DE19913013C2 - Vorrichtung zum Erfassen eines Lichteinfalls und Meßeinrichtung für ein Lichtschnittverfahren mit dieser Vorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der ortsauflösenden Lichterfassung, d. h. mit einer Vorrichtung zum Erfassen eines Lichteinfalls, bei der eine Information über den Ort des Lichteinfalls auf die Vorrichtung gewonnen werden kann.

Nach einem besonderen Gesichtspunkt befaßt sich die Erfindung ferner mit der Anwendung einer Vorrichtung zur ortsauflösenden Lichterfassung bei einem als Lichtschnittechnik bekannten Meßverfahren. Dieses Lichtschnittverfahren ist als solches Stand der Technik und dient zur optischen Erfassung einer dreidimensio­ nal geformten Oberfläche, also des Oberflächenprofils eines Objektes.

Hierzu wird z. B. ein gebündelter Lichtfleck auf die zu erfassende Oberfläche pro­ jiziert und eine optische Abbildung des Lichtflecks auf einer ortsauflösenden Er­ fassungsvorrichtung erzeugt. Bei einer Bewegung des den Lichtfleck erzeugenden Lichtbündels entlang einer definierten Strecke, z. B. einer geraden Linie, kann durch Wahl einer Abbildungsrichtung der Erfassungsvorrichtung, die nicht in der durch die Bewegung des Lichtbündels definierten Ebene liegt, aus der Bewegung des Lichtflecks auf der dreidimensional geformten Oberfläche zusammen mit In­ formationen über die Bewegung des Lichtbündels die Oberflächenkontur errech­ net werden.

Dieses Verfahren kann z. B. zur Kontrolle von Industrieprodukten in einer Ferti­ gungsstraße oder dergleichen verwendet werden. Dabei kann die optische Erfas­ sung der dreidimensionalen Oberfläche beispielsweise zur Kontrolle der Maßhal­ tigkeit der Produkte dienen oder zum Aussortieren von Ausschuß, der beispiels­ weise Löcher oder deutliche Fehlformen aufweist, sowie zum Vergleich mit vorge­ gebenen Produkttypformen und Sortieren der Produkte und für ähnliche Anwen­ dungen. Dabei ist es erwünscht, durch das optische Meßverfahren keine Verzöge­ rung des Transportvorganges der Produkte zu verursachen. Insoweit bildet die Arbeitsgeschwindigkeit der Meßeinrichtung eine Begrenzung für die zu erzielende Auflösung bzw. eine Begrenzung für die Transportgeschwindigkeit bei einer vorgegebenen Mindestauflösung.

Es hat sich herausgestellt, daß die Arbeitsgeschwindigkeit solcher Meßeinrichtungen nach dem Lichtschnittverfahren maßgeblich durch die Geschwindigkeit der Vorrichtung zum Erfassen des Lichteinfalls und die Datenauslesung hieraus begrenzt sind. Verwendet werden hier beispielsweise zweidimensionale Arrays aus CCD- Bauelementen, die pixelweise ausgelesen werden. Neben der durch das pixelweise Auslesen begrenzten Verarbeitungsgeschwindigkeit im Hinblick auf eine Gesamterfassung des Arrays ist in manchen Anwendungsfällen auch die prinzipiell diskontinuierliche Erfassung des CCD-Arrays nachteilig.

Eine weitere Möglichkeit besteht in großflächigen Halbleiterfotozellen, die beispielsweise von dem Hersteller SiTek angeboten werden. Diese Halbleiterfotozellen erzielen eine ein- oder zweidimensionale Ortsauflösung durch eine Spannungsteilerschaltung bzw. mehrere Abgriffe an der Fotozelle. Nachteilig sind hierbei die vor allem bei besonders großen Fotozellen nicht unerheblichen Kosten sowie die aufgrund der großen Kapazitäten der Fotozellen sehr begrenzten Auslesegeschwindigkeiten. Verwiesen wird auch auf den am Ende der Beschreibung noch einmal erwähnten Stand der Technik US 5 644 141, DE 38 07 077, EP 0 247 833.

Die vorstehenden Ausführungen zum Lichtschnittverfahren beziehen sich auf einen besonderen Anwendungsfall der nachstehend erläuterten Erfindung und sind insoweit nicht einschränkend zu verstehen.

Zum Stand der Technik wird außerdem verwiesen auf die DE 32 21 621 A1, bei der ein Ablenkkörper zum Ablenken des Lichteinfalls zu einem Lichtsensor und eine entsprechende Auswerteeinrichtung vorgesehen sind, jedoch keine kontinuierliche Abschwächung des Lichtes zwischen der Ablenkung durch den Ablenkkörper und der Erfassung durch den Lichtsensor erfolgt.

Grundsätzlich liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum ortsauflösenden Erfassen eines Lichteinfalls anzugeben. Ferner liegt der Erfindung das besondere. Problem zugrunde, eine verbesserte Meßeinrichtung nach dem Lichtschnittverfahren anzugeben.

Zur Lösung dieser Probleme sind erfindungsgemäß vorgesehen eine Vorrichtung zum Erfassen des Ortes eines Lichteinfalls mit mindestens einem Lichtsensor, mit einem Ablenkkörper, auf den das Licht fällt und der das Licht so ablenkt, daß zumindest ein Teil davon auf den zumindest einen Lichtsensor gelangt, wobei das Licht zwischen der Ablenkung durch den Ablenkkörper und seiner Erfassung durch den Lichtsensor so geführt wird, daß es kontinuierlich eine Abschwächung erfährt, und mit einer Auswerteeinrichtung zum Auswerten des Signals des Lichtsensors zum Ermitteln des Ortes des Lichteinfalls aus dem Maß der Abschwächung, sowie eine Meßeinrichtung für ein Lichtschnittverfahren mit einer Lichtquelle zum Erzeugen gebündelten Lichts, mit einer obigen Erfassungsvorrichtung und mit einem optischen System zum Abbilden eines durch das Auftreffen des gebündelten Lichts auf ein Meßobjekt erzeugten Lichtflecks oder linienhaften Beleuchtung des Meßobjekts auf die Erfassungsvorrichtung.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die Fläche, innerhalb der die Vorrichtung ortsaufgelöst einen Lichteinfall erfassen soll, nicht durch einen großflächigen Lichtsensor selbst, etwa eine Fotozelle, sondern vielmehr durch ein hier als Ablenkkörper bezeichnetes Element zur Verfügung zu stellen. Dieser Ablenkkörper kann beispielsweise ein diffus streuender transluzenter Körper sein. Wesentlich ist jedenfalls, daß er das einfallende Licht in einem gewissen Umfang ablenkt, so daß ein Teil davon auf den Lichtsensor selbst trifft. Dabei wird eine Abhängigkeit der Intensität des von dem Lichtsensor empfangenen. Lichtsignals von dem Ort des Lichteinfalls ausgenutzt.

Die Ortsabhängigkeit geht zurück auf eine kontinuierliche Abschwächung des Lichtsignals in seiner Ausbreitung durch den Ablenkkörper oder durch ein anderes Medium, das das Lichtsignal zwischen der Ablenkung durch den Ablenkkörper und der Erfassung durch den Lichtsensor trägt. Diese Abschwächung kann in unterschiedlicher Weise entstehen. Zum einen kann es sich um eine geometrisch bedingte Abschwächung handeln, also etwa um eine 1/r²-Abschwächung durch Ablenkung des Lichts durch den Ablenkkörper in einen bestimmten Raumwinkel, beispielsweise isotrop in alle Richtungen oder auch mit Vorzugsrichtungen, wobei der durch den Lichtsensor erfaßte Raumwinkelanteil von der Entfernung zwischen der Sensorfläche des Lichtsensors und dem Ort der Ablenkung abhängt.

Es kann sich jedoch auch um eine Abschwächung des Lichtsignals zwischen der Ablenkung in dem Ablenkkörper und dem Lichtsensor durch Absorptions- oder Streuprozesse handeln. In dem bereits erwähnten diffus streuenden und translu­ zenten Ablenkkörper erfolgt die Schwächung vor allem durch Streuprozesse, die einen Anteil der Lichtleistung auf dem Weg von dem Ort des Lichteinfalls bis zu dem Lichtsensor weg streuen, so daß diese Anteile im Lichtsensor nicht erfaßt werden. Je länger dieser Weg ist, um so geringer ist also die bei dem Lichtsensor letztlich ankommende Lichtleistung.

Wichtig ist aber auch, daß die Abschwächung des Lichtsignals von dem Ort des Lichteinfalls in den Ablenkkörper bis zu dem Lichtsensor nicht im Lauf der Aus­ breitung des Lichts durch den Ablenkkörper selbst bzw. nicht ausschließlich in dem Ablenkkörper selbst erfolgen muß. Wesentlich ist nur, daß der Ablenkkörper eine für die Ortsauflösung der Lichterfassung geeignete Fläche aufspannt und auf diese Fläche auftreffendes Licht so ablenkt, daß zumindest ein Teil davon den Lichtsensor erreichen kann.

Die Ablenkung des einfallenden Lichts kann ebenfalls in verschiedener Weise er­ folgen. Im Prinzip kommen hierbei alle Beugungs-, Brechungs- oder Reflexions­ prozesse in Frage. Die einfachste und bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch darin, daß ein Ablenkkörper aus einem diffus streuenden translu­ zenten Material durch seine Streuungseigenschaften zum einen für die Ablenkung des einfallenden Lichts in Richtung auf den Lichtsensor und zum zweiten durch diese Streuung sowie durch eine geometrisch bedingte Abschwächung des Licht­ signals auf dem Weg zu dem Lichtsensor auch für die beschriebene Abhängigkeit des Lichtsensorsignals vom Ort des Lichteinfalls sorgt.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht somit darin, daß die Erfassungs­ oberfläche des Lichtsensors nicht identisch ist mit der für die Ortsauflösung ver­ fügbaren Fläche. Vielmehr kann die Form des Ablenkkörpers im Hinblick auf eine geeignet geformt und ausreichend große Fläche für die Ortsauflösung optimiert werden, wobei gleichzeitig ein nur kleinflächiger und somit preisgünstiger bzw. schneller Lichtsensor verwendet werden. Darüber hinaus ist die Abschwächung des Lichtes zwischen der Ablenkung durch den Ablenkkörper und der Erfassung durch den Lichtsensor grundsätzlich kontinuierlich, so daß auch die Ortsauflösung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, von einer eventuellen digitalen Verarbeitung der Lichtsensorsignale abgesehen, kontinuierlich erfolgen kann. Dabei setzt die Erfindung durch den Ablenkkörper kein notwendigerweise aufwendiges oder kost­ spieliges zusätzliches Element voraus. Insgesamt ergibt sich also die Möglichkeit einer preisgünstigen Vorrichtung zur großflächigen und kontinuierlich ortsauflö­ senden Erfassung eines Lichteinfalls bei sehr schneller Auslesegeschwindigkeit.

Insbesondere im Vergleich zu konventionellen CCD-Lichtsensoren sind noch fol­ gende Vorteile der Erfindung zu nennen: Zum einen erlaubt die Erfindung die Verwendung nichtintegrierender Lichtsensoren und damit eine Rauschunterdrüc­ kung durch ein Lock-in-Verfahren. Zum zweiten zeigen CCD-Lichtsensoren einen relativ begrenzten Dynamikbereich, an dessen unterem Ende das Signal im Rau­ schen untergeht und an dessen oberem Ende ein Überlaufen der CCD-Elemente erfolgt. Mit der Erfindung sind jedoch Lichtsensoren verwendbar, die einen um Größenordnungen besseren Dynamikbereich zeigen.

Bislang ist von einem Lichtsensor die Rede gewesen. Dieser erfaßt den Ort des Lichteinfalls durch die Intensität des von ihm empfangenen Lichtsignals. Bevor­ zugt ist jedoch, mit zwei Lichtsensoren zu arbeiten. Dadurch können Änderungen des an den Lichtsensoren empfangenen Lichtsignals aufgrund von Änderungen des Orts des Lichteinfalls getrennt werden von Schwankungen der Lichtsignale, die auf andere Effekte zurückgehen, also Schwankungen der Intensität des auf den Ablenkkörper einfallenden Lichts. Im einfachsten Fall kann hierbei die Diffe­ renz zwischen den Signalen der Lichtsensoren im Verhältnis zu der Summe aus den Lichtsensorsignalen betrachtet werden, wobei sich Intensitätsschwankungen des auf den Ablenkkörper einfallenden Lichts in dieser Verhältnisbildung aufhe­ ben, weil sie, jedenfalls solange von weitgehend intensitätsunabhängigen Ver­ lustraten in den Streuprozessen ausgegangen werden kann, in die Lichtsignale beider Lichtsensoren gleichermaßen eingehen.

Mit ein oder zwei Lichtsensoren läßt sich also eine Erfassung im Hinblick auf die Entfernung zu dem einen Lichtsensor bzw. auf das Verhältnis der Entfernungen zu dem einen und zu dem anderen Lichtsensor durchführen. Wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung jedoch drei oder mehr Lichtsen­ soren verwendet werden, kann damit auch eine Ebene aufgespannt werden, d. h. eine zweidimensionale ortsauflösende Lichterfassung durchgeführt werden. Dem Fachmann ist ohne weiteres klar, daß die entsprechend durchzuführende Auswer­ tung der von den einzelnen Lichtsensoren gelieferten Signale auf die Geometrie der Anordnung der Lichtsensoren abgestimmt sein muß und wie dies zu bewerk­ stelligen ist.

Ein einfaches Beispiel besteht in einer Reihe von Paaren aus sich jeweils gegen­ überliegenden Lichtsensoren, wobei die Paare in einer zu der Verbindungslinie zwischen den Lichtsensoren in einem Paar senkrechten Richtung voneinander beabstandet sind. Dann ergibt sich durch Auswertung der Lichtsignale der Licht­ sensoren innerhalb der einzelnen Paare der Ort des Lichteinfalls in der durch die Paare aufgespannten Richtung und durch Auswertung der Lichtsignale der Paare untereinander, d. h. zwischen einem Paar und einem anderen Paar, der Ort des Lichteinfalls in der durch die Aneinanderreihung der Paare aufgespannten Rich­ tung.

In jedem Fall und unabhängig von der Zahl der verwendeten Lichtsensoren ist es bevorzugt, daß der Ablenkkörper flach ist und die Lichtsensoren randseitig ange­ ordnet sind. Das bedeutet, daß die zumindest eine durch die flache Form vorge­ gebene relativ große Fläche zur Ortsauflösung des Lichteinfalls dient und demge­ genüber relativ kleinflächige Lichtsensoren an einem schmalen Rand des Ablenc­ körpers angeordnet sind.

Bei einem ausschließlich diffus streuenden Ablenkkörper ist die Streuung relativ isotrop, so daß der Anteil des einfallenden Lichtes, der durch die Lichtsensoren aufgenommen werden kann, relativ gering ist. Wenn diese Lichtintensität erhöht werden soll, kann der Ablenkkörper ein Beugungsgitter, insbesondere ein holo­ graphisch hergestelltes Gitter aufweisen, das eine Maximierung der Ablenkung des Lichts in Richtung auf die Lichtsensoren ermöglicht (sogenanntes holographic optical element: "HOE"). Dies gilt insbesondere in Kombination mit einem diffus streuenden und/oder absorbierenden Material zur Erhöhung der Abhängigkeit des an einem Lichtsensor ankommenden Lichts von der Entfernung zum Ort des Lichteinfalls.

Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Ausbeute des durch die Lichtsen­ soren erfaßbaren Lichts betrifft total reflektierende Grenzflächen des Ablenkkör­ pers. Dies bedeutet, daß durch Wahl eines entsprechend großen Sprungs des Brechungsindex an zumindest einer Grenzfläche des Ablenkkörpers für Lichtantei­ le, die ohne Totalreflexion nur zu einem geringeren Teil in Richtung auf die Licht­ sensoren abgelenkt würden, durch die Totalreflexion eine verbesserte Ablenkung erzielt wird. Bei einem flachen Ablenkkörper können beispielsweise die der für den Lichteinfall vorgesehenen Fläche entgegengesetzte Fläche des Ablenkkörpers oder auch beide Flächen entsprechend ausgebildet sein.

Für den bereits diskutierten Fall eines Beugungsgitters bedeutet dies, daß der Ablenkwinkel für das erste Beugungsmaximum des Beugungsgitters und der Sprung des Brechungsindex an der/den Grenzflächen des Ablenkkörpers so aus­ gelegt werden können, daß das von dem Beugungsgitter abgelenkte Licht voll­ ständig in dem Ablenkkörper weitergelenkt wird.

Vorzugsweise sieht die Erfindung vor, zwischen jeden Lichtsensor und die Aus­ werteeinrichtung einen schnellen Verstärker und einen nachgeschalteten A/D- Wandler zu setzen. Dabei ist die Auswerteeinrichtung folglich digital aufgebaut und kann insoweit auch kompliziertere Auswertungsoperationen mit geringem technischen Aufwand schnell durchführen. Insbesondere kann auf existierende und somit trotz hoher technischer Leistungsfähigkeit preisgünstig erhältliche Bau­ teile zurückgegriffen werden.

Wenn, wie eingangs bereits erwähnt, Lichtsensoren mit einem sehr hohen Dyna­ mikbereich Verwendung finden, kann der effektive Dynamikbereich der Signalver­ arbeitung dadurch verbessert werden, daß logarithmische Verstärker Verwendung finden.

Die Auswerteeinrichtung kann durch programmierbare Hardware, etwa LCA (logic cell array) oder FPGA (field programmable gate array), realisiert sein. Bei ausrei­ chend hohen Stückzahlen kann es auch wirtschaftlich sein, mit dedizierter Hard­ ware, etwa ASICs, zu arbeiten.

Als Alternative zur Durchführung mathematischer Auswertungsoperationen bietet sich auch ein elektronischer Speicher in der Auswerteeinrichtung an, in dem eine z. B. vorab empirisch ermittelte Eichtabelle für die Abhängigkeit des oder der Sen­ sorsignale von dem Ort des Lichteinfalls abgespeichert sein kann. Dabei ist es insbesondere möglich, jede Vorrichtung individuell zu eichen und somit eine ma­ ximale Genauigkeit zu erzielen. Gleichzeitig muß bei der Auslegung des Ablenc­ körpers und auch bei der Auslegung und Anordnung der Lichtsensoren nicht auf eine mathematische Modellierbarkeit dieser Abhängigkeit Rücksicht genommen werden. Für die Eichtabelle reicht es aus, wenn eine ausreichend ausgeprägte Abhängigkeit vorliegt. Dabei kann diese praktisch beliebige Formen haben, ohne daß dadurch für die Eichung zusätzlicher Aufwand entsteht.

Eine mögliche Erweiterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zielt auf eine ortsaufgelöste Erfassung des Lichteinfalls in zwei im wesentlichen parallelen Ebe­ nen. Dabei ist für jede der beiden Ebenen zumindest ein Lichtsensor, wie ein­ gangs erläutert jedoch vorzugsweise zwei oder mehr Lichtsensoren, vorgesehen. Durch ortsaufgelöste Auswertung in beiden Ebenen kann durch Vergleich bei be­ kanntem Abstand der Ebenen auf den Winkel des Lichteinfalls geschlossen wer­ den. Hierzu können getrennte Ablenkkörper verwendet werden, es ist jedoch auch denkbar, an einem einheitlichen Ablenkkörper in zwei Ebenen entsprechende Lichtsensoren vorzusehen, um die gleiche Wirkung zu erzielen.

Ferner richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung mit einer größeren Zahl von am Rand eines flachen Ablenkkörpers angeordneten Lichtsensoren. Wenn die Lichtsensoren so ausgelegt sind, daß sie eine ausreichend gerichtete Erfassungs­ charakteristik haben, also jeweils einen Ausschnitt aus dem Ablenkkörper erfas­ sen, können die Signale der einzelnen Lichtsensoren als "Schnitt" bzw. als Linien­ integral durch den Ablenkkörper in der Richtung dieser Erfassungscharakteristik aufgefaßt werden. Dabei können mehrere benachbarte "Schnitte" zu einem Satz zusammengefaßt werden. Wenn nun eine Anzahl solcher Sätze unter unter­ schiedlichen Winkeln aufgenommen und mit einer geeigneten Transformation ausgewertet werden, kann dadurch ein zweidimensionales Bild der Intensitätsver­ teilung des Lichteinfalls auf den Ablenkkörper erzeugt werden. Diese Variante der Erfindung stellt gewissermaßen eine Analogie zu einem Tomographieverfahren dar. Als Auswertung kommt demzufolge eine angepaßte Transformation (Radontransformation) in Betracht. Hierbei können auch Paare von Lichtsensoren, die sich am Ablenkkörper mehr oder weniger gegenüberliegen, zur Bildung der entsprechenden "Schnitte" herangezogen werden.

Die Anzahl der zueinander gewinkelten Sätze solcher benachbarter "Schnitte" kann, wie bei der konventionellen Tomographie, durch eine reale Drehung zwi­ schen den Lichtsensoren und dem Ablenkkörper und durch Messung bei ver­ schiedenen Drehwinkeln entstehen. Es ist jedoch auch möglich, den ganzen oder zumindest einen großen Teil des Umfangs des Ablenkkörpers mit Lichtsensoren zu versehen und gewissermaßen eine virtuelle Drehung durchzuführen, indem unterschiedliche Gruppen von Lichtsensoren zur Bildung eines Satzes herange­ zogen werden. Die benachbarten "Schnitte" können, müssen jedoch nicht parallel sein. Im Falle einer virtuellen Drehung werden die "Schnittlinien" eher zueinander gewinkelt sein, um für die verschiedenen Sätze vergleichbare Bedingungen zu erzielen.

Dieser Aspekt der Erfindung bietet gegenüber den zuvor beschriebenen einfache­ ren Varianten eine wesentliche Zusatzfunktion dadurch, daß mit dem tomogra­ phieähnlichen Verfahren (im Folgenden der Einfachheit halber als Tomographie­ verfahren bezeichnet) mehr Informationen über die örtliche Verteilung des Licht­ einfalls auf den Ablenkkörper gewonnen werden können als eine einfache Schwerpunktlage. Bei der zuvor beschriebenen Auswertung der Ortsabhängigkeit ergibt sich, auch bei zweidimensionaler Erfassung, bei nicht punktförmigem Lichteinfall eine gewichtete Mittelwertsbildung, also die Ermittlung eines Schwer­ punkts eines Lichteinfallsflecks.

Diese Ausführungsform der Erfindung weist ebenfalls die eingangs bereits erläu­ terten Vorteile auf, weil auch hier ein Ablenkkörper zum Ablenken des einfallen­ den Lichts verwendet wird und somit nur am Rand des Ablenkkörpers Lichtsenso­ ren vorgesehen sein müssen. Durch eine entsprechende Auswertung der von den Lichtsensoren empfangenen Lichtsignale ist ein Rückschluß auf den Ort des Lichteinfalls möglich, jedoch in einer gegenüber der zuvor dargestellten Variante der Erfindung differenzierteren Weise.

Wie bereits eingangs erläutert, richtet sich die Erfindung nicht nur auf die vorste­ hend beschriebenen Vorrichtungen zum Erfassen des Lichteinfalls, sondern viel­ mehr auch auf eine Lichtschnitt-Meßeinrichtung zur Erfassung einer dreidimen­ sionalen Oberflächenkontur. Dazu weist die Meßeinrichtung neben der erfin­ dungsgemäßen Lichterfassungsvorrichtung eine Lichtquelle auf, die zumindest in einer Dimension gebündeltes Licht auf ein Meßobjekt abstrahlt, und ferner ein op­ tisches System, das den auf dem Meßobjekt hierdurch erzeugten Lichtfleck auf die erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung abbildet. Hierbei arbeitet man mit diffuser Streuung auf dem Meßobjekt. Die weiteren Einzelheiten der Lichtschnit­ technik sind an sich Stand der Technik und dem Fachmann bekannt, so daß sie hier nicht weiter ausgeführt werden müssen.

Jedenfalls ist eine linienhafte Beleuchtung des Meßobjekts oder eine Bewegung des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtflecks auf dem Meßobjekt notwendig. Dazu kann im Prinzip das Meßobjekt und/oder das den Lichtfleck erzeugende Lichtbündel bewegt werden. Bevorzugt ist es dabei, in der Meßeinrichtung eine Rastervorrichtung vorzusehen, die das Lichtbündel in eine der gewünschten Be­ wegung des Lichtflecks auf dem Meßobjekt entsprechenden Weise ablenkt. Bei­ spielsweise kann eine einer geraden Linie entsprechende Bewegung des Licht­ bündels oder auch eine zeilenhafte Ablenkung sinnvoll sein. Im Prinzip sind auch andere kompliziertere Bewegungen möglich, sofern die Auswerteeinrichtung die Zeitabhängigkeit der Bewegungskoordinaten kennt und in der Auswertung be­ rücksichtigen kann.

Beispielsweise kann die Rastereinrichtung ein motorisch geführter Spiegel sein, etwa ein Polygonspiegelscanner oder auch ein Galvanometerspiegelscanner. Es sind auch natürlich bewegte Linsen denkbar, ferner akustooptische Modulatoren.

Es kann aus verschiedenen Gründen vorteilhaft sein, bei der Meßeinrichtung mit zwei Erfassungsvorrichtungen zu arbeiten, die das Meßobjekt aus zwei verschie­ denen Richtungen erfassen. Zum einen können dadurch von der Lichtquelle be­ leuchtbare, jedoch aus der Perspektive einer einzelnen Erfassungsvorrichtung nicht sichtbare Bereiche des Meßobjekts durch die zweite Erfassungsvorrichtung miterfaßt werden. Zum zweiten sind die durch die bei nicht telezentrischen Licht­ quellen durch das Lichtbündel überstrichenen Winkelbereiche verursachten Effek­ te durch die Auswerteeinrichtung auch ohne Synchronisierung mit dem Lichtbün­ del zu berücksichtigen, wenn Signale aus zwei Erfassungsvorrichtungen vorliegen. Denn durch das Überstreichen eines Winkelbereichs durch das Lichtbündel (sogenannter "divergenter Scanner") sind in der für die Profilmessung verwende­ ten Ortskoordinate des Lichtflecks auf dem Meßobjekt Einflüsse des Oberflächen­ profils des Meßobjekts vermischt mit Einflüssen durch das Auftreffen bei unter­ schiedlichen Ablenkwinkeln. Durch geeignete Auswertung der Signale zweier aus verschiedenen Richtungen messender Erfassungsvorrichtungen können diese Einflüsse separiert werden.

Natürlich kann auch eine telezentrische Lichtquelle vorgesehen sein, beispiels­ weise indem aus dem Brennpunkt eines Spiegels abgestrahltes Licht an diesem auf das Meßobjekt reflektiert wird. Hierdurch wird zum einen die Schattenbildung an dem Meßobjekt verringert. Des weiteren tritt die obenstehend beschriebene Vermengung der Einflüsse des Ablenkwinkels des Lichtbündels und des Profils der zu vermessenden Oberfläche nicht auf. Die Auswertung wird also durch Ver­ wendung einer telezentrischen Lichtquelle wesentlich vereinfacht.

Es ist im übrigen auch möglich, die Lichtquelle innerhalb der Brennweite des Spiegels anzuordnen, womit die Schattenbildung noch stärker als bei einer tele­ zentrischen Lichtquelle vermieden werden kann. Dies wird als "konvergenter Scanner" bezeichnet. Natürlich gibt es auch hier Einflüsse des Ablenkwinkels des Lichtbündels, die bei der Auswertung berücksichtigt werden müssen.

Vorzugsweise ist in der Lichtquelle ein Halbleiterlaser vorgesehen. Halbleiterlaser sind mittlerweile auch bei höheren Leistungen erhältlich und wegen ihrer kleinen Baugröße, ihres geringen Preises sowie ihrer Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit von Vorteil.

Bei dem beschriebenen Lichtschnittverfahren läßt sich aus einer Verbreiterung des Lichteinfalls in der Erfassungsvorrichtung auf die Oberflächenqualität zurück­ schließen. Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläu­ tert, wobei dabei offenbarte Merkmale der Erfindung auch in anderen Kombinatio­ nen erfindungswesentlich sein können.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf die erfindungsgemäße Erfassungsvor­ richtung aus Fig. 1;

Fig. 3 eine schematisierte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Erfassungsvor­ richtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung des Lichtschnittverfahrens.

In Fig. 1 ist in einer Schnittdarstellung ein Ablenkkörper 1 gezeigt, der eine im Schnitt erkennbar flache Form aufweist. Dabei ist die Darstellung in Fig. 1 nicht maßstäblich zu verstehen; vielmehr ist die Erstreckung des Ablenkkörpers 1 in der Horizontalen im Verhältnis zu seiner Dicke in der Vertikalen (in Fig. 1) deutlich größer als gezeichnet. Beidseits des Ablenkkörpers an den schmalen Randsei­ tenkanten sind Lichtsensoren 2 angeordnet, die sich also gegenüberliegen. Die lichtempfindliche Fläche der Lichtsensoren 2 weist jeweils nach innen, ist also dem jeweils anderen Lichtsensor 2 zugewandt. Die Lichtsensoren 2 können bei­ spielsweise Si-pn-Fotodioden sein.

Der Ablenkkörper 1 enthält in etwa mittig eine sich über die gesamte flächige Ausdehnung des Ablenkörpers 1 erstreckende holographisch hergestellte Gitter­ folie 3. Schematisch dargestellt ist ferner ein mit 4 bezeichneter einfallender Lichtstrahl, der die holographische Folie 3 in dem Ablenkkörper 1 an einem mit 5 bezeichneten Ort trifft. Dort wird das einfallende Licht 4 durch die holographische Folie 3 abgelenkt, und zwar mit einem hohen Wirkungsgrad in der Horizontalen (in Fig. 1), also auf die Lichtsensoren 2 zu. Dies ist in Fig. 1 durch die ovale wolkenähnliche Struktur um den Ort 5 versinnbildlicht. Insoweit definiert der Schnitt­ punkt zwischen dem Lichtstrahl 4 und der holographischen Folie 3 den Ort des Lichteinfalls im Sinne der Erfindung, weil an diesem Ort 5 die hauptsächliche Ab­ lenkung in Richtung auf die Lichtsensoren 2 stattfindet.

Der übrige Ablenkkörper 1 besteht aus einem diffus streuenden transluzenten Material, etwa einem milchigen Plexiglas, so daß auch außerhalb des Ortes 5 eine Ablenkung in Richtung auf die Lichtsensoren 2 stattfindet. Durch die erheblich stärkere Ablenkung der holographischen Folie 3 in Richtung auf die Lichtsensoren 2 und durch die im Vergleich zu der flächigen Ausdehnung des Ablenkkörpers 1 relativ geringe Dicke desselben kann jedoch der Ort 5 effektiv als Ort der Ablen­ kung und als Schwerpunkt des Lichteinfalls betrachtet werden.

Von dem Ort 5 aus breitet sich das durch die holographische Folie 3 abgelenkte und - im ersten Beugungsmaximum - an der oberen und der unteren Grenzfläche des Ablenkkörpers total reflektierte Licht in der (in Fig. 1) horizontalen Richtung aus, wobei die Entfernung zwischen dem in Fig. 1 linken Lichtsensor 2 und dem Ort 5 etwas geringer als die Entfernung zwischen dem Ort 5 und dem in Fig. 1 rechten Lichtsensor 2 ist. Demzufolge mißt der linke Lichtsensor 2 ein stärkeres Lichtsignal als der rechte Lichtsensor 2. Die auf die Summe aus beiden Lichtsi­ gnalen normierte Differenz zwischen den Lichtsignalen kann damit als ein Maß für die Lage des Orts 5 zwischen den beiden Lichtsensoren 2 (im eindimensionalen Sinn des Begriffs "Ort") gelten.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Struktur in Fig. 1, wobei der Ablenkkörper 1 als flache Scheibe mit rundem Grundriß dargestellt ist. Um den Rand des Ablec­ körpers 1, also um den Kreisumfang, verteilt sind zwölf Lichtsensoren 2 darge­ stellt, von denen Fig. 1 nur zwei sich gegenüberliegende zeigt. Jedem der Licht­ sensoren 2 ist ein schneller Verstärker 7 mit logarithmischer Kennlinie nachge­ schaltet, gefolgt von einem A/D-Wandler 8. Ein digitales Ausgangssignal des je­ weiligen A/D-Wandlers 8 wird einer Auswerteeinrichtung 6 zugeführt, die insge­ samt zwölf digitale Signale erhält. Sinnvollerweise findet bereits in dem Verstärker 7 eine Rauschunterdrückung für den jeweiligen einzelnen Lichtsensor 2 statt. Die Auswerteeinrichtung 6 ist vollständig digital aufgebaut und als programmierte Hardware realisiert.

Ein typischer Wert für den Durchmesser dieses kreisförmigen Grundrisses beträgt 20 mm. Es sind jedoch auch sehr viel größere Ablenkkörper 1 denkbar. Die Si­ gnalbandbreite ist wegen der geringen Fläche der einzelnen Lichtsensoren 2 au­ ßerordentlich hoch, sie kann ohne weiteres beispielsweise bis 50 MHz betragen.

Die Darstellung in Fig. 2 kann somit für verschiedene Varianten der Erfindung verwendet werden. Zum einen würden beispielsweise die vier mit dem Bezugszei­ chen 2 versehenen Lichtsensoren zur zweidimensionalen ortsaufgelösten Erfas­ sung des Lichteinfalls auf den Ablenkkörper 1 ausreichen, im Prinzip wären dazu sogar nur drei Lichtsensoren 2 notwendig. Im Falle der vier bezifferten Lichtsenso­ ren 2 ist der Schnittwinkel zwischen den jeweiligen Verbindungslinien ein rechter Winkel, so daß sie gewissermaßen als rechtwinkliges Koordinatensystem dienen können. Eine empirische Eichung durch Abfahren der jeweiligen Verbindungslinie mit einem Laserfleck und Aufnahme einer entsprechenden Eichtabelle reicht also dazu aus, durch Vergleich der Signale der sich jeweils gegenüberliegenden Licht­ sensoren 2 eine zweidimensionale ortsaufgelöste Erfassung des Lichteinfalls auf den Ablenkkörper 1 im Sinne der Horizontalen und der Vertikalen (bezogen auf Fig. 2) vorzunehmen.

Andererseits kann mit der dargestellten Zahl von zwölf Lichtsensoren 2 das be­ reits erläuterte Tomographieverfahren durchgeführt werden, indem jeweils zwei sich gegenüberliegende Lichtsensoren 2 zur Erfassung gewissermaßen eines lini­ enhaften Integrals über den Lichteinfall auf den Ablenkkörper 1 entlang der Ver­ bindungslinie zwischen den Lichtsensoren 2 verwendet werden. Hierzu ist es not­ wendig, daß die Lichtsensoren 2 eine deutlich gerichtete Erfassungscharakteristik mit einer senkrecht auf ihrer lichtempfindlichen Fläche stehenden Hauptrichtung aufweisen. Dabei muß nicht, wie bei einem medizinischen Tomographieverfahren, eine wirkliche Drehung der Erfassung vorgenommen werden, vielmehr können die zwölf Lichtsensoren 2 paarweise nacheinander messen und somit eine Drehung der Integrallinie vollziehen ("virtuelle Drehung"). Bei entsprechender Transformation durch die Auswerteeinrichtung 6 läßt sich somit ein Bild des Lichteinfalls auf den Ablenkkörper 1 ermitteln.

Im Prinzip würden hierzu bereits sechs nebeneinander liegende der Lichtsensoren 2 ausreichen, wobei also nur eine Hälfte des Umfangs des kreisförmigen Grund­ risses des Ablenkköpers 1 besetzt wäre.

Die bereits erläuterte Erfassung des Lichteinfalls 4 in zwei Ebenen kann man sich anhand der Fig. 1 und 2 so vorstellen, daß die in Fig. 1 dargestellte Struktur doppelt übereinanderliegend vorgesehen ist, daß also zwei Orte 5 existieren, die gemäß der Neigung der Lichteinfallsrichtung 4 etwas versetzt wären. In Fig. 2 würde die dargestellte Struktur (mit Ausnahme der Auswerteeinrichtung 6) doppelt übereinander existieren, wobei jedoch jeweils nur vier Lichtsensoren 2 sinnvoll wären. Der Ablenkkörper 1 als solcher könnte nach wie vor einheitlich sein, müßte jedoch bei Verwendung von holographischen Folien 3 zwei solche Folien 3 enthal­ ten.

Das Auslesen der verstärkten und A/D-gewandelten Signale der einzelnen Licht­ sensoren 2 durch die Auswerteeinrichtung 6 kann bei entsprechend schneller Digi­ talelektronik in Echtzeit erfolgen. Dies ist von Interesse für On-line- Überwachungen z. B. bei Lichtschnittmeßeinrichtungen in der Fertigung. Anderer­ seits ist es jedoch auch denkbar, in der Auswerteeinrichtung 6 einen Bilddaten­ speicher vorzusehen, beispielsweise zur Aufnahme der Daten für ein kurzzeitig aufgenommenes Tomographiebild. Dann kann die möglicherweise etwas auf­ wendige Transformation in der Auswerteeinrichtung 6 nach der eigentlichen Auf­ nahme erfolgen. Eine mögliche Anwendung wäre die Hochgeschwindigkeitsbilder­ fassung auf elektronischem Wege.

Fig. 3 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Erfassungs­ vorrichtung mit einem im Grundriß rechteckigen langgestreckten Ablenkkörper 9. Die Darstellung entspricht einer Draufsicht, d. h. daß der Ablenkkörper 9 in der zu der Zeichenebene senkrechten Richtung flach ist. An den Längsseitenkanten des Ablenkkörpers 9 sind jeweils Reihen aus Lichtsensoren 2 angeordnet. Diese entsprechen dem vorherigen Ausführungsbeispiel und sind in nicht dargestellter Wei­ se über Verstärker und A/D-Wandler mit einer Auswerteeinrichtung verbunden.

Mit 10 ist eine gestrichelt eingezeichnete Linie bezeichnet, entlang der sich ein einfallender Lichtfleck auf dem Ablenkkörper 9 bewegt. Dabei sind beispielhaft drei Lichtflecken 11, 12 und 13 entlang dem Weg 10 dargestellt. Auf die Formun­ terschiede zwischen diesen Lichtflecken 11, 12, 13 wird später eingegangen. We­ sentlich ist zunächst, daß sich die (im Sinne der Fig. 3) waagerechte Ortskoordi­ nate des Lichteinfalls daraus bestimmen läßt, welches Paar von sich jeweils ge­ genüberliegenden Lichtsensoren 2 (entlang der Längsrichtung des Ablenkkörpers 9) die stärksten Signale empfängt. Aus der Auswertung lediglich der Signale des betreffenden Paars kann dann die senkrechte Ortskoordinate des Lichteinfalls bestimmt werden. Wenn, beispielsweise bei der Lichtschnittechnik, die waage­ rechte Ortskoordinate durch ein bekanntes Ablenkverhalten des Lichtbündels be­ kannt ist oder zumindest ungefähr bekannt ist, so genügt es, in zeitlicher Reihen­ folge jeweils nur ein Paar Lichtsensoren 2 nach dem anderen auszulesen oder zumindest nur eine in dem ungefähr bekannten Bereich gelegene Gruppe von Lichtsensoren 2 auszulesen.

In Fig. 3 ist durch die im Vergleich zu den Lichtflecken 11 und 13 langgestreckte Form des Lichtflecks 12 angedeutet, daß es durch Oberflächeneffekte auf dem Meßobjekt, z. B. eine Rauhigkeit oder dgl., zu einer gerichteten oder auch isotro­ pen Aufweitung des Lichtflecks kommen kann. Dann kann aus der Auswertung einer Gruppe von Lichtsensorpaaren in dem jeweils interessierenden Bereich im Vergleich zwischen einer Situation gemäß dem Lichtfleck 12 und einer Situation gemäß dem Lichtfleck 13 erschlossen werden, in welchem Umfang eine Licht­ fleckaufweitung vorliegt, jedenfalls in der waagerechten Richtung in Fig. 3. Inso­ weit ist beispielsweise bei dem Lichtschnittverfahren eine gleichzeitige Aussage über die Oberflächenqualität möglich.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung eine Meßein­ richtung für das Lichtschnittverfahren als drittes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung. Die Meßeinrichtung enthält eine Lichtquelle aus einem Halbleiterlaser 14 und einer Zylinderlinse 15. Der Halbleiterlaser 14 erzeugt im wesentlichen parallel gebündeltes Licht, das durch die Zylinderlinse 15 in einer Richtung aufgefächert wird, wobei das Lichtbündel dazu senkrecht gebündelt bleibt. Hierdurch wird ein divergentes Lichtbündel mit einem linienhaften Querschnitt erzeugt. Dieses trifft auf eine konturierte Oberfläche eines Meßobjekts 16. Eine Erfas­ sungsvorrichtung 17 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Typs erfaßt auf der Oberfläche des Meßobjekts 16 diffus gestreutes Licht unter einer auf der Ebene der Auffächerung des Lichtbündels senkrecht stehenden Beobachtungsrichtung. Dazu enthält die Erfassungsvorrichtung ein optisches System zur Abbildung des Lichteinfalls auf der Oberfläche des Meßobjekts 16 auf den hier nicht dargestell­ ten Ablenkkörper der Erfassungsvorrichtung.

Bei dem hier dargestellten Beispiel ist keine Rastervorrichtung zum linienhaften Bewegen des Lichtstrahls aus dem Halbleiterlaser 14 über die Oberfläche des Meßobjekts 16 vorhanden. Statt dessen wird durch die Zylinderlinse 15 eine stati­ sche Auffächerung bewirkt. Für diesen Fall ist das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung besonders geeignet, weil hier bei Abbildung des gesamten Linienzuges des Lichteinfalls auf der Oberfläche des Meßobjekts 16 auf den langgestreckten Ablenkkörper 9, je­ denfalls bei relativ flachen Oberflächen des Meßobjekts 16 wie in Fig. 4, eine gute Formanpassung zwischen dem Linienzug auf dem Meßobjekt 16 und der Form des Ablenkkörpers 9 vorliegt. Die Auslesung der Lichtsensorpaare muß da­ bei nicht notwendigerweise gleichzeitig erfolgen, sondern kann trotz der gleichzei­ tigen Bestrahlung im wesentlichen der gesamten Ablenkkörperbreite zeitlich auf­ einander folgend verlaufen.

Die Form des Ablenkkörpers 9 kann dabei auf die zu erwartenden Oberflächen­ profile der Meßobjekte 16 angepaßt sein, beispielsweise also auch die Form des Ablenkkörpers 1 aus Fig. 2 haben.

Statt der Zylinderlinse 15 kann auch eine Rastervorrichtung verwendet werden, so daß sich auf dem Ablenkkörper in der Erfassungsvorrichtung 17 eine zeitliche Bewegung des Bildlichtflecks ergibt. Dies macht zwar im allgemeinen ein bewegtes Scannerelement notwendig, jedoch läßt sich dadurch ein Intensitätsgewinn erzielen.

Zu weiteren Einzelheiten des Lichtschnittverfahrens wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Zu nennen ist beispielsweise die US 5 644 141, die sich auf ein Triangulations- bzw. Lichtschnittverfahren zur Bestimmung einer drei­ dimensionalen Kontur eines Meßobjekts bezieht. Als sogenannter positionsemp­ findlicher Detektor (PSD) wird eine Fotozelle mit zwei seitlichen Stromabgriffen, bzw. bei einer zweidimensionalen Ausführungsform vier seitlichen Stromabgriffen, verwendet. Ähnliches gilt für die DE 38 07 077, wobei dort dem PSD ein Lichtlei­ terkabel mit einer konkaven Empfangsfläche vorgeschaltet ist. Die dort erwähnte Lateraleffektdiode funktioniert offenbar in vergleichbarer Weise wie der erwähnte PSD bzw. wie eingangs dieser Beschreibung bereits angesprochen. Schließlich ist zu nennen die EP 0 247 833, in der ebenfalls ein Triangulationsverfahren mit ei­ ner Lateraleffekt-Fotodiode beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt der zitierten Schriften ist hier bezüglich der Details der jeweiligen Triangulationsverfahren in­ begriffen. Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Lichterfassungsvorrichtung kann bei den jeweiligen Verfahren allerdings jeweils eine Verbesserung der Erfas­ sungsgeschwindigkeit von einem Faktor bis zu 10³ ermöglichen.

Umgerechnet auf eine typische Anwendung in einer Lichtschnitt-Meßeinrichtung an einer modernen Fertigungsstraße wären bei einer Materialvorschubgeschwin­ digkeit von etwa 0,05-30 m/s und einer Materialbahnbreite von zwischen 1-2 m damit Abtastdichten von etwa 1 Meßpunkt/mm realisierbar. Diese Daten sind um Größenordnungen besser als die mit konventionellen Erfassungsvorrichtungen realisierbaren. Insoweit können hochauflösende schnelle optische Messungen und Kontrollen in der Fertigung durchgeführt werden, ohne die Vorschubge­ schwindigkeit drosseln zu müssen.

Eine weitere mögliche Anwendung einer solchen Meßeinrichtung liegt im Bereich der Biometrik, beispielsweise bei der optischen Erfassung menschlicher Gesichter zur Personenkontrolle. Auch bei diesem Anwendungsfall ist eine möglichst schnelle Erfassung des Oberflächenprofils bzw. des Gesichts gefragt. Zum einen liegt dies daran, daß bei schneller Erfassung die zu erfassende Person für weniger lange Zeit ruhig stehen muß bzw. sogar in einer Bewegung erfaßt werden kann. Zum anderen kann es auch von Interesse sein, in einem Besucherstrom eine Erfassung durchführen zu können, d. h. viele Gesichter schnell aufeinander­ folgend zu erfassen.

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Erfassen des Ortes eines Lichteinfalls mit
mindestens einem Lichtsensor (2),
einem Ablenkkörper (1, 9), auf den das Licht fällt und der das Licht so ablenkt, daß zumindest ein Teil davon auf den zumindest einen Lichtsensor (2) gelangt, wobei das Licht zwischen der Ablenkung durch den Ablenkkörper (1, 9) und seiner Erfassung durch den Lichtsensor so geführt wird, daß es kontinuierlich eine Abschwächung erfährt,
einer Auswerteeinrichtung (6) zum Auswerten des Signals des Lichtsensors (2) zum Ermitteln des Ortes (5, 11, 12, 13) des Lichteinfalls aus dem Maß der Abschwächung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit zwei Lichtsensoren (2), wobei der Ablenkkörper (1, 9) das Licht so ablenkt, daß zumindest ein Teil davon auf die zwei Lichtsensoren (2) gelangt, und die Vorrichtung dazu ausgefegt ist, daß die Lichtsensoren (2) ein in Abhängigkeit von dem Ort (5, 11, 12, 13) des Lichteinfalls kontinuierlich abgeschwächtes Lichtsignal erfassen, und die Auswerteeinrichtung (6) zum Auswerten der Signale beider Lichtsensoren (2) zum Ermitteln des Ortes (5, 11, 12, 13) des Lichteinfalls aus dem Maß der Abschwächung ausgelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit zumindest drei Lichtsensoren (2), wobei der Ablenkkörper (1, 9) das Licht so ablenkt, daß zumindest ein Teil davon auf die zumindest drei Lichtsensoren (2) gelangt, und die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, daß die Lichtsensoren (2) ein in Abhängigkeit von dem Ort (5, 11, 12, 13) des Lichteinfalls kontinuierlich abgeschwächtes Lichtsignal erfassen, und die Auswerteeinrichtung (6) zum Auswerten der Signale der Lichtsensoren (2) zum Ermitteln des Ortes (5, 11, 12, 13) des Lichteinfalls aus dem Maß der Abschwächung ausgelegt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Ablenkkörper (1, 9) ein diffus streuender transluzenter Körper ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Abschwächung des Lichtsignals im wesentlichen auf einer 1/r²- Abschwächung beruht.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Abschwächung des Lichtsignals im wesentlichen auf Absorptions- oder Streuprozessen in dem Ablenkkörper (1, 9) beruht.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Reihe von Paaren aus sich jeweils an entgegengesetzten Seiten des Ablenkkörpers (9) gegenüberliegenden Lichtsensoren (2), wobei die Paare entlang dem Ablenkkörper (9) voneinander beabstandet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Ablenkkörper (1) eine flache Form hat, wobei die Lichtsensoren (2) randseitig angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Ablenkkörper (1, 9) ein Beugungsgitter (3) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zwischen jeden Lichtsensor (2) und die Auswerteeinrichtung (6) ein Verstärker (7) und ein A/D- Wandler (8) in Reihe zwischengeschaltet sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung (6) einen elektrischen Speicher für eine Eichtabelle für die Abhängigkeit des oder der Lichtsensorsignale von dem Ort (5, 11, 12, 13) des Lichteinfalls aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit zumindest einem Lichtsensor (2) zum Erfassen des Orts (5, 11, 12, 13) des Lichteinfalls in einer Ebene und zumindest einem weiteren Lichtsensor zum Erfassen des Orts des Lichteinfalls in einer weiteren, zu der genannten Ebene im wesentlichen parallelen Ebene, wobei die Auswerteeinreichtung (6) dazu ausgelegt ist, aus den jeweiligen Orten des Lichteinfalls in den Ebenen die Richtung des Lichteinfalls zu ermitteln.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Ablenkkörper (1, 9) aus einem diffus streuenden und/oder absorbierenden, transluzenten Material, etwa einem milchigen Plexiglas, besteht.

14. Vorrichtung zum Erfassen eines Lichteinfalls mit
einer Vielzahl Lichtsensoren (2),
einem Ablenkkörper (1), auf den das Licht fällt und der das Licht so ablenkt, daß zumindest ein Teil davon auf die Lichtsensoren (2) gelangt, wobei das Licht zwischen der Ablenkung durch den Ablenkkörper (1) und seiner Erfassung durch die Lichtsensoren (2) so geführt wird, daß es kontinuierlich eine Abschwächung erfährt, wobei die Lichtsensoren an zumindest einem Rand des Ablenkkörpers (1) angeordnet sind und die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, daß den Lichtsensoren (2) verschiedene Ausschnitte aus dem Ablenkkörper (1) zugeordnet sind, in denen abgelenktes Licht durch einen jeweiligen Lichtsensor (2) erfaßbar ist, und
einer Auswerteeinrichtung (6) für eine Tomographieauswertung der Signale der Lichtsensoren (2) zum Erzeugen eines Intensitätsverteilungsbildes des Lichteinfalls.

15. Meßeinrichtung für ein Lichtschnittverfahren mit
einer Lichtquelle (14, 15) zum Erzeugen gebündelten Lichts,
einer Erfassungsvorrichtung (17) nach einem der vorstehenden Ansprüche und
einem optischen System (18) zum Abbilden eines durch das Auftreffen des gebündelten Lichts auf ein Meßobjekt (16) erzeugten Lichtflecks oder linienhaften Beleuchtung des Meßobjekts (16) auf die Erfassungsvorrichtung (17).

16. Meßeinrichtung nach Anspruch 15 mit einer Rastervorrichtung zum linienhaft oder zeilenhaft bewegten Ablenken des Lichtstrahls auf das Meßobjekt (16).

17. Meßeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16 mit zwei Vorrichtungen (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Erfassen des Meßobjekts (16) aus zwei verschiedenen Richtungen.

18. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der die Lichtquelle telezentrisch ist.

19. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei der die Lichtquelle (14, 15) einen Halbleiterlaser (14) aufweist.

20. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, ausgelegt für die Erfassung einer Verbreiterung des Bildes des Lichtflecks auf der Erfassungsvorrichtung (17).