor nicht erfaßt. Im zweiten Fall hingegen, also wenn der zweite Lichtstrahl etwa lotrecht auf die Kratzermittellinie auftrifft, wird der abgelenkte Lichtstrahl aufgrund der großen Ablenkung von dem Lichtsensor erfaßt. Auf der Grundlage dieses Unterschieds wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschlossen, daß auf der Oberfläche der optische Komponente ein Kratzer vorhanden ist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Kratzer anhand des den Fehler aufweisenden abgelenkten Lichtstrahls vermessen wird. Dies bedeutet, daß, nachdem ein Kratzer auf der Oberfläche der optischen Komponente festgestellt worden ist, dieser Kratzer beispielsweise mit Hilfe des etwa senkrecht zu der Kratzermittellinie einfallenden ersten Lichtstrahls vermessen wird. Es wird also beispielsweise die Ausrichtung des ersten Lichtstrahls dazu verwendet, auf die Ausrichtung der Kratzermittellinie zu schließen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird auf eine Verunreinigung geschlossen, wenn die abgelenkten Lichtstrahlen des ersten und des zweiten erzeugten Lichtstrahls jeweils einen Fehler aufweisen. Liegt auf der Oberfläche der optischen Komponente eine Verunreinigung vor, so weist diese üblicherweise keine Vorzugsrichtung auf. Dies hat zur Folge, daß der erste und der zweite Lichtstrahl im Wesentlichen gleich abgelenkt werden. Die beiden von dem Lichtsensor erfaßten abgelenkten Lichtstrahlen weisen somit keinen Unterschied auf. Bei beiden abgelenkten Lichtstrahlen ist jedoch aufgrund einer durch die Verunreinigung hervorgerufenen Streuung eine Veränderung des von dem Lichtsensor erfaßten Lichtstrahls erkennbar. Diese Veränderung ist, wie erwähnt, bei beiden abgelenkten Lichtstrahlen gleich. Daraus kann durch das erfindungsgemäße Verfahren geschlossen werden, daß auf der Oberfläche der optischen Komponente kein Kratzer, sondern eine Verunreinigung oder dergleichen vorhanden ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden der erste und der zweite Lichtstrahl nacheinander aus verschiedenen Richtungen auf die gesamte Oberfläche der Komponente gerichtet. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, daß die gesamte Oberfläche von dem ersten und dem zweiten Lichtstrahl abgetastet wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich, daß eine Mehrzahl von Lichtquellen vorgesehen sind, die dreidimensional im Raum um die Oberfläche der Komponente angeordnet sind, deren Lichtstrahlen alle auf die Oberfläche ausgerichtet sind, und deren abgelenkte Lichtstrahlen von dem Lichtsensor erfaßt werden. In diesem Fall ist es beispielsweise möglich, daß die Lichtquellen mehrere Kreise bilden, die unterschiedliche Abstände zu der optischen Komponente aufweisen. Die von den Lichtquellen erzeugten Lichtstrahlen sind dann auf die Komponente ausgerichtet. Es kann dann ein erster Strahl von einer der Lichtquellen erzeugt werden, wobei der abgelenkte Lichtstrahl von dem Lichtsensor erfaßt wird. Danach kann beispielsweise von einer in dem Kreis um 90° Grad versetzten Lichtquelle der zweite Lichtstrahl erzeugt werden, der wiederum von dem Lichtsensor erfaßt wird. Nunmehr kann der Lichtsensor die beiden abgelenkten Strahlen auswerten und gegebenenfalls auf einen vorhandenen Kratzer oder eine vorhandene Verunreinigung schließen. Danach kann beispielsweise eine benachbarte Lichtquelle dazu verwendet werden, erneut einen ersten Lichtstrahl zu erzeugen, wobei dann wiederum von einer in demselben Kreis um etwa 90° Grad versetzten Lichtquelle ein zweiter Lichtstrahl erzeugt wird. Die beiden abgelenkten Lichtstrahlen können dann wiederum von dem Lichtsensor erfaßt und zur Überprüfung der Oberfläche der optischen Komponente herangezogen werden. Auf diese Weise können die Lichtquellen eines Kreises und danach die Lichtquellen der anderen Kreise nacheinander derart gesteuert werden, daß insgesamt die gesamte Oberfläche der optischen Komponente überprüft werden kann.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überprüfung einer Oberfläche einer optische Komponente, und

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Vorrichtung der Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 1 zur Überprüfung einer Oberfläche einer optischen Komponente 2 dargestellt. Bei der optische Komponente kann es sich beispielsweise um eine Linse handeln, die insbesondere eine Durchmesser von etwa 4-6 mm aufweist. Die Linse kann desweiteren beispielsweise plan­ konvex oder konkav-konvex oder dergleichen ausgebildet sein.

Die optische Komponente 2 ist an ihrem Rand in einer Halterung 3 gefaßt und damit ortsfest angeordnet. In Richtung einer optischen Achse 4 der Komponente 2 ist die Halterung 3 lichtdurchlässig, so daß insoweit die Komponente 2 in Richtung ihrer optischen Achse 4 von beiden Seiten frei zugänglich ist. Die Halterung 3 ist desweiteren in einem Tisch 5 untergebracht, der in einer quer zur optischen Achse 4 angeordneten Ebene insbesondere zu Justierzwecken frei beweglich ist.

Oberhalb des Tisches 5 ist ein Lichtsensor 6 vorgesehen, bei dem es sich um eine Kamera handeln kann, die insbesondere mit einer Autofocusfunktion versehen ist. Der Lichtsensor 6 ist dabei koaxial zur optischen Achse 4 ausgerichtet. Mit Hilfe des Lichtsensors 6 ist es möglich, die Fläche und die Intensität eines empfangenen Lichtstrahls zu erkennen.

Unterhalb des Tisches 5 ist eine Beleuchtungseinheit 7 vorgesehen. In Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann die Beleuchtungseinheit 7 auch oberhalb des Tisches 5 angeordnet sein, also auf derselben Seite wie der Lichtsensor 6. Die Beleuchtungseinheit 7 weist eine Mehrzahl von Lichtquellen 8, 9 auf. Die Lichtquellen 8 bilden einen Kreis, dessen Mittelsenkrechte mit der optischen Achse 4 zusammenfällt. Entsprechendes gilt für die Lichtquellen 9. Die Ebene des Kreises, der von den Lichtquellen 8 gebildet wird, weist einen Abstand von der optischen Komponente 2 auf, der kleiner ist als die Ebene des Kreises, der von den Lichtquellen 9 gebildet wird. Der Durchmesser des von den Lichtquellen 8 gebildeten Kreises ist größer als der Durchmesser des von den Lichtquellen 9 gebildeten Kreises.

Die Lichtquellen 8, 9 sind auf dem jeweils zugehörigen Kreis symmetrisch angeordnet. Insbesondere weisen die Lichtquellen 8, 9 auf dem jeweiligen Kreis gleiche Abstände zueinander auf. Desweiteren ist die Anzahl der Lichtquellen 8, 9 auf dem jeweiligen Kreis geradzahlig. Es versteht sich, daß in Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels die Anzahl der Lichtquellen 8, 9 auf dem jeweiligen Kreis auch ungeradzahlig sein kann.

Bei den Lichtquellen 8, 9 kann es sich beispielsweise um ein Glasfaserbündel handeln, die beispielsweise mittels einer Laserquelle entsprechende Lichtstrahlen abgeben. Der von den Lichtquellen 8, 9 jeweils abgegebene Lichtstrahl besitzt dabei einen Durchmesser von etwa 2 mm.

Die Lichtquellen 8, 9 sind derart angeordnet, daß der jeweils abgegebene Lichtstrahl ein Streiflicht auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 erzeugt. Der von den einzelnen Lichtquellen 8, 9 abgegebene Lichtstrahl ist somit abhängig von dem Krümmungsradius der Oberfläche der optischen Komponente 2. Insbesondere ist der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der optischen Achse 4 abhängig von der Steigung der Tangente am Rand der Oberfläche der Komponente 2.

Auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 wird der als Streiflicht einfallende Lichtstrahl teilweise reflektiert und teilweise gebrochen. Der gebrochene Anteil des Lichtstrahls durchdringt die Komponente 2 und tritt auf der anderen Seite wieder aus. Von dort gelangt der gebrochene Lichtstrahl zum Lichtsensor 6 und wird von diesem erfaßt.

Ist auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 kein Fehler vorhanden, so weist der von dem Lichtsensor 6 erfaßte gebrochene Lichtstrahl eine bestimmte Fläche und eine bestimmte Intensität auf. Diese Fläche und diese Intensität können vorab durch entsprechende Versuche festgestellt werden. Ist auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 eine Verunreinigung vorhanden, so hat dies zur Folge, daß der von dem Lichtsensor Kamera 6 erfaßte gebrochene Lichtstrahl eine andersartige fläche und üblicherweise eine höhere Intensität aufweist. Ist auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 ein Kratzer vorhanden, so kann dies zweierlei Folgen haben. Ist der auf die Oberfläche der Komponente 2 einfallende Lichtstrahl etwa parallel ausgerichtet zur Mittellinie des Kratzers, so ist die Intensität des von der Kamera 6 erfaßten gebrochenen Lichtstrahls eher gering. Ist hingegen der auf die Oberfläche der Komponente 2 einfallende Lichtstrahl etwa lotrecht zur Mittellinie des Kratzers ausgerichtet, so ergibt dies eine maximale Brechung des Lichtstrahls in Richtung des Lichtsensors 6.

Zur Überprüfung der Oberfläche der optischen Komponente 2 ist ein Computersystem mit den Lichtquellen 8, 9 und mit dem Lichtsensor 6 verbunden, das die Lichtquellen 8, 9 ansteuert, insbesondere ein- und ausschaltet, und das die Fläche und die Intensität des von dem Lichtsensor 6 erfaßten Lichtstrahls auswertet und weiterverarbeitet.

Es wird nun beispielsweise von einer der Lichtquellen 8 ein erster Lichtstrahl erzeugt, der auf die Oberfläche der optischen Komponente 2 auftrifft und dort reflektiert und gebrochen wird. Der aus diesem ersten Lichtstrahl hervorgehende gebrochene Lichtstrahl wird von dem Lichtsensor 6 erfaßt und im Hinblick auf seine Fläche und Intensität untersucht. Die diesbezüglichen Ergebnisse werden in dem Computersystem abgespeichert. Dann wird ein zweiter Lichtstrahl erzeugt, und zwar von einer der Lichtquellen 8, die in einem Winkel zu der den ersten Lichtstrahl erzeugenden Lichtquelle 8 angeordnet ist. Dieser Winkel bezieht sich dabei auf die von den Lichtquellen 8 gebildete Ebene und beträgt etwa 90° Grad. Der zweite Lichtstrahl trifft ebenfalls auf die Oberfläche der optischen Komponente 2 auf und wird dort reflektiert und gebrochen. Von dem Lichtsensor 6 wird wiederum der aus dem zweiten Lichtstrahl hervorgehende gebrochene Lichtstrahl erfaßt und im Hinblick auf seine Fläche und Intensität untersucht. Das diesbezügliche Ergebnis wird im Computersystem abgespeichert.

Nunmehr werden die abgespeicherten Werte des gebrochenen ersten Lichtstrahls und des gebrochenen zweiten Lichtstrahls miteinander verglichen. Wird bei diesem Vergleich eine Gleichheit festgestellt, und entsprechen die von dem Lichtsensor 6 erfaßten Flächen und Intensitäten denjenigen Werten, die vorab ermittelt worden sind und die einer fehlerfreien Oberfläche der optischen Komponente 2 entsprechen, so wird daraus gefolgert, daß zumindest bei dem durchgeführten Überprüfungsschritt kein Fehler der Oberfläche der Komponente 2 festgestellt werden kann. Wird bei dem Vergleich jedoch festgestellt, daß die Werte einander entsprechen, jedoch die von dem Lichtsensor 6 erfaßten Flächen und Intensitäten sich von denjenigen Werten einer fehlerfreien Komponente 2 unterscheiden, so wird daraus gefolgert, daß auf der Oberfläche der überprüften optischen Komponente 2 sich eine Verunreinigung befinden muß.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die erfaßten Werte bezüglich des ersten Lichtstrahls und des zweiten Lichtstrahls voneinander abweichen. Dies ist nur möglich, wenn an der Oberfläche der optischen Komponente 2 sich ein Kratzer befindet. Wie bereits erläutert wurde, besitzt ein derartiger Kratzer eine Mittellinie. Unterscheiden sich die bezüglich des ersten und des zweiten Lichtstrahls erfaßten Werte, so bedeutet dies, daß der erste Lichtstrahl etwa parallel zur Mittellinie des Kratzers und der zweite Lichtstrahl etwa lotrecht zur Mittellinie des Kratzers auf die Oberfläche der Komponente 2 aufgetroffen ist. Daraus ergibt sich, wie ebenfalls bereits erläutert wurde, im ersten Fall eine geringe und im zweiten Fall eine starke Brechung. Dies hat dann die erfaßten Unterschiede des aus dem ersten und dem zweiten Lichtstrahl hervorgehenden gebrochenen Lichtstrahls zur Folge. Aufgrund eines derartigen, von dem Lichtsensor 6 erfaßten Unterschied der Werte des ersten gebrochenen Lichtstrahls und des zweiten gebrochenen Lichtstrahls kann somit auf einen Kratzer auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 geschlossen werden.

Nach diesem beschriebenen ersten Überprüfungsschritt erfolgt eine Wiederholung desselben, jedoch nicht mit denselben Lichtquellen 8, sondern mit den jeweils benachbarten, und damit um einen gewissen Winkel versetzt angeordneten Lichtquellen 8. Auf diese Weise ist es wiederum möglich, Verunreinigungen und insbesondere in Richtung der neuen Ausrichtung der benutzten Lichtquelle 8 angeordnete Kratzer auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 festzustellen. Danach wird der beschriebene Überprüfungsschritt solange mit den jeweils benachbarten Lichtquellen 8 und damit um einen jeweils um einen kleinen Winkel versetzt angeordneten Lichtquellen 8 wiederholt, bis jede der Lichtquellen 8 zumindest ein einziges Mal einen ersten Lichtstrahl auf die Oberfläche der optischen Komponente 2 erzeugt hat. Die Überprüfungsschritte werden also solange wiederholt, bis sämtliche Lichtquellen 8 auf dem von diesen gebildeten Kreis zumindest ein einziges Mal einen ersten Lichtstrahl erzeugt haben.

Die Anzahl der Überprüfungsschritte entspricht somit der Anzahl der Lichtquellen 8 auf dem zugehörigen Kreis. Je größer die Anzahl der Lichtquellen 8 dabei ist, desto genauer und desto sicherer können Verunreinigungen und Kratzer auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 erkannt werden.

Bei der Auswertung der von dem Lichtsensor 6 erfaßten Lichtstrahlen durch das Computersystem ist es möglich, daß eine Anpassung der aus den Lichtstrahlen erzeugten Signale hinsichtlich ihrer Intensität erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, Schwankungen, insbesondere der Lichtintensität der verschiedenen Lichtquellen 8, 9 auszugleichen.

Desweiteren ist es bei der genannten Auswertung durch das Computersystem möglich, daß nach der Erkennung eines Kratzers dieser vermessen wird. Dabei handelt es sich um die Berechnung insbesondere des Winkels, unter dem die Mittellinie des Kratzers auf der Oberfläche der optischen Komponente 2 angeordnet ist. Diese Berechnung kann auf der Grundlage der bei der Erkennung des Kratzers verwendeten Lichtquellen 8, 9 erfolgen.

Bei optischen Komponenten 2, die keine allzu großen Abmessungen und keine allzu großen Krümmungen aufweisen, ist es möglich, daß zur Überprüfung der Oberfläche der Komponente 2 das beschriebene und das mit Hilfe der Lichtquellen 8 durchgeführte Verfahren ausreichend ist. Weist die optische Komponente 2 jedoch einen größeren Durchmesser auf oder besitzt sie eine größere Krümmung, so kann es erforderlich sein, daß das beschriebene Verfahren unter Verwendung der Lichtquelle 9 fortgesetzt wird. Die Lichtquellen 8 können in diesem Fall mehr auf Randbereiche der optischen Komponente 2 ausgerichtet sein, während die Lichtquellen 9 dann eher auf die Kernbereiche der Oberfläche der Komponente 2 ausgerichtet sind. Auf diese Weise ist es möglich, durch Verwendung der Lichtquellen 8, 9 der beiden Kreise auch eine größere Oberfläche oder auch eine stark gekrümmte Oberfläche der optischen Komponente vollständig auf Fehler zu überprüfen.

Ebenfalls ist es möglich, daß der von den Lichtquellen 8 gebildete Kreis einer ersten optischen Komponente zugeordnet ist, beispielsweise einer Plan-Konvex-Linse, während die den anderen Kreis bildenden Lichtquellen 9 einer zweiten optischen Komponente zugeordnet sind, beispielsweise einer Konkav- Konvex-Linse. Dies ist in der Fig. 2 durch entsprechende Schraffierungen angedeutet.

Claims (17)

1. Vorrichtung (1) zur Überprüfung einer Oberfläche einer optischen Komponente (2), mit einer Lichtquelle (8, 9) zur Erzeugung eines zur Oberfläche gerichteten Lichtstrahls, und mit einem Lichtsensor (6) zur Erfassung des von der Oberfläche abgelenkten Lichtstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Lichtquellen (8, 9) vorgesehen sind, die dreidimensional im Raum um die Oberfläche der Komponente (2) angeordnet sind, deren Lichtstrahlen alle auf die Oberfläche ausgerichtet sind, und deren abgelenkten Lichtstrahlen von dem Lichtsensor (6) erfaßbar sind.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (8, 9) symmetrisch, insbesondere in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (8, 9) einen Kreis bilden, auf dessen Mittelsenkrechte die Komponente (2) angeordnet ist.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kreise vorgesehen sind, wobei die von den Kreisen gebildeten Ebenen unterschiedliche Abstände von der Komponente (2) und/oder unterschiedliche Winkel zur Mittelsenkrechte der Komponente (2) aufweisen.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis bzw. die Kreise jeweils aus einer geradzahligen Anzahl von Lichtquellen (8, 9) gebildet ist bzw. sind.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder der Lichtquellen (8, 9) der zugehörige Lichtstrahl in Abhängigkeit von dem Krümmungsradius der Oberfläche der Komponente (2) angeordnet ist.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der optischen Achse der Komponente (2) abhängig ist von der Steigung der Tangente am Rand der Oberfläche der Komponente (2).

8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (9) auf der Mittelsenkrechte des bzw. der Kreise angeordnet ist.

9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelsenkrechte des bzw. der Kreise und die optische Achse (4) der Komponente (2) zusammenfallen.

10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (8, 9) auf einer Seite der Komponente (2) und der Lichtsensor (6) auf der anderen Seite der Komponente (2) angeordnet sind.

11. Verfahren zur Überprüfung einer Oberfläche einer optischen Komponente (2), bei dem ein zur Oberfläche gerichteter Lichtstrahl erzeugt und der von der Oberfläche abgelenkte Lichtstrahl erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Lichtstrahl und danach ein zweiter Lichtstrahl unter einem Winkel zu dem ersten Lichtstrahl erzeugt wird, und daß die beiden abgelenkten Lichtstrahlen gleichartig erfaßt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Lichtstrahl etwa 90 Grad beträgt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die von den reflektierten Lichtstrahlen erzeugten Signale hinsichtlich ihrer Intensität angepaßt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Kratzer geschlossen wird, wenn nur der abgelenkte Lichtstrahl des ersten oder nur des zweiten erzeugten Lichtstrahls einen Fehler aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kratzer anhand des den Fehler aufweisenden abgelenkten Lichtstrahls vermessen wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Verunreinigung geschlossen wird, wenn die abgelenkten Lichtstrahlen des ersten und des zweiten erzeugten Lichtstrahls jeweils einen Fehler aufweisen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Lichtstrahl nacheinander aus verschiedenen Richtungen auf die gesamte Oberfläche der Komponente (2) gerichtet werden.