DE19819536A1

DE19819536A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik

Info

Publication number: DE19819536A1
Application number: DE19819536A
Authority: DE
Inventors: Steve Carl Jamieson Parker; Philip Langley Salter
Original assignee: British Aerospace PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1998-11-05
Also published as: US6031602A; GB9708651D0; GB2324859B; EP0875744A3; GB2324859A; EP0875744A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe, beispiels weise der Außenhautverplankung eines Flugzeugs durch optische Meßtechnik, und insbesondere betrifft die Erfindung, aber nicht ausschließlich, ein solches Verfahren und eine Vorrich tung, die anwendbar sind, um Flugzeugbauteile zerstörungsfrei durch Scherographie zu überprüfen.

Gegenwärtig werden kohärente optische Techniken, wie beispiels weise Holographie, Interferometrie, elektronische Speckle muster-Interferometrie (ESPI), Speckle-Interferometrie, Par tikelbild-Velocimetrie (PIV) und Scherographie benutzt, um eine zerstörungsfreie Überprüfung (NDT), eine Vibrationsana lyse, eine Gegenstandskontur-Überprüfung und Beanspruchungs- und Spannungsmessungen sowie eine Lebensdauer-Überprüfung, eine Deformationsanalyse und eine Strömungsdiagnose durchzuführen. All diese Techniken haben ihnen zugeordnete Nachteile, wobei die Durchführung bis zu einem gewissen Grade spezifische Nach teile aufhebt, die den einzelnen Techniken zugeordnet sind.

Beispielsweise besitzt die Scherographie eine hohe Empfind lichkeit und Toleranz gegenüber Umgebungsstörungen, aber sie ist nur begrenzt anwendbar wegen der Schwierigkeiten der In spektion großer Flächen infolge der Unwirksamkeit der Laser leistung, die verfügbar ist, und wegen der optischen Strahl ausdehnung und den Abgabesystemen. Zusätzliche Probleme er geben sich im Hinblick auf ein relativ niedriges Signal/Rausch verhältnis.

Kohärente optische Techniken erzeugen ein Bild der Teststück probe, das mit Interferenzstreifen (Bändern hoher und niedriger Intensität) überlagert ist. Abhängig davon, welche Technik an gewandt wird, kennzeichnen diese Streifen beispielsweise Ver setzungen des Orts, die Beanspruchung und die Luftdichte. Die Streifen werden durch Subtraktion von Speckle-Bildern erzeugt oder von rekonstruierten Wellenfronten einer Probe, die einer gewissen Deformation zwischen den beiden Belichtungen ausgesetzt wurde. Bei der Speckle-Technik wird die Subtraktion gewöhnlich elektronisch durchgeführt unter Benutzung einer ladungsgekoppel ten Vorrichtung, d. h. einer CCD-Kamera in Verbindung mit Bild speichern und Computern, während bei der holographischen Inter ferometrie die Subtraktion dann auftritt, wenn zwei rekonstru ierte Wellenfronten (oder eine aktuell gestreute Wellenfront und eine rekonstruierte Wellenfront) zur Interferenz gebracht werden. Das sich ergebende Interferenzmuster beschreibt diese Deformation.

In der Praxis ist es schwierig, quantitative physikalische In formationen aus Interferenzmustern zu extrahieren. Eine direkte Datenextraktion erfordert eine automatische Interferenzstrei fenabtastung und eine Interpolation. Dieses Verfahren ist wegen Veränderungen der Beleuchtung und der Reflexion am Gegenstand mit Problemen behaftet. Außerdem ist es bei einem unendlichen Interferenzmuster, bei dem die Streifen sichtbar sind, wenn die Probe nicht verzerrt ist, unmöglich zu be stimmen, ob die Phase zwischen benachbarten Streifen ansteigt oder abfällt. Es sind zwei Verfahren entwickelt worden, um diese Zweideutigkeit auszumerzen und ein sich änderndes Aus maß an Rauschtoleranz zuzulassen.

Die erste bekannte Phasenextraktionstechnik, die als Phasen stufung bekannt ist, benutzt das Auffangen einer Folge getrenn ter interferometrischer Bilder, wenn die Phase von einer der Interferenzwellenfronten zunimmt. Gewöhnlich werden drei Bilder aufgezeichnet, die in der Phase um 2π/3 gestuft sind. Mathe matisch kann die Intensitätsverteilung dieser drei zeitlich getrennten Interferenzmuster (in diesem Beispiel für drei Stufen) durch die folgende Gleichung (1) beschrieben werden:

i_n (x, y) = a(x,y)+b(x,y)cos[Φ(x,y)+2πn/3] (1)

dabei ist:

i_n (x, y) = das nte aufgezeichnete Interferogramm
a (x, y) = die nicht modulierte Hintergrund- Intensität
b (x, y) = ist die Interferenzmodulationstiefe
Φ (x, y) = der Phasenausdruck, der die in den Interferenzstreifen kodierte Phase beschreibt
n = eine ganze Zahl, die die Zahl der Phasenstufen angibt.

Danach können die Phasendaten eines jeden Pixel Φ (x, y) durch Anwendung der Gleichung 2 extrahiert werden.

Im allgemeinen ist eine Phasenstufung gut bei der Unterdrückung des Speckle-Rauschens und zur Erzeugung sauberer Bilder aus Interferogrammen, die einen schwachen Kontrast aufweisen. Es ist das bevorzugte herkömmliche Verfahren mit der Ausnahme, daß die drei Bilder aufeinanderfolgend während einer Periode erfaßt werden müssen, die gewöhnlich wenigstens drei Bild zeiten umfaßt, d. h. 120 ms vor und nach der Deformation des Gegenstandes. In der Praxis ist diese Dauer zu lang, um viele wichtige dynamische Ereignisse studieren zu können, und es wird die Benutzung einer phasengestuften Dauerstrich-Inter ferometrie in industriellen Umgebungen verhindert, mit Aus nahme der Scherographie unter gewissen Umständen. Außerdem verhindert die Notwendigkeit der Vielfachbildauffangung eine Echtzeitphasen-Wiedergabe, wenn nicht zahlreiche Kameras be nutzt werden, was sich als unzweckmäßig erweist.

Das zweite bekannte Verfahren benutzt eine Überlagerung der Phasendaten auf einer räumlichen Trägerwelle, indem der Winkel zwischen den Interferenzwellenfronten für die zweite Belich tung geändert wird. Physikalisch erzeugt dies eine Gruppe von dicht benachbarten parallelen, d. h. endlichen Streifen, die speziell durch die Phasendaten gestört werden, welche sich auf die Gegenstandsdeformation beziehen. Die erforderlichen Phasen daten werden dadurch extrahiert, daß die nicht modulierte In formation gefiltert und die Phasendaten durch eine Fourier- Transformationstechnik demoduliert werden.

Die Technik, bei der die Daten auf einem räumlichen Träger überlagert werden, ist vielseitiger als die Phasenabstufung, weil die interferometrischen Phasendaten aus einem einzigen Bild gewonnen werden können. Wenn infolgedessen der Winkel zwischen den Interferenzwellenfronten zwischen den Bildauf nahmen geändert werden können, d. h. entweder optisch oder digital im nicht deformierten und im deformierten Zustand, dann können die dynamischen Ereignisse studiert werden. Dies erfordert jedoch gewöhnlich die Benutzung großer, kostspieliger und unzuverlässiger gepulster Hochleistungslaser und eine elektro-optische Strahlumschaltung der Bezugsstrahlen. Auch arbeitet diese Technik nicht zufriedenstellend in Verbindung mit verrauschten Speckle-Bildern, und die umfangreiche räumli che Filtrierung, die benötigt wird, um die Bilder zu reinigen, führt zu einer Verfälschung der erforderlichen Phasendaten.

Infolgedessen besteht ein Bedürfnis nach einem verbesserten Verfahren zur Extraktion einer Phaseninformation mit geringem Rauschen aus einem einzigen Interferogramm, ohne daß die kost spielige und unzweckmäßige Technologie gepulster Laser ange wandt werden müßte.

Gemäß einem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik, wobei die Probe durch Abtastung einer Zeile kohärenter Strahlung über einer Oberfläche der Probe beleuchtet wird, und zwar mit einer Abscherung von Null in Richtung der Abtastung der Zeile kohärenter Strahlung, um über ein Scherelement zwei seitlich versetzte Bilder der Probe zu erzeugen, die durch Stufung oder Rampenbildung der Phase einer der beiden Bilder während jeder Zeilenabtastung so gestuft werden, daß aufeinanderfolgende Zeilen in ihrer Phase wachsen, um zeitweise eine Information über die Probe in einem Bild zu kodieren, wobei die kodierte Information durch den Durchlauf einer vertikalen Konvolutionsmaske über das ko dierte Rahmenbild dekodiert wird.

Diese Technik ist für zahlreiche kohärente optische Prozesse anwendbar, beispielsweise für Holographie, elektronische Speckle-Muster-Interferometrie (ESPI), Speckle-Interfero metrie, Partikelbild-Velocimetrie (PIV) und Scherographie.

Vorzugsweise wird die Strahlung von einer Laserquelle ge liefert und die Zeile der kohärenten Strahlung besitzt im wesentlichen eine gleichförmige Intensität.

Zweckmäßigerweise benutzt das Verfahren die Scherographie, bei der die Probe durch eine Videokamera beobachtet wird, wobei die Zeile kohärenter Strahlung über der Probe synchron mit der Bildabstastung der Kamera abgetastet wird.

Vorzugsweise wachsen aufeinanderfolgende Zeilen in der Phase um 2π/3.

Gemäß einem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik vorgesehen, welche folgende Merk male aufweist: eine Quelle kohärenter Strahlung; Mittel zur Erzeugung einer Zeile kohärenter Strahlung aus der Quelle; Mittel zur Abtastung der Zeile kohärenter Strahlung über der Oberfläche einer Probe mit einer Scherung von Null in Rich tung der Abtastung, ein Scherelement zur Erzeugung von zwei seitlich versetzten Bildern der Probe; eine Stufeneinrichtung oder eine Rampeneinrichtung zum stufenweisen oder linearen Anstieg der Phase einer der zwei Bilder während jeder Zeilen abtastung derart, daß aufeinanderfolgende Zeilen in der Phase wachsen, um zeitlich eine Information über die Probe in einem Bild zu kodieren; und eine vertikale Konvolutionsmaske zur Dekodierung der Information in dem kodierten Bildrahmen.

Vorzugsweise ist die Quelle kohärenter Strahlung ein Laser, der eine Zeile kohärenter Strahlung mit im wesentlichen gleich förmiger Intensität erzeugt.

Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung folgende Teile auf: eine Videokamera, die die Probe beobachtet und ein Ausgangs signal liefert; ein Prozessor, der das Ausgangssignal empfängt und aus diesem die Bildrate der Kamera ableitet; ein erster be weglicher Spiegel, der einen Teil der Zeilenabtastvorrichtung bildet, um eine Zeile der Laserstrahlung auf die Probe zu reflektieren; und ein zweiter beweglicher Spiegel, der an einer PZT-Vorrichtung befestigt ist und synchron mit dem ersten beweglichen Spiegel arbeitet, wobei der Prozessor die Video-Bildabtastrate mit der Rate synchronisiert, bei der die Zeile der kohärenten Laserstrahlung über der Probe durch die Bewegungsrate des ersten beweglichen Spiegels und des zweiten beweglichen Spiegels abgetastet wird.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik unter Benutzung des erfindungs gemäßen Verfahrens;

Fig. 2 ist in größerem Maßstab eine schematische Ansicht eines Scherkopfes zur Benutzung in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem Ausführungs beispiel nach Fig. 1; und

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Konvolutionsmaske, die bei der Bilddekodierung des erfindungsgemäßen Verfahrens Anwendung findet.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrich tung zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik sind für zahlreiche kohärente optische Techniken anwendbar, beispielsweise für die Holographie, für die elek tronische Speckle-Muster-Interferometrie, für die Speckle- Interferometrie, für die Speckle-Bild-Velocimetrie und die Scherographie. Diese Techniken sind ihrerseits geeignet zur Anwendung bei der zerstörungsfreien Werkstückprüfung, bei der Vibrationsanalyse, bei einer Konturgestaltung eines Gegen standes, bei einer Spannungs- und Beanspruchungsmessung, bei einem Lebensdauerversuch, bei einer Deformationsanalyse und bei einer Strömungsdiagnose. Zum Zwecke der Vereinfachung werden Verfahren und Vorrichtung im Hinblick auf eine Schero graphie für eine zerstörungsfreie Prüfung von Flugzeugbau teilen, beispielsweise Außenhautpanelen für ein Flugzeug, beschrieben.

Ein Scherographiesystem arbeitet durch Erzeugung von zwei seitlich versetzten Bildern einer zu überprüfenden Probe, beispielsweise einer Probe 1. In der Praxis wird dies da durch erreicht, daß ein Scherelement benutzt wird, von dem es zahlreiche Varianten gibt, und zwar in Verbindung mit einer Abbildungsoptik. Wenn die Probe 1 unter Benutzung kohärenter Strahlung, beispielsweise einer sichtbaren Strahlung von einem Laser, beleuchtet wird, werden diese Doppelbilder durch ein Speckle-Muster infolge der hohen Kohärenz des Lichtes modu liert. Diese beiden Bilder überlagern sich und bilden ein makroskopisches Speckle-Muster, das elektronisch unter Be nutzung einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD) und einem Bildspeicher aufgezeichnet werden kann. Interferometrische Bilder oder Interferenzstreifenmuster können dadurch erzeugt werden, daß zwei Speckle-Muster des gescherten Doppelbildes erzeugt werden, wobei das zweite Speckle-Muster aufgezeichnet wird, nachdem die zu überprüfende Probe einer Beanspruchungs kraft unterworfen wurde, beispielsweise einer thermischen Be anspruchung, einem Druck oder einer Vibration. Wenn eine ge eignete Beanspruchungskraft aufgebracht wird, dann werden die aufgebrachten Störstellen in dem Aufbau der Probe durch ein deutig charakteristische "Acht-Figuren" Streifen wiederge geben.

In der Praxis sind die resultierenden Interferenzmuster ver rauscht wegen der unerwünschten Intensitätsveränderungen, und infolgedessen wird die Empfindlichkeit der Technik vermindert. Es sind zahlreiche Techniken vorgeschlagen worden, um dieses Rauschen zu unterdrücken, indem die Phasendifferenz zwischen den Scherbildern aus den Interferogrammen abgezogen wird. Eine Technik bewirkt das Auffangen einer Folge von drei oder vier Interferenzmustern durch eine Kamera und Bildspeicherung, wo bei diese Muster nacheinander in der Phase mit den drei oder vier Bildern vergrößert und dann mathematisch in einem Computer verarbeitet wurden, um das Phasenbild zu liefern. Dies ist schwierig zu verwirklichen und nicht geeignet zur Aufzeichnung schneller, dynamischer Änderungen im Zustand einer Probe, und die vorliegende Erfindung ist auf die Entwicklung einer Hybrid Phasenextraktionstechnik gerichtet, die die Vorteile einer Einzelbildanalyse aufweist, verbunden mit den Eigenschaften eines niedrigen Rauschpegels der Phasenstufung und den Vorteil einer Arbeitsweise mit Dauerstrichlaser.

Demgemäß umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe 1 durch optische Maßtechnik die Beleuchtung der Probe 1 durch Abtastung einer Zeile 2 mit kohärenter Strahlung über eine Oberfläche der Probe 1, und dies kann eine blechartige Probe sein, wie dargestellt, bei spielsweise eine Probe aus Metall oder einer Verbundplatte für die Außenbeplankung eines Flugzeugs. Die kohärente Strah lung wird durch eine Laserquelle 3 geliefert, die über einen Zeilengenerator 4 arbeitet, um eine Zeile 2 im wesentlichen gleichförmiger Intensität zu erzeugen. Der Zeilengenerator 4 kann zweckmäßigerweise ein Lasiris-Zeilenabtaster sein, der kommerziell verfügbar ist.

Der Strahl vom Zeilengenerator 4 wird über eine reflektierende Oberfläche 5 und von dort auf eine Abtastvorrichtung 6 ge leitet, die einen ersten beweglichen Spiegel 7 aufweist, wo durch die Zeile 2 auf der Probe 1 nach oben und unten, d. h. in Richtung des Pfeiles A bewegt werden kann.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die erfindungsgemäße Vor richtung außerdem ein Scherelement auf, das allgemein bei 8 dargestellt ist, derart, daß dann, wenn die Probe 1 durch Ab tastung der Zeile 2 über der Probe 1 mit Null-Scherung in Abtastrichtung abgetastet wird, zwei seitlich versetzte Bilder der Probe 1 erzeugt werden. Die Vorrichtung weist auch eine Videokamera 9 auf, die zweckmäßig als ladungsgekoppelte Vor richtung (CCD) Bildkamera ausgebildet ist und die für Zwecke der Scherographie und für elektronische Speckle-Muster-Inter ferometrie benutzbar ist. Die Kamera 9 betrachtet die Probe 1 über das Scherelement 8 und liefert ein Ausgangssignal 10. Die Vorrichtung weist außerdem einen Prozessor 11 auf, der das Signal 10 empfängt und die Bildrate der Kamera 9 extrahiert, die synchron zu jener Rate ist, mit der die Zeile kohärenter Strahlung 2 in Richtung über der Probe durch den beweglichen Spiegel 7 abgetastet wird. Vorzugsweise ist die Zeile 2 mit der Bildfangrate mit 25 Hz oder 50 Hz synchronisiert. Demgemäß liefert der Prozessor 11 im Ergebnis Bildsynchronisierimpulse, die gefiltert werden können, um den beweglichen Spiegel 7 direkt anzutreiben, so daß der Spiegel 7 mit dem Videosignal synchronisiert wird, um ein stabiles Bild auf dem Monitor zu erzeugen. Wie in Fig. 1 dargestellt, können die gefilterten Synchronisierimpulse einen Signalgenerator 12 triggern, der benutzt wird, um den ersten beweglichen Spiegel 7 anzutrei ben und um ein Signal zu liefern, das durch einen Verstärker 13 verstärkt wird, um einen piezoelektrischen Wandler 14 (PZT- Wandler) synchron zur Kamera- und Zeilenabtastung anzutreiben.

Die Vorrichtung weist außerdem einen zweiten beweglichen Spie gel 15 und einen geneigten dritten Spiegel 16 auf, um eine Aus scherung zu ermöglichen. Der zweite bewegliche Spiegel 15 ist an der PZT-Vorrichtung 14 befestigt und arbeitet synchron mit dem ersten beweglichen Spiegel. Aus diesem Grunde synchroni siert der Prozessor 11 die Video-Bildabtastrate mit der Rate, mit der die Zeile kohärenter Laserstrahlung über einer Probe 1 durch die Bewegungsrate des ersten beweglichen Spiegels 7 und des zweiten beweglichen Spiegels 15 abgetastet wird.

Gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung vorliegender Erfindung kann eine hochqualitative Phaseninformation aus einem einzigen Interferogramm durch eine Kombination sowohl zeitlicher als räumlicher Kodierung extrahiert werden, statt nur einen einzi gen Bereich zu benutzen, wie dies bei der phasengestuften Verarbeitung bzw. der Fourier-Verarbeitung bewirkt wird. Als Ergebnis wird die abgetastete Beleuchtung benutzt, um drei phasengestufte Bilder über aufeinanderfolgenden Abtastzeilen der Kamera 9 abzubilden, um Zugang zu dem zeitlichen Bereich aus einem einzigen Bild zu erlangen.

Die beiden phasenversetzten Bilder der Probe werden dadurch bezüglich der Phase gestuft, daß die Phase eines der beiden Bilder während jeder Zeilenabtastung stufenweise oder linear vergrößert wird, so daß aufeinanderfolgende Zeilen in der Phase zunehmen, um zeitweise eine Information über die Probe in einem Bild zu kodieren. Vorzugsweise nehmen aufeinander folgende Zeilen in der Phase um 2π/3 zu, um den Dreistufen phasenextraktions-Algorithmus zu benutzen. Für hohe Abtast frequenzen, bei denen diskrete Schritte schwierig durchzu führen sind, kann die Phase sägezahnförmig linear mit den Daten vergrößert werden, die durch ein integriertes Becher verfahren verarbeitet wurden.

Die Gleichung 2 wird noch benutzt, um die Phase zu berechnen, wenn ein kontinuierlicher Phasenanstieg benutzt wird, und zwar mit dem einzigen Unterschied, daß die Speckle-Modulation um 17% vermindert wird. In der Praxis kann die Phasenver schiebung durch den Spiegel 15 verwirklicht werden, der an der PZT-Vorrichtung 14 befestigt ist, die synchron mit dem Abtastspiegel 7 angetrieben wird (der seinerseits mit der CCD- Kamera - Fig. 2 - synchronisiert ist). Um zu gewährleisten, daß aufeinanderfolgende Zeilen um 2π/3 vergrößert werden, wird die Amplitude d der Spiegelabweichung während einer Kamerabildzeit durch die Gleichung (3) gegeben. Im Ausdruck befindet sich ein Faktor Zwei, weil das Scherinterferometer auf einer Michelson-Geometrie mit doppeltem Durchgang basiert.

dabei ist
λ - Wellenlänge des benutzten Laser
v - Höhe des Bildes in Pixeln
n - Zahl der benutzten Phasenstufen.

Die sich ergebenden Phasenbilder können durch Ablauf einer vertikalen 1×3-Konvolutionsmaske 17, wie in Fig. 3 dargestellt, über dem Bild dekodiert werden, wobei die drei Pixelwerte 18, 19 bzw. 20 unter den Maskenelementen als Eingänge (i₁ bis i₃) für die Gleichung (2) benutzt werden. Jede aufeinander folgende TV-Zeile ist um 2π/3 phasengestuft, und daher kön nen die Pixel in der Mitte der Maske im Ausgangsbild durch den wirklichen Phasenwert gemäß Gleichung (2) ersetzt werden, wenn die Phasendaten für alle drei Pixel konstant sind (was dadurch geschehen kann, daß die Speckle-Größe geeignet ge wählt wird). Eine 1×3-Konvolutionsmaske kann innerhalb einer einzigen Bildzeit realisiert werden, indem die laufende Bild speichertechnologie und eine programmierte Nachschlagtabelle (LUT) benutzt werden, wodurch eine Echtzeit-Phasenaufzeichnung aus einer einzigen Kamera möglich wird.

In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 21 allgemein die Pixel- Koordinaten, und das Bezugszeichen 22 zeigt eine Zeilenphase um Null gestuft. Das Bezugszeichen 23 zeigt eine Zeilenphase, gestuft um 2π/3, das Bezugszeichen 24 zeigt eine Zeilenphase, gestuft um 4π/3, das Bezugszeichen 25 zeigt eine Zeilenphase, gestuft um 2π und das Bezugszeichen 26 zeigt eine Zeilenphase, gestuft um 8π/3. Die Pixel 18, 19 und 20 repräsentieren die drei phasengestuften Intensitäten i₁, i₂ und i₃, die in der Gleichung (2) benutzt werden können, um die Phase am Pixel 18 zu extrahieren.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird praktisch sämtliche Laserenergie auf den In spektionsbereich abgegeben, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, Oberflächen mit geringer Reflexionsfähigkeit zu inspizie ren, weil eine erhöhte Laserleistung auf die Oberfläche der Pro be abgegeben wird. Proben mit größerem Oberflächenbereich kön nen gleichzeitig infolge der erhöhten Laserleistung inspiziert werden. Eine hohe Genauigkeit der Strahlausrichtung ist unnötig und ebenfalls eine räumliche Filterung, und es werden keine Startoptiken benutzt, obgleich eine C-Linse 27 an der Kamera 9 angebracht sein kann. Das Signal/Rausch-Verhältnis wird über das gesamte Sichtfeld infolge der Gleichförmigkeit der Beleuch tung optimiert, und die Breite der Beleuchtung kann dadurch ein gestellt werden, daß die Amplitude des oszillierenden Abtast spiegels 7 geändert wird. Die zusätzliche Abtastbeleuchtung hat die wichtige Eigenschaft, daß die Verweilzeit der Laserzeile 2 auf jedem Pixel sehr kurz ist im Vergleich mit der Bilddauer. Wenn beispielsweise das Bild der Laserzeile auf der Probe 1 die Breite eines einzelnen Pixels in der Kamera 9 hat, dann ist die effektive Verweilzeit für eine standardisierte 50-Hz-Kameraauf lösung 512×512 = 40 ms/512 oder 78 µs. Diese Verweilzeit kann in folge der Dauer typischer gepulster Lasersysteme vermindert wer den, d. h. unter Mikrosekunden, wenn schnellere Bildkameras be nutzt werden. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß vor liegender Erfindung können billige und betriebssichere Dauer strichlaser benutzt werden, um dynamische Ereignisse zu studie ren, und um in rauher Umgebung arbeiten zu können, wo bisher ein komplexer gepulster Laser erforderlich gewesen ist.

Claims

1. Verfahren zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik, wobei die Probe durch Ab tastung einer Zeile kohärenter Strahlung über einer Ober fläche der Probe beleuchtet wird, und zwar mit einer Ab scherung von Null in Richtung der Abtastung der Zeile ko härenter Strahlung, um über ein Scherelement zwei seitlich versetzte Bilder der Probe zu erzeugen, die durch Stufung der Rampenbildung der Phase einer der beiden Bilder während jeder Zeilenabtastung so gestuft werden, daß aufeinander folgende Zeilen in ihrer Phase wachsen, um zeitweise eine Information über die Probe in einem Bild zu kodieren, wobei die kodierte Information durch den Durchlauf einer vertikalen Konvolutionsmaske über das kodierte Rahmenbild dekodiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Strah lung durch eine Laserquelle erzeugt wird und die Zeile der kohärenten Strahlung im wesentlichen gleichförmige Intensität besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, welches unter Benutzung der Scherographie durchgeführt wird und bei welchem die Probe durch eine Videokamera beobachtet wird und bei welchem die Zeile kohärenter Strahlung über der Probe synchron zu der Bildabtastung der Kamera abgetastet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die aufein anderfolgenden Zeilen in der Phase um 2π/3 wachsen.

5. Verfahren zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik, wie in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellt und in Verbindung mit diesen beschrieben.

6. Vorrichtung zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik, welche folgende Merkmale auf weist: eine Quelle kohärenter Strahlung; Mittel zur Erzeugung einer Zeile kohärenter Strahlung aus der Quelle; Mittel zur Abtastung der Zeile kohärenter Strahlung über der Oberfläche einer Probe mit einer Scherung von Null in Richtung der Ab tastung; ein Scherelement zur Erzeugung von zwei seitlich ver setzten Bildern der Probe; eine Stufeneinrichtung oder eine Rampeneinrichtung zum stufenweisen oder linearen Anstieg der Phase einer der zwei Bilder während jeder Zeilenabtastung der art, daß aufeinanderfolgende Zeilen in der Phase wachsen, um zeitlich eine Information über die Probe in einem Bild zu kodieren und eine vertikale Konvolutionsmaske zur Dekodierung der Information in dem kodierten Bildrahmen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Quelle kohärenter Strahlung ein Laser ist, der eine Zeile kohärenter Strahlung mit im wesentlichen gleicher Intensität erzeugt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, welche folgende Teile enthält: eine Videokamera, die die Probe beobachtet und ein Ausgangssignal liefert; ein Prozessor, der das Ausgangssignal empfängt und aus diesem die Bildrate der Kamera ableitet; ein erster beweglicher Spiegel, der einen Teil der Abtastvorrich tung bildet, um eine Zeile der Laserstrahlen auf die Probe zu reflektieren und ein zweiter beweglicher Spiegel, der an einer PZT-Vorrichtung befestigt ist und synchron mit dem ersten be weglichen Spiegel arbeitet, wobei der Prozessor die Video- Bildabtastrate mit der Rate synchronisiert, bei der die Zeile der kohärenten Laserstrahlung über der Probe durch die Bewe gungsrate des ersten beweglichen Spiegels und des zweiten be weglichen Spiegels abgetastet wird.

9. Vorrichtung zur Inspektion oder Überprüfung einer Probe durch optische Meßtechnik, wie vorstehend beschrieben und in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellt.