DE202004011811U1

DE202004011811U1 - Vorrichtung zur goniometrischen Untersuchung optischer Oberflächeneigenschaften

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Publication number: DE202004011811U1
Application number: DE202004011811U
Authority: DE
Original assignee: BYK Gardner GmbH; BYK Gardner USA Inc
Current assignee: BYK Gardner GmbH; BYK Gardner USA Inc
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2014-07-29
Also published as: US7679756B2; JP3115162U; US20060033922A1; JP2008164628A; JP5537778B2

Abstract

Vorrichtung zur Untersuchung optischer Oberflächeneigenschaften mit
wenigstens einer ersten Strahlungseinrichtung, welche unter wenigstens einem ersten vorgegebenen Raumwinkel Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche aussendet;
wenigstens einer ersten Detektionseinrichtung zur Aufnahme der auf die Oberfläche ausgesandten und von dieser zurückgestrahlten Strahlung, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt und unter wenigstens. einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet ist;
wobei wenigstens ein Raumwinkel, unter welchem die Strahlungseinrichtung und/oder die Detektionseinrichtung angeordnet sind, veränderbar ist;
und wobei die Strahlungseinrichung und die Detektionseinrichtung in einem Raum angeordnet sind, der wenigstens teilweise lichtreflektierende Eigenschaften aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Untersuchung optischer Oberflächeneigenschaften. Die Vorrichtung wird nachfolgend unter Bezug auf die Untersuchung von Karosserien von Kraftfahrzeugen beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch andere Oberflächen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung untersucht werden können.
Derartige Vorrichtungen zur Untersuchung optischer Oberflächeneigenschaften sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese verwenden im Prinzip eine Lichtquelle, welche Licht auf die zu untersuchende Oberfläche richtet sowie einen Detektor, der das von der Oberfläche reflektierte bzw. gestreute Licht detektiert und auswertet. Durch diese Auswertung können optische Eigenschaften der Oberfläche, wie beispielsweise Farbe oder Glanz, bestimmt werden. Eine derartige Bestimmung bzw. Charakterisierung ist nötig, da Kfz-Karosserien bzw. deren Lackierungen je nach dem auf sie einfallenden Licht für das menschliche Auge einen unterschiedlichen Eindruck erwecken und daher eine objektive Charakterisierung nötig ist.
In jüngerer Zeit erfreuen sich vor allem auch solche Lackierungen größerer Beliebtheit, welche Pigmente oder sogenannte Flakes aufweisen. Bei diesen Pigmenten bzw. Flakes kann es sich um Metallteilchen handeln, welche statistisch in der Lackschicht bzw. deren Oberfläche verteilt sind. Genauer gesagt, bestehen beispielsweise metallische Pigmente aus sehr dünnen metallischen Flakes, die wie Miniaturspiegel wirken. Die Standardisierung derartiger Lacke bzw. die Messung ihrer Oberflächeneigenschaften bereitet Probleme, da diese Pigmente je nach Einfallsrichtung des Lichts unterschiedliche Charakteristika aufweisen und beispielsweise bereits bei geringfügig unterschiedlichen Betrachtungswinkeln andere Farben oder andere Helligkeiten aufweisen können.
Zum Einsatz kommen weiterhin unter anderem Lacke mit Interferenzpigmenten, die insbesondere beim Betrachten größerer Oberflächenbereiche Farbverläufe mit mehr oder weniger genau spezifizierten Farbumschlagswinkeln (Flop) hervorrufen, wobei mitunter stark unterschiedliche Farbeindrücke erzielt werden können, wodurch dann auch die lackierten Flächen insgesamt unterschiedlich hell bzw. unterschiedlich farbig erscheinen.
Diese Effekte und unterschiedliche Wahrnehmungen von Oberflächen, die z. B. aus verschiedener Dichte, Verteilung und Zusammensetzungen von Lackzusätzen, wie Flakes oder Effektpigmenten herrühren, können mit Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht detektiert werden, da die entsprechenden Detektoren jeweils nur Informationen über die Summenintensität des von verschiedenen Orten der Messfläche auf sie einfallenden Lichtes geben, d. h. eine Intensitäts-Integration ohne Ortsauflösung vornehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits solche Veränderungen auflösen zu können, welche durch eine unterschiedliche Betrachtung der Lackierung unter beispielsweise leicht unterschiedlichen Raumwinkeln entstehen, dabei jedoch andererseits auch eine Beobachtung unter Winkeln, die erheblich voneinander abweichen, durchführen zu können.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung optischer Oberflächeneigenschaften weist wenigstens eine erste Strahlungseinrichtung auf, welche unter wenigstens einem ersten vorgegebenen Raumwinkel Strahlung auf die zu untersuchende Oberfläche aussendet. Daneben ist wenigstens eine erste Detektionseinrichtung zur Aufnahme der auf die Oberfläche ausgesandten und von dieser zurückgestrahlten Strahlung vorgesehen, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt und unter wenigstens einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche angeordnet ist.
Dabei ist wenigstens ein Raumwinkel, unter dem die Strahlungseinrichtung und/oder die Detektionseinrichtung angeordnet sind, veränderbar. Erfindungsgemäß sind die Strahlungseinrichung und die Detektionseinrichtung in einem Raum angeordnet, der wenigstens teilweise licht- bzw. strahlungsreflektierende Eigenschaften aufweist.
Unter einem Raum wird ein im wesentlichen abgeschlossenes Volumenelement verstanden. Bevorzugt handelt es sich um den im wesentlichen über der zu untersuchenden Oberfläche angeordneten Raum.
Unter einem Raum mit lichtreflektierenden Eigenschaften wird verstanden, dass der Raum in wenigstens einem Abschnitt, bevorzugt einem Abschnitt an seiner Innenoberfläche lichtreflektierende Eigenschaften aufweist.
Bevorzugt weist der Raum im wesentlichen auf seiner ganzen Innenoberfläche, dh. der Oberfläche, welche der zu untersuchenden Oberfläche zugewandt ist, lichtreflektierende Eigenschaften auf. Bei dem Raum handelt es sich bevorzugt um eine integrierende Kugel oder ein integrierendes Kugelsegment, welches auch als Ulbricht'sche Kugel bezeichnet wird. Bevorzugt weist auch der Abschnitt des Raumes, der im wesentlichen parallel zu der zu untersuchenden Oberfläche angeordnet ist, licht- bzw. strahlungsreflektierende Eigenschaften auf.
Unter einer Anordnung der Strahlungs- bzw. Detektionseinrichtung im Raum wird verstanden, dass die jeweiligen Einrichtungen selbst zwar nicht notwendigerweise in dem Raum angeordnet sein müssen, aber jedenfalls die Strahlungseinrichtung Strahlung in den Raum richtet und die Detektionseinrichtung aus dem Raum stammende Strahlung detektiert. So könnten beispielsweise die Einrichtungen oberhalb des Raumes angeordnet sein, und im Raum Öffnungen angeordnet sein, durch welche hindurch die Strahlung von der Strahlungseinrichtung in den Raum bzw. aus dem Raum heraus auf die Detektionseinrichtung gelangt.
Auf diese Weise wird erreicht, dass unter vorgegebenen Bedingungen nicht kollimiertes, bzw. ungerichtetes Licht erzeugt wird, um die Eigenschaften der Oberfläche auch unter Bestrahlung mit im wesentlichen diffusen Licht charakterisieren zu können. Dabei konnte in aufwendigen Untersuchungen gezeigt werden, dass auch diese Erzeugung von ungerichtetem Licht diejenigen Messergebnisse, welche bei der Messung mit gerichteter Strahlung erreicht werden, nicht wesentlich verfälscht, dass also eine Kombination verschiedener Messverfahren möglich ist.
Unter einer Strahlungseinrichtung wird eine Strahlungs- bzw. Lichtquelle verstanden, insbesondere, aber nicht ausschließlich, in Form von Leuchtdioden und/oder Laserdioden, Glühlampen, Halogenlampen und dergleichen. Auch eine Anordnung mehrerer Lichtquellen, beispielsweise mehrerer Leuchtdioden mit unterschiedlichen Emissionsspektren, wird als Strahlungseinrichtung aufgefasst.
Unter einem Raumwinkel wird in Abgrenzung zum mathematischen Raumwinkelbegriff im Rahmen dieser Erfindung ein Tupel aus Teilraumwinkeln verstanden. Dabei bezeichnet die erste Komponente des Raumwinkels, d. h., der erste Teilraumwinkel α, den Winkel der Projektion einer durch eine im Ursprung eines kartesischen Koordinatensystems beginnenden Halbgeraden definierten Raumrichtung auf die x-/z-Ebene gegenüber der positiven z-Achse.
Ferner bezeichnet die zweite Komponente des Raumwinkels, d. h., der zweite Teilraumwinkel β den Winkel der Projektion der genannten Halbgeraden auf die y-/z-Ebene gegenüber der positiven z-Achse. Das Koordinatensystem ist dabei so orientiert, dass die Messfläche bzw. zumindest Teile der Messfläche in der x-/y-Ebene liegen.
Der Raumwinkel ist damit geeignet, die Ausrichtung der Strahlungs- bzw. Detektionseinrichtung gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche eindeutig zu charakterisieren. Die geometrische Orientierung der Raumwinkel wird nochmals im Rahmen der Figurenbeschreibung dargestellt. Unter einem Raumwinkel von (0°, 0°) wird ein Raumwinkel verstanden, bei welchem sich die Strahlungs- oder Detektionseinrichtung derart über der zu untersuchenden Oberfläche befindet, dass die von der beispielsweise Strahlungseinrichtung ausgesandte Strahlung im Wesentlichen senkrecht auf die zu untersuchende Oberfläche trifft.
Unter einer Detektionseinrichtung wird jede Einrichtung verstanden, welche in der Lage ist, wenigstens einen Parameter des auf sie eintreffenden Lichtes zu detektieren und ein diesem Parameter entsprechendes Signal auszugeben. Dabei fallen unter den Begriff Detektionseinrichtung sowohl Fotosensoren, Fotozellen und Fotodetektoren als auch beispielsweise Kameras, CCD-Chips und dergleichen.
Unter einem veränderbaren Winkel einer Einrichtung wird verstanden, dass die Einrichtung nicht beispielsweise mechanisch fest angeordnet ist, sondern durch äußere Maßnahmen, wie beispielsweise durch den Einsatz von Motoren in gebogenen Schienen, verschiebbare oder drehbare Lagerung und dergleichen, geändert werden kann.
Auch ist es möglich, dass nur ein Teilraumwinkel entweder der Strahlungseinrichtung oder der Detektionseinrichtung geändert wird, und der jeweils andere Teilraumwinkel unverändert bleibt.
Bevorzugt weist die erste Detektionseinrichtung ein bevorzugt flächiges Bildaufnahmeelement auf, welches die ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt. Dieses flächige Element kann beispielsweise ein CCD-Chip sein, der die auf ihn auftreffende Strahlung ortsaufgelöst untersuchen kann. Durch diese ortsaufgelöste Untersuchung ist es möglich, die Effekte – insbesondere spektrale Effekte – zu untersuchen, welche durch die einzelnen Pigmente bzw. Flakes erzeugt werden.
Im Gegensatz hierzu würde ein flächiger Detektor ohne Ortsauflösung lediglich durch Integration der Intensität der Strahlung, welche auf jeden einzelnen Punkt der Detektorfläche auf die Fläche auftrifft, die Summenintensität der auf ihn auftreffenden Strahlung ermitteln, und daher keine Information über ihren jeweiligen Ursprung liefern.
Um zu erreichen, dass auch solche Effekte berücksichtigt werden, welche durch unterschiedliche Lichteinstrahlung bzw. Lichteinstrahlung der unterschiedlichen Raumwinkel hervorgerufen werden, ist es denkbar, mehrere Lichtquellen vorzusehen, welche unter unterschiedlichen Raumwinkeln auf die Oberfläche einstrahlen. Es ist jedoch auch möglich, eine Strahlungseinrichtung zunächst unter einem ersten vorgegebenen Raumwinkel anzuordnen, dann eine Messung durch Einstrahlung des Lichts auf die Oberfläche durchzuführen, um dann diesen Raumwinkel zu ändern und erneut eine Messung durchzuführen.
Ferner ist es auch möglich, die Effekte dadurch zu charakterisieren, dass anstelle mehrerer Strahlungseinrichtungen mehrere Detektionseinrichtungen vorgesehen werden, welche eine Detektion unter unterschiedlichen Raumwinkeln erlauben. Auch hier ist es alternativ möglich und wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Detektionseinrichtung zunächst unter einem ersten vorgegebenen Raumwinkel anzuordnen, eine Messung durchzuführen und in weiteren Schritten den Raumwinkel zu verändern, um eine oder mehrere weitere Messungen durchzuführen.
Ferner ist es auch möglich, eine Kombination vorzusehen, das heißt, mehrere Strahlungseinrichtungen und mehrere Detektionseinrichtungen. Daneben ist es auch denkbar, im Rahmen einer Messung sowohl den Raumwinkel, unter welchem die Strahlungseinrichtung angeordnet ist, als auch den Raumwinkel, unter welchem die Detektionseinrichtung angeordnet ist, zu verändern.
Ferner können auch mehrere Strahlungs- und Detektionseinrichtungen vorgesehen sein, deren jeweilige Raumwinkel wenigstens teilweise veränderbar sind.
Bevorzugt ist der erste Teilraumwinkel, unter dem die erste Strahlungseinrichtung gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche angeordnet ist, veränderbar. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Teilraumwinkel der ersten Detektionseinrichtung, die gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche angeordnet ist, veränderbar.
Dabei sind bevorzugt die erste und die zweite Detektionseinrichtung unter im Wesentlichen dem gleichen zweiten Teilraumwinkel angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform können die erste Strahlungseinrichtung und/oder die erste Detektionseinrichtung im Wesentlichen entlang eines Halbkreises über der zu untersuchenden Oberfläche bewegt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Teilraumwinkel in einem Bereich von bis 0° bis 360°, bevorzugt von 0° bis 180°, veränderbar. Die Veränderung im Bereich von 0° bis 360° erlaubt es, die jeweilige Strahlungs- und/oder Detektionseinrichtung im Wesentlichen vollständig um die zu untersuchende Oberfläche herumzuführen und auf diese Weise auch im Durchlichtverfahren messen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, um wenigstens einen Raumwinkel für eine Strahlungs- und/oder Detektionseinrichtung in einem vorgegebenen Bereich anzusteuern.
Dabei ist es beispielsweise möglich, den ersten Teilraumwinkel der ersten Strahlungseinrichtung in vorgegebenen Intervallen zu ändern, beispielsweise in Ein-Grad-Schritten. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Messung, beispielsweise in einem vorgegebenen Intervall von 0° bis 180°, möglich.
Auf die gleiche Weise kann auch der entsprechende erste Teilraumwinkel der ersten Detektionseinrichtung geändert werden. Ferner ist es auch möglich, sowohl die entsprechenden Raumwinkel für die Strahlungseinrichtung als auch für die Detektionseinrichtung in vorgegebenen Intervallen zu ändern. Dabei kann beispielsweise ein optisches Abtasten in der Weise durchgeführt werden, dass die Strahlungseinrichtung oder die Detektionseinrichtung kontinuierlich in einem vorgegebenen Winkelbereich, beispielsweise von 0° bis 180°, aber auch von 0° bis 360°, geändert werden.
Ferner kann die Steuerungseinrichtung so ausgeführt sein, dass vorgegebene Raumwinkel durch den Benutzer eingestellt werden und diese dann angefahren werden können. So kann beispielsweise durch den Benutzer ein vorgegebenes Raumwinkelpaar (α₁; β₁) und (α₂; β₂) eingegeben werden und auf diese Weise bewirkt werden, dass die erste Strahlungseinrichtung und die erste Detektionseinrichtung genau definierte Positionen gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche einnehmen.
Auch eine Ansteuerung der entsprechenden zweiten Teilraumwinkel β₁ und β₂ ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung so ausgelegt, dass die erste Steuerungseinrichtung sowie die erste Detektionseinrichtung fest vorprogrammierte Winkel nacheinander anfahren, um einen kompletten Messzyklus durchzuführen. So kann beispielsweise die erste Strahlungseinrichtung nacheinander auf die Winkel α₁ = 30°, 60°, 90°, 120°, 150° und 170° eingestellt werden. Selbstverständlich können auch beliebige andere Winkel vorprogrammiert werden. Auch die Detektionseinrichtung kann in ähnlicher Weise programmiert werden.
Bevorzugt ist es auch möglich, einen oder beide Teilraumwinkel in kleinen, beispielsweise 1°-Schritten, zu ändern. Auf diese Weise kann die Plastizität der Effektpigmente durch Kleinwinkeländerung untersucht werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel sind mehrere Strahlungseinrichtungen und/oder mehrere Detektionseinrichtungen vorgesehen. Wie unten erläutert wird, ist es bei einigen Messvarianten hilfreich, die Oberfläche durch zwei oder mehr Strahlungseinrichtungen gleichzeitig beleuchten zu lassen. Auch in diesem Fall ist es möglich, mehrere Strahlungseinrichtungen und/oder mehrere Detektionseinrichtungen durch die Steuerungseinrichtung anzusteuern und für jede einzelne jede beliebige Winkelposition zu ermöglichen. Auf diese Weise können spezielle Beleuchtungen realisiert werden und/oder die Messung schneller durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine Strahlungseinrichtung und/oder wenigstens eine Detektionseinrichtung auf wenigstens einer Führungseinrichtung angeordnet, welche eine Veränderung der Lage der Strahlungseinrichtung und/oder der Detektionseinrichtung entlang einem vorgegebenen Pfad erlaubt. Bei dieser Führungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine im Wesentlichen kreisförmige Schiene handeln, entlang derer die jeweilige Strahlungseinrichtung oder Detektionseinrichtung im Wesentlichen halbkreisartig um die zu untersuchende Oberfläche geführt wird.
Daneben kann es sich bei der Führungseinrichtung um einen Arm handeln, an dessen Ende die Strahlungs- oder Detektionseinrichtung angeordnet ist, und der auf diese weise ein Führen dieser Detektionseinrichtung auf einem vorgegebenen Pfad erlaubt. Auch andere als im Wesentlichen kreisförmige Ausgestaltungen der Führungseinrichtungen sind denkbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Führungseinrichtung so gestaltet, dass die Raumwinkel, unter denen die Strahlungseinrichtungen angeordnet sind, und die Raumwinkel, unter denen die Detektionseinrichtungen angeordnet sind, im Wesentlichen voneinander unabhängig verändert werden können. Dies bedeutet, dass die Führungseinrichtung so gestaltet ist, dass die Strahlungseinrichtung und die Detektionseinrichtung auch aneinander vorbeigeführt werden können, so beispielsweise, wenn. die Strahlungseinrichtung im Winkel α₁ = 30° in einen Winkel von α₁ = 120° übergeht, während die Detektionseinrichtung von einem Raumwinkel α₂ = 120° in einen Raumwinkel α₂ = 30° übergeht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine weitere Strahlungseinrichtung oder wenigstens eine weitere Detektionseinrichtung vorgesehen, welche unter wenigstens einem dritten vorgegebenen Raumwinkel Strahlung auf die zu untersuchende Oberfläche aussendet oder die auf die Oberfläche ausgesandte und von dieser zurückgestrahlte Strahlung detektiert. Wie bereits oben ausgeführt, ist es für manche Messvarianten bedeutsam, gleichzeitig unter mehreren Raumwinkeln Strahlung auf die zu untersuchende Oberfläche auszusenden. Der dritte Raumwinkel ist bei einer bevorzugten Ausführungsform veränderbar.
Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung optischer Oberflächeneigenschaften weist wenigstens eine erste Strahlungseinrichtung auf, welche unter wenigstens einem ersten vorgegebenen Raumwinkel Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche aussendet. Daneben ist wenigstens eine erste Detektionseinrichtung zur Aufnahme der wenigstens auf einen Teil der Oberfläche ausgesandten und von dieser zurückgestrahlten Strahlung vorgesehen, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt und unter wenigstens einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet ist. Danach ist wenigstens eine weitere Strahlungseinrichtung vorgesehen.
Die Strahlungseinrichtungen und die Detektionseinrichtung sind dabei in einem Raum angeordnet, der wenigstens teilweise lichtreflektierende Eigenschaften aufweist.
Bevorzugt sendet die weitere Strahlungseinrichtung gerichtete Strahlung aus. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sendet die weitere Strahlungseinrichtung diffuse Strahlung aus.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Strahlungseinrichtungen sowie die Detektionseinrichtungen in einem gemeinsamen, im Wesentlichen strahlungsundurchlässigen Gehäuse untergebracht, welches eine Öffnung aufweist, durch welche die Strahlung auf die zu untersuchende Oberfläche geleitet wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auf die einzelnen Detektionseinrichtungen im Wesentlichen nur dasjenige Licht gelangt, welches von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche wenigstens zeitweise gleichzeitig von wenigstens zwei Strahlungseinrichtungen bestrahlt. Bevorzugt ist es daher möglich, die Oberfläche nur durch die erste oder nur durch die zweite oder durch beide Strahlungseinrichtungen gleichzeitig zu bestrahlen. Falls in einer weiteren Ausführungsform mehr als zwei Strahlungseinrichtungen vorgesehen sind, ist es möglich, nur einzelne oder beliebige Kombinationen dieser mehreren Strahlungseinrichtungen – oder auch alle – zu aktivieren.
Auf diese Weise können für die zu untersuchende Oberfläche unterschiedliche Ergebnisse gewonnen werden, beispielsweise für Informationen über das Verhalten der Oberfläche, falls nur unter einem vorgegebenen Winkel eingestrahlt wird, sowie weitere Informationen, falls unter mehreren Winkeln gleichzeitig eingestrahlt wird. Dadurch ist beispielsweise eine Annäherung an diffuses Tageslicht oder eine Charakterisierung von Glanzeffekten möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Detektionseinrichtung aus einer Gruppe von Detektionseinrichtungen ausgewählt, welche Fotozellen, Fotoelemente, Fotodioden und dergleichen enthält. Diese Elemente erlauben, wie oben dargestellt, keine ortsaufgelöste Untersuchung der Strahlung, sondern lediglich eine Untersuchung der Strahlungsintensität und der spektralen Charakteristitik.
Zur Auflösung der spektralen Charakteristik wird als Strahlungseinrichtung bevorzugt eine Vielzahl von LCDs verwendet, die im wesentlichen das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts abdecken. Auf diese Weise wird eine spektrale Auflösung der Empfangseinrichtung bzw. Detektionseinrichtung erreicht. Umgekehrt ist es auch möglich, im Strahlengang nach der zu untersuchenden Oberfläche frequenzselektive Elemente, wie beispielsweise optische Gitter, einzusetzen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist auch die erste Detektionseinrichtung, welche eine ortsaufgelöste Untersuchung der Strahlung erlaubt, Mittel auf, um die Gesamtintensität der auf sie auftreffenden Strahlung zu ermitteln. Dies kann insbesondere, aber nicht ausschließlich, über eine Integration der auf die einzelnen Fotozellen eines CCD-Chips auftreffenden Intensitäten erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Detektionseinrichtung unter einem ersten Teilraumwinkel von im Wesentlichen 0° über der Oberfläche angeordnet. Bevorzugt ist die erste Detektionseinrichtung auch unter einem zweiten Teilraumwinkel von 0° über der Oberfläche angeordnet, was – wie oben ausgeführt – bedeutet, dass sie bevorzugt diejenige Strahlung detektiert, welche von der zu untersuchenden Oberfläche in im Wesentlichen senkrechter Richtung ausgestrahlt wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Strahlungseinrichtung unter einem ersten Teilraumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet, welcher aus einer Gruppe von Winkeln ausgewählt ist, welche – 45°, – 15° und + 75° enthält. Bevorzugt beträgt dabei der zweite Teilraumwinkel 0°.
Die jeweiligen Winkelangaben verstehen sich insofern als ungefähre Angaben, als beispielsweise unter einem Winkel von 45° auch solche Winkel verstanden werden, welche innerhalb einer Toleranz von +/– 5° liegen, d. h. Winkel zwischen 40° und 50°.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Strahlungseinrichtungen unter vorgegebenen Raumwinkeln angeordnet. Dabei werden bevorzugt erste Teilraumwinkel von – 15°, – 45° sowie + 45° und + 75° verwendet. Umgekehrt ist es auch möglich, eine Strahlungsquelle zu verwenden und die jeweiligen Detektionseinrichtungen unter vorgegebenen ersten Teilraumwinkeln einzusetzen, wie insbesondere, aber nicht ausschließlich, – 75°, – 65°, – 45°, – 15° oder 20°. Selbstverständlich können auch andere Detektions- bzw. Einstrahlwinkel gewählt werden. Die angegebenen Größen richten sich jedoch nach teilweise vorgegebenen Normen. Dabei wurden jedoch bislang im Stand der Technik keine großen ersten Teilraumwinkel, d. h. Raumwinkel, welche vergleichsweise nahe bei (α = – 90°) oder (α = + 90°) liegen, verwendet. Die Verwendung derartiger Teilraumwinkel erlaubt eine günstigere Charakterisierung von Pigmenten bzw. deren Verteilung auf der Oberfläche. Bevorzugt wird wenigstens eine Detektionseinrichtung unter einem derartigen ersten Teilraumwinkel, der dem Betrage nach größer als (70°, β₂) und bevorzugt größer als (75°, β₂) ist, angeordnet.
Bevorzugt werden der erste und der zweite Raumwinkel so gewählt, dass sich eine hohe Differenz bezüglich des ersten Teilraumwinkels ergibt, bevorzugt sich eine Differenz von mehr als 100° ergibt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auch wenigstens eine Detektionseinrichtung unter einem dem Betrag nach kleinen ersten Teilraumwinkel angeordnet, bevorzugt einem Winkel, der dem Betrag nach kleiner als (30°, β) und, besonders bevorzugt, kleiner oder gleich (60°, β) ist. Die Verwendung derartiger kleiner Teilraumwinkel erlaubt eine günstige Charakterisierung von Pigmenten, welche eine hohe Farbverschiebung aufweisen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sendet wenigstens eine Strahlungseinrichtung ungerichtete bzw. diffuse Strahlung aus.
Bevorzugt werden der erste und der zweite Raumwinkel so gewählt, dass sich eine niedrige Differenz bezüglich des ersten Teilraumwinkels ergibt, bevorzugt sich eine Differenz von weniger als 50° ergibt.
Unter gerichteter Strahlung wird solche Strahlung verstanden, bei welcher das Licht unter einer im Wesentlichen vorgegebenen Richtung bzw. einem vorgegebenen Raumwinkel auf die zu untersuchende Oberfläche trifft. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sendet wenigstens eine Strahlungseinrichtung gerichtete Strahlung aus (d. h. Strahlungsbündel, die eine definierte, z.T. genormte Apertur aufweisen).
Unter nicht gerichteter Strahlung wird Strahlung verstanden, welche unter unterschiedlichen Raumwinkeln, beispielweise nach Mehrfachreflektion an der inneren Gehäuseoberfläche, auf die zu untersuchende Oberfläche trifft. Dies kann insbesondere, aber nicht ausschließlich, durch die Verwendung von Streu- und Mattscheiben erreicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Strahlungseinrichtungen im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens angeordnet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es auch möglich, mehrere Detektionseinrichtungen im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens anzuordnen bzw. mehrere Strahlungs- und Detektionseinrichtungen im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens anzuordnen. Auf diese Weise wird erreicht, dass die betreffenden Strahlungs- und/oder Detektionseinrichtungen im Wesentlichen unter dem gleichen zweiten Teilraumwinkel, bzw. in einer Ebene angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt dieser zweite Teilraumwinkel, unter welchem die betreffenden Strahlungs- und Detektionseinrichtungen angeordnet sind, im Wesentlichen 0°.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Mittel vorgesehen, die erlauben, dass sowohl eine erste Detektionseinrichtung als auch eine zweite Detektionseinrichtung Strahlung unter dem gleichen vorgegebenen Raumwinkel detektieren können. Bei diesen Mitteln kann es sich beispielsweise um Strahlteiler handeln, welche bewirken, dass ein bestimmter Anteil der Strahlung auf die erste Detektionseinrichtung gelangt und ein weiterer Anteil auf die zweite Detektionseinrichtung. Dabei erlaubt bevorzugt die erste Detektionseinrichtung eine ortsdifferenzierende Analyse der Strahlung und die zweite Detektionseinrichtung eine ortsintegrale Intensitätsuntersuchung.
Es sind jedoch auch weitere Mittel möglich, wie beispielweise teildurchlässige Spiegel, Polarisatoren und dergleichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Strahlungseinrichtungen vorgesehen, welche untereinander einen vorgegebenen im Wesentlichen konstanten Winkelabstand aufweisen. Dabei ist diese Vielzahl bevorzugt unter einem gleichen zweiten Teilraumwinkel, jedoch unterschiedlichen ersten Teilraumwinkel, angeordnet. Der Winkelabstand ergibt sich in diesem Fall aus der Differenz des ersten Teilraumwinkels einer Strahlungseinrichtung mit demjenigen einer benachbarten Strahlungseinrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Vielzahl von Strahlungseinrichtungen unter sowohl unterschiedlichen ersten Teilraumwinkeln als auch unterschiedlichen zweiten Teilraumwinkeln angeordnet. Desgleichen kann auch eine Vielzahl von Detektionseinrichtungen unter unterschiedlichen ersten und/oder zweiten Teilraumwinkeln angeordnet sein, sowie sowohl eine Vielzahl von Strahlungseinrichtungen als auch eine Vielzahl von Detektionseinrichtungen, welche sich jeweils hinsichtlich ihrer ersten und/oder zweiten Teilraumwinkel unterscheiden.
Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Untersuchung optischer Eigenschaften von Oberflächen gerichtet. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Strahlung unter wenigstens einem ersten vorgegebenen Raumwinkel (α₁; β₁) auf eine zu untersuchende Oberfläche ausgesandt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit wenigstens einer ersten Detektionseinrichtung unter wenigstens einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel (α₂; β₂) detektiert, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird wenigstens der Raumwinkel (α₂; β₂), in welchem die wenigstens eine Detektionseinrichtung angeordnet ist, in den Raumwinkel (α₂' ; β₂') geändert.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfene Strahlung der ersten Detektionseinrichtung unter dem zweiten geänderten Raumwinkel (α₂' ; β₂') detektiert.
Bevorzugt ist es möglich, während eines Messzyklus mehrere Änderungen des Raumwinkels und mehrere daran anschließende Detektionen der zu untersuchenden Strahlung vorzunehmen. Dabei kann bevorzugt diese Änderung auch in vorgegebenen Schritten – beispielsweise in Ein-Grad-Schritten oder dergleichen – erfolgen.
Ferner ist es auch möglich, die Messung nicht abgestuft in Ein-Grad-Schritten durchzuführen, sondern kontinuierlich, das heißt, indem ein vorgegebener Winkelbereich, beispielsweise 20° > α₂ > 50° abgetastet wird und das jeweilige zurückgeworfene Licht kontinuierlich detektiert wird. Auf diese Weise kann eine kontinuierliche Charakteristik der Oberfläche aufgenommen werden.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Verfahrensschritt die erste Strahlung unter wenigstens einem ersten vorgegebenen Raumwinkel (α₁; β₁) auf eine zu untersuchende Oberfläche gerichtet.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit wenigstens einer ersten Detektionseinrichtung unter wenigstens einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel (α₂; β₂) detektiert, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Raumwinkel (α₁; β₁) der wenigstens einen Strahlungseinrichtung in einen Raumwinkel (α₁'; β₁') geändert. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die erste Strahlung unter dem geänderten Raumwinkel (α₁'; β₁') auf die zu untersuchende Oberfläche gerichtet.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit der ersten Detektionseinrichtung unter den zweiten vorgegebenen Raumwinkel (α₂; β₂) detektiert.
Bevorzugt wird auch bei diesem Verfahren der jeweilige erste Teilraumwinkel α₁bzw. α₂ häufiger geändert und im Anschluss an die Änderung die jeweilige Strahlung detektiert. Bevorzugt ist es auch möglich, die obengenannten Verfahren zu kombinieren, das heißt, sowohl den Raumwinkel, unter welchem die Strahlungseinrichtung gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, als auch den Raumwinkel, unter welchem die Detektionseinrichtung gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, kontinuierlich oder schrittweise zu ändern.
Durch diese Änderungen ist es möglich, jeden beliebigen Winkelabstand sowie im Wesentlichen unter allen möglichen Einfalls- und Ausfallswinkeln zu detektieren.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Strahlung unter einem ersten vorgegebenen Teilraumwinkel auf eine zu untersuchende Oberfläche gerichtet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine zweite Strahlung unter einem dritten vorgegebenen Raumwinkel auf die zu untersuchende Oberfläche gerichtet und in einem weiteren Verfahrensschritt die von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit einer ersten Detektionseinrichtung unter einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel detektiert, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt.
Bevorzugt erfolgt die Bestrahlung mit der ersten Strahlung und zweiten Strahlung wenigstens zeitweise gleichzeitig.
Dabei wird in einem Verfahrensschritt eine erste Strahlung unter einem ersten vorgegebenen Teilraumwinkel auf eine zu untersuchende Oberfläche ausgesandt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit einer ersten Detektionseinrichtung unter einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel detektiert, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit einer zweiten Detektionseinrichtung unter einem dritten vorgegebenen Raumwinkel detektiert.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Strahlung unter einem ersten vorgegebenen Teilraumwinkel auf eine zu untersuchende Oberfläche gerichtet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine zweite Strahlung unter einem dritten vorgegebenen Raumwinkel auf die zu untersuchende Oberfläche gerichtet und in einem weiteren Verfahrensschritt die von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfene Strahlung mit einer ersten Detektionseinrichtung unter einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel detektiert, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt.
Unter einer Änderung eines ersten vorgegebenen Raumwinkels wird verstanden, dass wenigstens der erste oder der zweite Teilraumwinkel geändert wird. Es ist daher auch möglich, den ersten Teilraumwinkel unter Beibehaltung des zweiten Teilraumwinkels zu ändern bzw. nur den zweiten Teilraumwinkel unter Beibehaltung des ersten Teilraumwinkels zu ändern. Ferner ist es auch möglich, beide Teilraumwinkel zu ändern.
Bevorzugt sind bei den erfindungsgemäßen Verfahren die Strahlungseinrichung und die Detektionseinrichtung in einem Raum angeordnet, der wenigstens teilweise lichtreflektierende Eigenschaften aufweist.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform;
3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform;
4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung von Oberflächen;
5 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 4 unter Hinzuziehung einer weiteren Meßmethode;
6 eine Detailansicht aus 4;
7 eine Schnittansicht der Vorrichtung aus 4;
8a eine Darstellung eines durch die Vorrichtung aus 4 gewonnenen Messergebnisses;
8b eine weitere Darstellung eines durch die Vorrichtung aus 4 gewonnenen Messergebnisses; und
8c eine Darstellung eines durch die Vorrichtung aus 4 gewonnenen Messergebnisses.
1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese weist eine Strahlungseinrichtung 15 auf, die unter einem vorgegebenen Raumwinkel gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche 3 angeordnet ist. Des Weiteren ist eine Detektionseinrichtung 7 vorgesehen, die ebenfalls in einem vorgegebenen Raumwinkel gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche 3 angeordnet ist. Der Pfeil P1 deutet das auf die Oberfläche 3 gerichtete Licht an, und der Pfeil P4 das von dieser Oberfläche 3 zurückgeworfene und damit von der Detektionseinrichtung 7 detektierte Licht.
Die Strahlungseinrichtung 15 ist unter einem vorgegebenen ersten Teilraumwinkel α₁ angeordnet. Die Detektionseinrichtung 7 ist in der gezeigten Darstellung unter einem Teilraumwinkel α₂ = 0° angeordnet. Die jeweiligen Teilraumwinkel β₁ und β₂ der Strahlungseinrichtung 15 bzw. der Detektionseinrichtung 7 sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls 0°. Hiervon abweichende Winkel würden eine Drehung um die Achse x bedeuten, das heißt eine Drehung aus der Blattebene heraus.
Der Winkel α₁ ist, wie oben ausgeführt, einstellbar. Zu diesem Zweck bewegt sich die Strahlungseinrichtung 15 entlang einer in dieser Ausführungsform im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildeten Führungseinrichtung 51 mittels einer Verschiebeeinrichtung 56. Damit kann die Strahlungseinrichtung 15 sämtliche Winkel von (– 90°; 0°) bis (+ 90°; 0°) gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche 3 einnehmen.
Auch die Detektionseinrichtung 7 wird entlang einer hier im Wesentlichen kreisförmigen Führungseinrichtung 52 mittels einer Verschiebeeinrichtung 57 geführt. Dabei kann sich auch die Detektionseinrichtung 7 in Winkelbereichen von (– 90°; 0°) bis (+ 90°; 0°) gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche 3 bewegen.
Bevorzugt ist es auch möglich, den jeweiligen Teilraumwinkel β zu ändern. Auf diese Weise könnte sowohl die Strahlungs- und die Detektionseinrichtung unter demselben Winkel α (jedoch unterschiedlichem Winkel β) angeordnet werden.
Durch die Anordnungen der Führungseinrichtung 51, 52 ist es auch möglich, dass sich die Strahlungseinrichtung 15 und die Detektionseinrichtung 7 aneinander vorbeibewegen, dass also sowohl die Strahlungseinrichtung 15 einen kleineren ersten Teilraumwinkel einnehmen kann als die Detektionseinrichtung 7, wie auch umgekehrt die Detektionseinrichtung 7 einen kleineren ersten Teilraumwinkel einnehmen kann als die Strahlungseinrichtung 15. Zur Durchführung einer Messung kann beispielsweise die Strahlungseinrichtung 15 zuerst an der in 1 gezeigten Position angeordnet werden, dann kann bei dieser Position eine Messung durchgeführt werden. In einem weiteren Schritt kann die Detektionseinrichtung 7 an die durch den gestrichelten Umriss gezeigte zweite Position bewegt werden und entlang des Pfeils P2 erneut auf die Oberfläche 3 eingestrahlt werden, um eine weitere Messung durchzuführen.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist hier eine weitere Detektionseinrichtung 13 sowie eine weitere Strahlungseinrichtung 19 vorgesehen. Auch diese Strahlungs- und Detektionseinrichtungen sind hinsichtlich ihres Raumwinkels gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche 3 veränderbar, weshalb zumindest bei dieser Ausführungsform die Führungseinrichtungen 51, 52 im Wesentlichen kreisförmig um die zu untersuchende Oberfläche angeordnet sind, das heißt, die einzelnen Strahlungs- 15, 19 und Detektionseinrichtungen 7, 13 können im Wesentlichen um einen Winkel von insgesamt 360° um die zu untersuchende Oberfläche 3 gedreht werden. Auf diese Weise werden, wenn die Strahlungseinrichtungen 15, 19 unterhalb der zu untersuchenden Oberfläche 7 angeordnet sind, Messungen im Durchlichtverfahren möglich.
Anstelle der hier gezeigten Führungseinrichtungen 51, 52 ist es auch möglich, einzelne oder mehrere Strahlungs- oder Detektionseinrichtungen auf beweglichen Armen vorzusehen, die auf diese Weise eine Einstellung der jeweiligen Einstrahl- und Detektionswinkel erlauben. Auch ist es für die Strahlungseinrichtung 15, 19 denkbar, diese in anderen Positionen – insbesondere im Inneren der Führungseinrichtungen 51, 52 – vorzusehen, wie durch das Bezugszeichen 61 dargestellt. In diesem Falle können an der Innenoberfläche eines beispielsweise halbkugelförmigen Gehäuses Spiegel 62 angebracht werden, welche die Strahlung entsprechend auf die zu untersuchende Oberfläche 3 richten.
Genauer gesagt, kann eine Vielzahl von Spiegeln 62, 62a etc. unter vorgegebenen Winkeln angeordnet sein und die Strahlungseinrichtung 61 kann in diesem Fall drehbar gelagert sein.
Das Bezugszeichen 63 bezieht sich auf eine Detektionseinrichtung, welche keine Ortsauflösung erlaubt, wie insbesondere, aber nicht ausschließlich, einen Sensor.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist lediglich die Detektionseinrichtung 7 drehbeweglich angeordnet. Anstelle einer Strahlungseinrichtung ist hier eine Vielzahl von Strahlungseinrichtungen 54a, 54b vorgesehen, die bevorzugt gleichmäßig über die Innenoberfläche des Gehäuses angeordnet sind. Dabei kann es sich bei diesen Strahlungseinrichtungen 54a, 54b etc. um einzelne Lichtleiter bzw. einzelne kleine LED-Module handeln.
Bevorzugt sind die einzelnen LED-Module 54a, 54b etc. getrennt zu- und abschaltbar, da mittels einer Steuerungseinrichtung jeweils bevorzugt einzelne Lichtwellen zu- oder abgeschaltet werden. Bevorzugt kommen bei dieser Ausführungsform Glasfasern zum Einsatz.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es auch möglich, die Detektionseinrichtung 7 als flächiges Element bevorzugt entlang der im Wesentlichen kompletten Führungseinrichtung 51, 52 anzuordnen.
Neben den in 3 gezeigten Lichtquellen 54a, 54b etc. kann noch eine weitere Strahlungsquelle vorgesehen sein, welche diffuses Licht aussendet. Zu diesem Zweck können z. B. Mattglasscheiben, Streuscheiben oder ähnliches verwendet werden.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung optischer Oberflächen 3. Dabei sind in den 4 und 5 Führungseinrichtungen nicht dargestellt. In einer Ausführungsform der Erfindung werden alle Strahlungs- und Detektionseinrichtungen ortsfest angeordnet, das heißt auf die Veränderbarkeit der Raumwinkel verzichtet. Diese Vorrichtung weist ein Gehäuse 21 auf, welches im Inneren einen Hohlraum 12 aufweist.
Der Hohlraum ist hier halbkreisförmig bzw. in dreidimensionaler Betrachtung als Halbkugel bzw. Halbkugelsegment ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, für diesen Hohlraum andere Strukturen vorzusehen. Die Innenoberfläche 71 des Hohlraums weist wenigstens abschnittsweise strahlungs- bzw. lichtreflektierende Eigenschaften auf. Bevorzugt weist, wie oben dargestellt, die gesamte Innenoberfläche strahlungs- bzw. lichtreflektierende Eigenschaften auf. Daneben weist bevorzugt auch die Grundfläche 72 strahlungs- bzw. lichtreflektierende Eigenschaften auf.
Das Gehäuse weist an seiner Unterseite eine Öffnung 8 auf, unter welcher die zu untersuchende Oberfläche 3 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 15 bezieht sich auf eine erste Strahlungseinrichtung und das Bezugszeichen 19 auf eine zweite Strahlungseinrichtung. Diese Strahlungseinrichtungen 15, 19 strahlen unter einem vorgegebenen Raumwinkel Licht auf die zu untersuchende Oberfläche 3. Dabei handelt es sich bevorzugt um gerichtete Strahlung.
Die ersten Teilraumwinkel, unter denen die Strahlungseinrichtungen 15 und 19 angeordnet sind, betragen α = –15° bzw. α = + 75°. Dabei wird unter einem Teilraumwinkel α = 0° derjenige Winkel verstanden, unter welchem das Licht von der zu untersuchenden Oberfläche 3 aus senkrecht nach oben in 4 verläuft.
In diesem Falle liegt der Winkel β, der eine Verkippung der Anordnung um die Achse x herum bezeichnet, ebenfalls bei 0°. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform sind sämtliche Strahlrichtungen in einer durch die X-Rohre verlaufenden Lotebene auf der Oberfläche 3 angeordnet, d. h. für sämtliche Strahlrichtungen beträgt der Winkel β = 0°. Das Bezugszeichen 7 bezieht sich auf eine Kamera und das Bezugszeichen 4 auf einen Photosensor. Beide sind unter einem Winkel α = β = 0° angeordnet, d. h. sie detektieren das Licht, das von der zu untersuchenden Oberfläche senkrecht nach oben gestrahlt wird. Die Anordnung von Kamera und Detektor stellt sicher, dass beide Messeinrichtungen das gleiche Licht detektieren bzw. charakterisieren.
Es ist jedoch auch möglich, anstelle der beiden Strahlungseinrichtungen 15 und 19 nur eine Strahlungseinrichtung vorzusehen, wobei auch deren jeweiliger Raumwinkel frei gewählt werden könnte. Auch können die Kamera 7 und der Photosensor 4 unter von (0°; 0°) abweichenden Raumwinkeln ggf. auch unter unterschiedlichen Winkeln angeordnet sein.
Die Bezugszeichen 13, 14, 16, 17 und 18 bezeichnen weitere Photodetektoren. Diese Photodetektoren sind bei dem hier vorgegebenen Ausführungsbeispiel unter den Teilraumwinkeln α = – 60° (Photodetektor 14), α = – 30° (Photodetektor 18), α = 20° (Photodetektor 17), α = 30° (Photodetektor 16) und α = 60° (Photodetektor 13) angeordnet. In der Öffnung 20 kann ein weiterer Photodetektor oder auch eine weitere Strahlungseinrichtung vorgesehen werden.
Alternativ ist es auch möglich, anstelle der Detektoren weitere Strahlungseinrichtungen vorzusehen oder gleichzeitig mit den Detektoren an der gleichen oder benachbarten Stellen Strahlungseinrichtungen vorzusehen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Strahlungsteilern bewerkstelligt werden, wobei beispielsweise dichroitische Spiegel und dergleichen Anwendung finden können.
So kann beispielsweise eine kombinierte Strahlungs- und Detektionseinrichtung so ausgestaltet sein, dass ein bezüglich einer geometrischen Verbindungslinie zwischen Strahlungseinrichtung und dem Auftreffpunkt der Strahlung auf der Oberfläche unter 45° angeordneter dichroitischer Spiegel die Einstrahlung des von einer Strahlungseinrichtung ausgesandten Lichtes erlaubt, während er für die Rückstrahlung von Licht, welches von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgestrahlt wird, im Wesentlichen lichtdurchlässig ist und dieses im Wesentlichen zu einer Detektionseinrichtung passieren lässt.
Die Bezugszeichen 11 beziehen sich auf eine Justageeinrichtung, mit der bevorzugt die Lage der Vorrichtung zum Untersuchen von Oberflächen gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche eingestellt werden kann. In dem Gehäuseabschnitt 22 können beispielsweise Anzeigen für den Benutzer, die Steuerungseinrichtung für die einzelnen Detektions- und Strahlungseinrichtungen, Steuerungseinrichtungen, Motoren und dergleichen untergebracht sein.
Unter Bezugnahme auf 5 wird das Messverfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Dabei zeigen die Pfeile P1 und P2 das von den Strahlungsquellen 15 und 19 auf die Oberfläche 3 gestrahlte Licht an. Dieses wird entlang des Pfeils P4 (gepunktet dargestellt) in Richtung der Kamera 7 gestrahlt. Die Kameraanordnung 7 weist ein in 7 dargestelltes System zur Strahlteilung auf. Mit diesem Strahlteiler wird bewirkt, dass der entlang des Pfeils P4 verlaufende Strahl, der sich zusammensetzt aus einer Komponente, welche ursprünglich von der Strahlungseinrichtung 6 entlang des Pfeils P3 ausgestrahlt wurde und den oben genannten, von der Strahlungseinrichtung 15 und 19 stammenden Strahlen aufgeteilt wird.
Da die Kamera eine ortsaufgelöste Darstellung des Bildes erlaubt, kann auf diese Weise ein ortsaufgelöstes Bild der zu untersuchenden Oberfläche angezeigt werden. Auf diese Weise können die einzelnen Pigmente bzw. Flakes sichtbar gemacht werden.
Anstelle des hier verwendeten Systems, welches sowohl eine Kamera 7 als auch einen Photodetektor 4 aufweist, ist es auch möglich, die Messung nur mit einer Kamera aufzunehmen und die integrale Intensität, insbesondere, aber nicht ausschließlich, rechnergestützt aus dem auf die Kamera auftreffenden Bild zu ermitteln.
Auf diese Weise ist es möglich, die genaue Oberflächenstruktur, d. h. die genaue geometrische Lage der Pigmente, auf bzw. in den jeweiligen Lackschichten zu überprüfen und damit die Effekte bewerten zu können, die sich unter anderem aus der Dichte, Verteilung und Art der verwendeten Effektpigmente ergeben.
Das von der Strahlungseinrichtung 6 ausgestrahlte Licht wird ebenfalls auf die Oberfläche 3 geworfen und von dort unter unterschiedlichen Raumwinkeln aufgenommen. Wie oben erwähnt wird der unter (0°; 0°) zurückgeworfene Strahl von der Detektionseinrichtung 4 aufgenommen. Ferner ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Aufnahme unter den weiteren oben genannten Raumwinkeln mit den Detektionseinrichtungen 13, 14, 16, 17 und 18 möglich.
Wie eingangs erwähnt, weisen die zu untersuchenden Werkstoffe, beispielsweise die Lacke, unterschiedliche optische Eigenschaften in Abhängigkeit davon auf, aus welcher Richtung sie beleuchtet werden. Daher werden die einzelnen Detektoren 13 bis 18 auch unterschiedliche spektrale Ergebnisse liefern, da sie die unterschiedlichen Blickrichtungen, beispielsweise eines Beobachters, simulieren.
In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, eine Vielzahl von unter unterschiedlichen Raumwinkeln angeordneten Strahlungseinrichtungen zu verwenden, welche ebenfalls mit einem beispielsweise fest angeordneten Detektor unterschiedliche Betrachtungswinkel simulieren. Die Strahlungseinrichtung 19 ist, wie oben erwähnt, unter einem ersten Teilraumwinkel von – 75° angeordnet, d. h., das aus dieser Strahlungseinrichtung ausgesandte Licht fällt unter einem relativ steilen Winkel auf die zu untersuchende Oberfläche 3. Die Anordnung dieser Strahlungsrichtung 19 dient in erster Linie dazu, auch gekrümmte, insbesondere konkave, Flächen untersuchen zu können.
Diese Anwendung eignet sich, um Pigmente mit gegenüber der Umgebung hoher Strahlungsintensität zu erkennen, wie in 5b gezeigt.
Wie oben erwähnt ist es möglich, die einzelnen Strahlungseinrichtungen unabhängig voneinander zu betreiben. Das heißt, es ist möglich, die Oberfläche nur durch eine der beiden Strahlungseinrichtungen 15 oder 19 zu bestrahlen oder auch durch beide gleichzeitig. Auch können beide Varianten kombiniert werden, um einen kompletten Messzyklus durchzuführen.
Zur Untersuchung des Glanzes wird bei dieser Ausführungsform die Oberfläche gleichzeitig mit den Strahlungseinrichtungen 15 und 19 bestrahlt und durch die Kamera 7 das Bild aufgenommen.
Zur Untersuchung der Körnigkeit wird bei der hier gezeigten Ausführungsform unter – 15°, d. h. durch die Strahlungseinrichtung 15, bestrahlt und unter 0°, wie gezeigt, detektiert.
Neben den hier gezeigten Strahlungseinrichtungen ist es auch noch möglich, eine weitere Strahlungsquelle zu verwenden, welche ungerichtete Strahlung aussendet. Auf diese Weise kann beispielsweise die Beleuchtung der Oberfläche 3 bei bewölktem Himmel simuliert werden. Wie oben ausgeführt, kann die ungerichtete Stellung, insbesondere, aber nicht ausschließlich, durch Streuscheiben oder durch einzelne räumlich verteilte Strahlungsquellen erzeugt werden.
Ferner ist es auch möglich, gerichtete und nicht gerichtete Strahlung gemeinsam einzusetzen, beispielsweise hintereinander oder auch im Wesentlichen gleichzeitig.
6 zeigt eine Detailansicht der Strahlungseinrichtung 19. Diese weist eine Hochleistungs-LED 41 auf, die in einem Gehäuse 43 untergebracht ist. Ferner ist eine Blende 46 vorgesehen sowie eine Linse 44, um kollimiertes Licht auf die Oberfläche zu richten. Neben einer Leuchtdiode können auch mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichem Emissionsspektrum, insbesondere im sichtbaren Bereich, vorgesehen sein. Auch können die einzelnen Strahlungseinrichtungen jeweils Leuchtdioden mit unterschiedlichem Emissionsspektrum aufweisen. Ferner können auch Strahlungseinrichtungen vorgesehen sein, die im Wesentlichen weißes Licht oder weißem Licht angenähertes Licht aussenden.
7 zeigt eine Seitenquerschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 4. Dabei sind hier, wie oben bereits angesprochen, sämtliche Strahlungseinrichtungen und Detektionseinrichtungen unter einem Teilraumwinkel β = 0° angeordnet. Die gestrichelte Linie zeigt den Teilraumwinkel ß an, unter welchem die Vorrichtung unter 45° angeordnet sein würde. In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, die Vorrichtung um den Punkt P, der auf der in 4 gezeigten Achse x liegt, zu kippen. Auf diese Weise ist es möglich, Licht im Wesentlichen unter jedem beliebigen Teilraumwinkel β einzustrahlen bzw. zu detektieren.
Wie bereits erwähnt, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Strahlteilsystem 2 auf, um das in 5 entlang der Pfeile P1 und P3 auf die Oberfläche geworfene und entlang des Pfeils P4 zurückgeworfene Licht auf die Kamera zu lenken. Dieses wird durch einen Strahlteiler 31 um im Wesentlichen 90° umgelenkt und durch einen Filter sowie eine Linse auf die Kamera 7 bzw. die lichtempfindliche Oberfläche geleitet. Ein weiterer (nicht gezeigter) Anteil des Lichts wird zur Detektionseinrichtung 4 weitergeleitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, die Lage der Kamera 7 bzw. der lichtempfindlichen Oberfläche gegenüber dem Strahl S zu verschieben, und zwar bevorzugt in Richtung Z sowie X, welche vertikal in der Blattebene bzw. senkrecht auf der Blattebene verläuft. Ferner ist es möglich, an der Unterseite des Gehäuses 39 (nicht gezeigte) Justageeinrichtungen vorzusehen, um die Vorrichtung genau, beispielsweise senkrecht, gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche auszurichten.
Die 8a, 8b und 8c zeigen Beispiele der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfassbaren Oberflächeneffekte. In 8a ist eine Farbverschiebung dargestellt, die sich durch eine Krümmung der Oberfläche ergibt. Diese Farbverschiebung kann beispielsweise mittels einer Farbbildkamera untersucht werden. Im einzelnen kann untersucht werden, welche Änderungen des Einstrahl- bzw. Detektionswinkels welche Farb- bzw. Helligkeitsänderungen hervorrufen. In weiteren Ausführungsformen ist es jedoch auch möglich, anstelle einer Schwarz-Weiß-Kamera eine Farbkamera einzusetzen, welche zusätzliche Information über die Farbe der einzelnen Pigmente liefert. Die Verwendung einer Schwarz-Weiß-Kamera sowie einer Vielzahl von Strahlungsquellen mit unterschiedlichen Emissionsspektren liefert ebenfalls Informationen über die Farbe der Pigmente.
Ebenso ist ersichtlich, dass in dieser Aufnahmestellung Hell-Dunkel-Unterschiede aufgenommen werden können, welche sich aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln ergeben. Während im linken oberen Bereich das Bild etwas dunkler erscheint, ist es im unteren rechten Bereich heller. Das Bild 8d zeigt keine durch die Kamera aufgenommene Aufnahme der Oberfläche, sondern eine schematische Verdeutlichung des in 8a dargestellten Helligkeitsverlaufs. Je nach Betrachtungswinkel können die einzelnen Pigmente in stark unterschiedlicher Weise reflektieren und auf diese Weise die hier gezeigten Hell-Dunkel-Übergänge bewirken.
8b zeigt eine Kameramessaufnahme der Oberfläche, wobei durch einen entsprechenden Raumwinkel, z.B. (75°, β der Bestrahlungseinrichtung einzelne Pigmente bzw. Flakes besonders stark reflektieren. Durch diese Aufnahmen kann die Verteilung der einzelnen Pigmente bzw. auch deren Größe und Reflektionsvermögen untersucht werden. Bevorzugt wird zu der Erzeugung der in 5b dargestellten Messaufnahme ein dem Betrag nach großer Einstrahl- bzw. erster Teilraumwinkel α verwendet. Da die Kamera unter 0° detektiert, gelangen die weitaus größten Anteile des von der Oberfläche reflektierten Lichts nicht in die Kamera, so dass auf diese Weise die Wirkung der Flakes mit nur sehr geringer Hintergrundstrahlung gemessen werden kann. Das in 5b dargestellte Bild zeigt einzelne Pigmente.
In 8c ist eine Struktur der zu untersuchenden Oberfläche dargestellt. Auf diese Weise lässt sich die Granularität der Oberfläche ermitteln, wobei hier die Bestrahlung durch diffuses Licht oder mittels geeigneter Einstrahlwinkel erfolgt.
Ferner ist es möglich, das in 8c gezeigte Bild durch Variation der Auflösung der Kamera zu erreichen. In einer anderen Ausführungsform können jedoch auch digitale Filter zu diesem Zweck eingesetzt werden.

Claims

Vorrichtung zur Untersuchung optischer Oberflächeneigenschaften mit wenigstens einer ersten Strahlungseinrichtung, welche unter wenigstens einem ersten vorgegebenen Raumwinkel Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche aussendet; wenigstens einer ersten Detektionseinrichtung zur Aufnahme der auf die Oberfläche ausgesandten und von dieser zurückgestrahlten Strahlung, wobei die Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt und unter wenigstens. einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet ist; wobei wenigstens ein Raumwinkel, unter welchem die Strahlungseinrichtung und/oder die Detektionseinrichtung angeordnet sind, veränderbar ist; und wobei die Strahlungseinrichung und die Detektionseinrichtung in einem Raum angeordnet sind, der wenigstens teilweise lichtreflektierende Eigenschaften aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung ein bevorzugt flächiges Bildaufnahmeelement aufweist, welches eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung keine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilraumwinkel α₁, unter dem die erste Strahlungseinrichtung gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche angeordnet ist, veränderbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilraumwinkel α₂ unter dem die erste Detektionseinrichtung gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche angeordnet ist, veränderbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilraumwinkel α₁ und/oder α₂ in einem Bereich von 0° bis 360°, bevorzugt von 0° bis 180° veränderbar sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, um wenigstens einen Raumwinkel in einem vorgegebenen Bereich anzusteuern.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung eine schrittweise Änderung wenigstens eines Raumwinkels erlaubt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung eine Einstellung wenigstens eines Raumwinkels auf einen vorgegebenen Wert erlaubt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlungseinrichtung und/oder wenigstens eine Detektionseinrichtung auf wenigstens einer Führungseinrichtung angeordnet ist, welche eine Veränderung der Lage der Strahlungseinrichtung und/oder der Detektionseinrichtung entlang einem vorgegebenen Pfad erlaubt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad im Wesentlichen kreisförmig, bevorzugt im Wesentlichen halbkreisförmig bevorzugt um die zu untersuchende Oberfläche verläuft.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Führungseinrichtung so gestaltet ist, dass der Raumwinkel, unter dem die Strahlungseinrichtung angeordnet ist und der Raumwinkel, unter dem die Detektionseinrichtung angeordnet ist, im Wesentlichen voneinander unabhängig verändert werden können.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Strahlungseinrichtung oder wenigstens eine weitere Detektionseinrichtung vorgesehen ist, welche unter wenigstens einem dritten vorgegebenen Raumwinkel Strahlung auf die zu untersuchende Oberfläche aussendet oder die auf die Oberfläche ausgesandte und von dieser zurückgestrahlte Strahlung detektiert.
Vorrichtung zur Untersuchung optischer Oberflächeneigenschaften mit: wenigstens einer ersten Strahlungseinrichtung, welche unter wenigstens einem ersten vorgegebenen Raumwinkel Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche aussendet; wenigstens einer ersten Detektionseinrichtung zur Aufnahme der auf die Oberfläche ausgesandten und von dieser zurückgestrahlten Strahlung, wobei die erste Detektionseinrichtung eine ortsaufgelöste Detektion der Strahlung erlaubt unter wenigstens einem zweiten vorgegebenen Raumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet ist; wenigstens einer weiteren Strahlungseinrichtung oder Detektionseinrichtung, welche Strahlung auf die zu untersuchende Oberfläche aussendet bzw. die auf die Oberfläche ausgesandte und von dieser zurückgestrahlten Strahlung detektiert; wobei die Strahlungseinrichungen und die Detektionseinrichtung in einem Raum angeordnet sind, der wenigstens teilweise lichtreflektierende Eigenschaften aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Strahlungseinrichtung (19) diffuse Strahlung aussendet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Strahlungseinrichtung (19) gerichtete Strahlung aussendet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Raumwinkel, unter dem die weitere Strahlungseinrichtung oder Detektionseinrichtung angeordnet ist, veränderbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung aus einer Gruppe von Detektionseinrichtungen ausgewählt ist, welche Kameras, CCD-Chips und dergleichen enthält.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche wenigstens zeitweise gleichzeitig von wenigstens zwei Strahlungseinrichtungen bestrahlt wird.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Detektionseinrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Detektionseinrichtung aus einer Gruppe von Detektionseinrichtungen ausgewählt ist, welche Fotozellen, Fotoelemente, Fotodioden und dergleichen enthält.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung unter einem ersten Teilraumwinkel von im wesentlichen 0° über der Oberfläche angeordnet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlungseinrichtung unter einem ersten Teilraumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, welcher aus einer Gruppe von Winkeln ausgewählt ist, welche – 45° und 75° enthält.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlungseinrichtung unter einem ersten Teilraumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, der seinem Betrag nach größer als 70°, bevorzugt größer als 75° ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Detektionseinrichtung unter einem ersten Teilraumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, der seinem Betrag nach größer als 70°, bevorzugt größer als 75° ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei zweite Detektionseinrichtungen unter einem ersten Teilraumwinkel gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, welcher aus einer Gruppe von Winkeln ausgewählt ist, welche – 75°, – 15°, 25°, 45°, 75° und 110° enthält.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlungseinrichtung gerichtete Strahlung aussendet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlungseinrichtung ungerichtete Strahlung aussendet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlungseinrichtungen im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens angeordnet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Detektionseinrichtungen im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens angeordnet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Strahlungseinrichtungen als auch die Detektionseinrichtungen im Wesentlichen unter dem gleichen zweiten Teilraumwinkel angeordnet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Strahlungseinrichtungen als auch die Detektionseinrichtungen im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens angeordnet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel dafür vorgesehen sind, dass sowohl eine erste Detektionseinrichtung als auch ein zweite Detektionseinrichtung Strahlung unter dem gleichen vorgegebenen Raumwinkel detektieren können.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Strahlungseinrichtungen vorgesehen sind, welche untereinander einen vorgegebenen im Wesentlichen konstanten Winkelabstand aufweisen.