DE2708643C3 - Detektoroptik zur Analyse eines durch ein Lichtbündel an einem Gegenstand erzeugten Beugungsmusters, insbesondere zur Verwendung bei der Fehlerprüfung textiler Flächengebilde - Google Patents

Description

Die F.rfindung betrifft eine Deteklnroptik zur Analyse eines durch ein l.iehtbiiruld an einem Gegenstand erzeugten Beugungsmusiers. insbesondere zur Vevwen
dung bei der Fehlerprüfung textiler oder textilahniicher Flächengebilde, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Viele Materialien wie beispielsweise Webstoffbahnen

aus Webereien ergeben ein Beugungsmuster, wenn man durch diese Materialien ein kohärentes oder monochromatisches Lichtbündel hindurchschickt, und das sich ergebende Beugungsbild zeichnet sich durch ein zentrales Hauptmaximum und seitliche Nebenmaxima erster Ordnung aus. Durchstrahlt man Gewebe mit einem monochromatischen Lichtbündel derart, daß der Querschnitt des Lichtbündels eine große Anzahl von Kettfaden und Schußfäden erfaßt, so weist das in einer bestimmten Austrittsebene erzeugte Beugungsmuster ein zentrales Hauptmaximum und seitliche Nebenmaxima erster Ordnung auf, wobei diese Nebenmaxima in zwei Achsen angeordnet sind, die auf den Richtungen der Kettfäden und Schußfäden senkrecht stehen.

In der älteren Patentanmeldung gemäß DE-OS 27 07 538 ist ein grundlegendes Verfahren zur Fehlerprüfung oder Inspektion von textlien Flächengebilden durch die Auswirkung des Beugungsmusters beschrieben, welches erzeugt wird, wenn man das Textilmaterial mit einem kohärenten Lichtbündel durchstrahlt. Bei diesem Vei fahren werden die Höhen und Formen der in den verschiedenen Bereichen des Beugungsmusters auftretenden Nebenmaxima mit vorgegebenen Vergleichsdaten, die einer guten Qualität des Textilgutes entsprechen, verglichen. Das geprüfte Gewebe kann auf diese Weise qualitativ eingestuft werden.

In der älteren Patentanmeldung gemäß DE-OS 27 07 544 ist eine Abtastvorrichtung beschrieben, die eine sehr schnelle automatische Fehlerprüfung großer Gewebebereiche unter Anwendung des oben erwähnten Verfahrens gestattet. Diese Abtastanordnung weist im wesentlichen einen Ablenkspiegel auf, der mit Hilfe anderer optischer Organe das kohärente Lichtbündel zur Abtastung quer über die Breite des Textilmaterial von einem Rand zum anderen führt. Das Lichtbündel, welches in zeitlicher Folge durch aufeinanderfolgende Flächenelemente quer über die Breite des Textilgutes austritt, wird von einem Rücklenkspiegel abgefangen, der sodann das monochromatische Lichtbündel einer Detektorcptik zuführt. Das Lichlbündel selbst verläuft in einem kleinen Winkel in einer vertikalen Ebene nach Reflexion an Konkavspiegeln in Richtung auf das Textilgut, und der Rücklenkspiegel befindet sich in einer geringeren Höhe als der Ablenkspiegel. Derartige achsenversetzte Reflexionen erzeugen einen Astigmatismus bei der Abbildung des sich ergebenden Beugungsmuslers.

Astigmatismus tritt bekanntlich dann in Erscheinung, wenn eine Linse von dem abbildenden Strahl schief durchsetzt wird, und er ist eine Folge der allgemeinen Geometrie der Kugelfläche. Eine Kugelfläche, welche schräg durchsetzt wird, besitzt im Tangentialschnitt eine andere Brechkraft als im Schnitt senkrecht dazu, dem sog. Sagittalschnitt. Der Astigmatismus verhindert dabei eine punktförmige Abbildung. Es treten bei der Abbildung eines Punktes zwei zueinander senkrecht orientierte Bildlinien auf, welche jeweils in eine Ebene, nämlich die tangential und die sagittale Abbildungsebene, senkrecht zum Hauptstrahl zu liegen kommen. Zwischen der tangentialen und der sagittalen Abbildungsebene gibt es eine ebenfalls senkrecht /um llauptstrahl liegende Ebene, in welcher das Bündel

h> ' eislörmigen Querschnitt hat und die kleinste Ausdehnung, also die geringste Verzerrung besitzt. Dieser Abbildungskreis /wischen der sagittale.ii und der tangentialen Abbildungsebcnc wird der Kreis kleinster

Verwirrung genannt

Soil nun ein Beugungsmuster, dessen Abbildung astigmatisch fehlerhaft ist, untersucht werden, so ergibt sich die Schwierigkeit, daß entlang des Sti ahlenganges keine Ebene auftritt, in der eine scharfe, saubere Abbildung vorliegt. Wenn somit die grundsätzliche Beseitigung des Astigmatismaus, also der schiefen Strahlenbeaufschlagung, praktisch nicht möglich ist, so ist eine Gewinnung von informationen über Einzelheiten des Beu.^'ingsmusters außerordentlich erschwert, da diese nur im Kreis kleinster Verwirrung ohne Verzerrungen vorliegen, dort aber sehr unscharf ist und keine Detailauflösung bietet

Bei der praktischen Ausführung tritt eine weitere Schwierigkeit auf, nämlich der konstruktive Raumbedarf geeigneter Lineardetektoren mit Photodioden zur Auswertung eines sich ergebenden Beugungsmusters. Wenn es erforderlich ist, verschiedene Gebiete des Beugungsmusters zu verarbeiten, welch.· sehr eng beieinander liegen, ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, die einzelnen Detektoren derart anzuordnen, daß eine gleichzeitige Verarbeitung der einzelnen Gebiete oder Bereiche möglich ist.

Bei der Analyse des Beugungsmusters, das beispiels weise in einer automatischen Textilgut-Prüfanordnung erzeugt wird, die mit hoher Geschwindigkeit unter Abtastung arbeitet, wie sie in den obengenannten Patentanmeldungen beschrieben ist. wäre eine gleichzeitige Auswertung der verschiedenen Bereiche des Beugungsmusters, die in zeitlicher Folge anfallen. außerordentlich wertvoll und zweckmäßig, weil der Zeitbedarf der gesamten Analyse und Verarbeitung drastisch verkürzt wird.

Aus der US-PS 36 89 772 ist eine Detektoroptik der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung bekannt, die sich den Umstand zunutze macht, daß bei einem vollständigen Beugungsmuster symmetrische Verhältnisse derart vorliegen, daß in beiden Hälften des Musters sämtliche Informationen enthalten sind. Unter Ausnutzung dieses Umstandcs ist die bekannte Detektoroptik in zwei halbkreisförmige Teilanordnungen aufgeteilt, wobei in der einen Teilanordnung die Energieverteilung als Funktion des Radius und in der anderen Teilanordnung die Energieverteilung als Funktion des Zentriwinkels untersucht wird und so von einem Beugungsmuster in einem Auswertungsgang gleichzeitig unterschiedlichen Daten erhalten werden. Es liegt auf der Hand, daß hiermit keinerlei Schwierigkeiten bei der Untersuchung eines astigmatisch verzerrt vorliegenden Beugungsmusters beseitigt werden können, da ein unverzerrt vorliegendes Beugungsmuster Voraussetzung für eine einwandfreie Analyse mittels dieser bekannten Detektoroptik ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, speziell für die Abbildung von Beugungsmustern eine Detektoroptik der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, welche trotz der astigmatisch fehlerhaften Abbildung eine Gewinnung von detaillierten Informationen bezüglich der Ausbildung einzelner Bovlohe des Beugungsmusters, beispielsweise eines bestimmten Nebenmaximums, im wesentlichen ebenso gestattet, als läge kein Astigmatismus vor.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst. t>5

Dadurch, daU in der tangcntialen oder sagittalen Abbildungsebene oder in beiden die information eewonnen wird, laßt sich zwar nicht vermeiden, daß die Informationen in einer Haupirichtung wegfälii und in der anderen verzerrt ist; jedoch wird der Umstand ausgenutzt, daß die Abbildung in einer Hauptrichtung zwar verzerrt, aber scharf ist Dagegen kann eine unscharfe Abbildung, wie sie im Kreis kleinster Verwirrung auftritt, unter keinen Umständen in eine scharfe Abbildung umgewandelt werden, weil die entsprechenden Eingangsinformationen durch die Unscharfe einfach nicht vorliegen; bei einer scharfen, aber verzerrten Abbildung hingegen liegen im Grunde alle Informationen vor, lediglich in veränderter Form. Diese durch Verzerrung veränderte Form kann aber für die Auswertung durch eine geeignete Entzerrungseinnchtung eliminiert werden, da die Art der Verzerrung definierbar ist. Durch Verarbeitung sowohl des verzerrten, aber scharfen Informationsgehaltes der sagittalen wie der tangentialen Abbildungsebene kann daher, wie dies notwendig ist, eine vollständige Auswertung des Informationsgehaltes des Beugungsmusters hinsichtlich aller Einzelheiten ohne Beeinträchtigung durch Unscharfe vorgenommen werden, fasi so, als läge kein Astigmatismus, sondern eine unverzerrte, schalle Abbildung vor. Wird nur eine bestimmte Detailinformation benötigt, etwa hinsichtlich der Ausbildung eines bestimmten Nebenmaximums, so kann es genügen, die verzerrte, aber scharfe Abbildung eben dieses Nebenmaximums in der tangentialen oder sagittalen Abbildungsebene zu untersuchen, um so ohne Beeinträchtigung durch Unscharfen die bezüglich dieses Nebenmaximums benötigte Information zu gewinnen. Dadurch. daß das aus einzelnen Abschnitten des Beiigungsnuisters stammende Licht durch optische Ablenkmiitel abgelenkt wird, ergibt sich eine wesentliche konstruktive Vereinfachung der Auswertung einer Mehrzahl von Bereichen der Abbildung, wobei die Auswertung einzelner Abschnitte an räumlich getrennten Stellen seitlich des Strahlenganges vorgenommen weiden kann, während ohne Ausspiegelung oder dgl. die ein '.einen Bereiche räumlich gedrängt in einem vergleichsweise engen Bereich um die Achse des Strahlenbündel herum erfaßt werden müßten.

Gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine besonders einfache Möglichkeit zur Beseitigung der Verzerrungen durch Anwendung einer optischen Entzerrungseinrichtung wie einer geeigneten Zylinderlinse. Hierdurch wird die nachgeschaltete Elektronik von der Aufgabe entlastet, auch die Verzerrung zu kompensieren, und liegt die zunächst verzerrte Abbildung bereits vor der Auswertung entzerrt vor.

Wie sich gezeigt hat, enthalten die Ncbcnmaximu derartiger Beugungsmuster spezielle Informationen über Eigenschaften des untersuchten Gegenstandes und sollten daher in einer genaueren Analyse ohne Beeinflussung durch das Hauptmaximum unterzogen werden. Hierzu dient die Anordnung von Spiegelflächen gemäß Anspruch 3, welche alle oder einzelne Nebenmaxima erster Ordnung aus dem Strahlengang ausspiegeln und so auf einfache Weise einzeln an räumlich auseinanderliegenden Stellen für eine genaue Untersuchung zugänglich machen.

Wenn die Ausspiegelung der Nebenmaxima in derjenigen Abbildungsebene erfolgt, in der ihre Landung infolge der Verzerrung quer zur Ausrichtung der zugehörigen Maximareihe liegt, wie dies gemäß Anspruch 4 vorgesehen ist, so besteht maximaler Abstand zwischen dem Hauptmaximum und einem benachbarten Nebenmaximuin erster Ordnung, so daß ohne große Anforderungen an die Genauigkeit der

Positionierung der Spiegel das Nebenmaximum alleinc bequem erfaßt werden kann und das Hauptmaximurn. von geringer Ausdehnung in Richtung auf dieses Nebenmaximum, sicher und ohne ein Abkappen seitlicher Ber^ he durchgelassen wird.

Bei Beugungsmusiern von kreuzgitterähnlichen Gegenständen wie Geweben können die Nebenmaxima dadurch vollständig erfaßt werden, daß in jeder der Abbildungsebenen ein Paar von in einer Reihe liegenden Nebenmaxima ausgespiegelt wird, wie dies gemäß Anspruch 5 vorgesehen ist. Weiterhin fallen infolge der Benutzung beider Abbildungsebenen die die Informationen enthaltenden Teillichtbündel räumlich getrennt an, so daß jeweils Platz für größere Apparaturen zur Auswertung jedes einzelnen Teillicht- '5 bündeis zur Verfügung steht.

Die Lehre des Anspruch 6 stellt die einfachste und damit beste Möglichkeit der Erfassung des Hauptmaximums dar, da dieses nach Ausspiegelung aller Nebenmaxima als einziger Bereich des Beugungsmusters übrig bleibt und alleine, also ohne Beeinträchtigung durch Auswertungsapparaturen für andere Detailinformationen, hinter den Spiegeln ebenfalls problemlos erfaßt werden kann.

Anspruch 7 schließlich hat eine bevorzugte, konstruktive Anordnung der einzelnen Spiegel zum Inhalt, welche auf einfachste Weise die angestrebten Vorteile ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch stark vereinfachte Ansicht der Grundbauteile einer Anordnung zur Textilgut-Prüfung durch Auswertung eines Beugungsmusters.

F i g. 2 eine perspektivische schematische Darstellung des Beugungsmuslers, welches ohne Berücksichtigung irgendweicher Verzerrungen durch die Anordnung gemäß F" i g. 1 erzeugt wird,

F i g. 3 ein Blockschema einer Abtastanordnung zur Fehlerprüfung von Textilgut, in der das Beugungsmuster gemäß F i g. 2 astigmatisch verzerrt ausfällt.

Fig.4 eine stark vereinfachte perspektivische Darstellung der Bilder des Beugungsmusters gemäß F i g. 2 in der sagittalen und tangentialen Abbildungsebene bei astigmatischer Verzerrung,

F i g. 5 eine schematische Darstellung der wichtigsten Bauteile der Detektoroptik zur Auswertung des verzerrten Beugungsmusters gemäß F i g. 4 und

F i g. 6 eine vergrößerte Darstellung einiger Bauteile der Detektoroptik eemäß F i e. 5.

In F i g. 1 sind Grundbauteile zur Untersuchung eines Gewebes durch die Auswertung eines Beugungsmusters dargestellt. Das Gewebe 10, welches in der vertikalen Ebene P liegt, wird durch ein vom Laser 11 und einer geeigneten Laseroptik 12 kommendes monochromatisches Lichtbündel bestrahlt Der Durchmesser D des Lichtbündels ist so gewählt, daß das Flächenelement Af auf dem Gewebe eine relativ große Anzahl von Kettfaden und Schußfäden bedeckt

Die Kett- und Schußfäden des Gewebes erzeugen ein Beugungsmuster, welches auf der anderen Seite des Gewebes 10 durch eine Detektoroptik 13 erfaßt wird, von der das erfaßte Beugungsmuster in einen Prozessor 14 zwecks Auswertung gelangt.

Unter normalen Verhältnissen liegt das Beugungsmuster in einer einzigen Brennebene auf der anderen Seite des Gewebes 10, und beim dargestellten Material erhält man ein relativ hohes Hauptmaximum und mehrere Nebenmaxima erster Ordnung.

In Fig. 2 ist schemalisch die Brennebene 15 gezeigt, über der sich das relativ große Hauptmaximum C und einige Nebenmaxima erster Ordnung erheben. Die wichtigsten Nebenmaxima liegen auf ersten und zweiten Achsen y-Vund X-X in der Brennebene 15, und diese Achsen erstrecken sich rechtwinklig zur Richtung der Kettfaden und Schußfäden des Gewebes 10. Zwei mit Fl und F2 bezeichnete Nebenmaxima erster Ordnung, die auf der einen und der anderen Seite des Hauptmaximums C liegen, befinden sich auf der Achse Y-Y und entsprechen Bereichen, in denen das Beugungsmuster von den Schußfäden des Gewebes erzeugt wird. Die zweite Achse X-X weist Nebenmaxima VVl und W2 auf beiden Seiten des Hauptmaximums C in Bereichen des Beugungsmusters auf, die durch die Kettfäden erzeugt werden. Wenn in diesem Zusammenhang die Achse V-KaIs Vertikalachse und die Achse X-XaIs Horizontalachse betrachtet werden, so entsteht das dargestellte Beugungsmuster, wenn in Fig.] die Kette des Gewebes 10 in Vertikalrichtung und der Schuß in Horizontalrichtung verlaufen. Mit anderen Worten entstehen die Nebenmaxima Fl und F2 in Fig. 2 vom horizontal verlaufenden Schuß im Gewebe 10 und liegen auf einer vertikalen Achse X-Y, weil die Beugung des Lichtes durch die horizontalen Fäden von oben nach unten verläuft. Auf gleiche Weise entstehen die Nebenmaxima erster Ordnung Wl und W2 von der Beugung des Lichtes an der vertikalen Kette des Gewebes 10, die das monochromatische Licht nach links und rechts abbeugen, wobei sich diese Richtungen auf die Zeichnungsdarstellung beziehen.

Es ist sehr zweckmäßig, gleichzeitig verschiedene Bereiche des Beugungsbildes auswerten zu können, und zwar diejenigen Bereiche, die von den Nebenmaxima IVl und W2 eingenommen werden, getrennt von den Bereichen, in denen die Nebenmaxima Fl und FI auftreten. Es ist jedoch nicht zweckmäßig, diese Bereiche voneinander getrennt zu erfassen, weil wegen der kleinen Entfernungen zwischen den einzelnen Maxima auf dem Beugungsmuster die relativ raumfüllenden Detektoren keinen Platz finden wurden.

In F i g. 3 ist in Form eines Blockschemas eine Abtastvorrichtung zur Prüfung des Gewebes 10 in F i g. 1 gezeigt, wie es in der im vorstehenden zweitgenannten Patentanmeldung beschrieben ist. Darin ist ein Laserund ein Lichtbündelverteiler (Lichtstrahlschalter) zur Ableitung des monochromatischen Lichtbündels wechselseitig zu den Ablenkspiegeln GM-X links vom Gewebe und CM-I rechts vom Gewebe vorgesehen. Das von jedem der Ablenkspiegel bewegte Lichtbündel durch linke und rechte Abtastorgane in einem linken bzw. rechten Gehäuse 16 und 17, und die durch das Gewebe hindurchgegangenen Lichtbünde! werden durch Rücklenkoptiken in diesen Gehäuser aufgefangen, wobei ein Rücklenkspiegel CM-2 link« vom Gewebe zur Rücklenkung des Lichtbündels aus dei rechten Abtastvorrichtung und ein weiterer Rücklenkspiegel GM-2 auf der rechten Seite vom Gewebe zui Rücklenkung des Lichtstrahles aus der linken Abtastop· tik vorgesehen sind.

Wie oben schon erwähnt wurde, entsteht durch di« Anordnung der Ablenkspiegel und der Rücklenkspiege auf verschiedenen Höhenlagen ein Astigmatismus ir den Beugungsbildern, die in der Nähe der Rücklenkspie gel GM-2 auftreten. Dieser Astigmatismus hat zwe Auswirkungen auf die Beugungsbilder: Zunächst wer den das Hauptmaximum und die Nebenmaxima sämtlich

in einer ersten Richtung und in einer erslcn Bildebene gedehnt. Zweitens wird eine zweite Bildebene des Beugiingsmusters erzeugt, die von der ersten Bildebene einen gegebenen Abstand hat, und die abgebildeten Maxima werden ebenfalls gedehnt, aber in einer Dehnungsrichtung, die im rechten Winkel zur Dehnungsrichtung in der ersten Bildebene liegt.

In Fig. 4 sind diese beiden Bildebenen Pt und P2 schematisch dargestellt.

Es entsteht also nicht das in Fig. 2 gezeigte Beugungsbild, sondern durch die astigmatischen Zustände entstehen zwei Beugungsmuster. In der ersten Bildebene ρ 1 sind dabei das Hauptmaximum und die Nebenmaxima in einer Richtung gedehnt, beispielsweise in Richtung der Achse X-X, und in der zweiten Bildebene P2 sind das Hauptmaximum und die Nebenmaxima in e^:ner zur Richtung X-X rechtwinkligen Richtung, nämlich der Achse Y-Y, gedehnt. In der Ebene P2 sind gleiche Maxima wie in der Ebene Pi durch gleiche Bezugszeichen, aber mit einem Apostroph bezeichnet.

Wenn das Beugungsmuster in einer der Bildebenen aultritt, beispielsweise der Ebene P2 am Rücklenkspiegel GM-2, so besitzt das zweite im Abstand befindliche Beugungsmuster ein virtuelles Bild hinter diesem Rücklenkspiegel.

Wie oben schon erwähnt wurde, erlaubt die erfindungsgemäße Detektoroptik nicht nur die gleichzeitige und unabhängige Auswertung der Nebenmaxima, die durch die Kette und den Schuß erzeugt werden. sondern auch die Anpassung relativ raumfüllender linearer Photodioden-Anordnungen, die trotz der relativ geringen Abstände zwischen den Maxima und deren doppelter Abbildung infolge des Astigmatismus in eine geeignete, richtige Lage gebracht werden können.

In Fig. 5 ist diese Detektoroptik schematisch dargestellt, die mit der Abtastvorrichtung gemäß F i g. 3 zusammenwirken soll. Gemäß Fig. 5 gelangt das abwechselnd von den Rücklenkspiegeln GM-2 kommende Lichtbündel durch entsprechende Verstärkungslinsen £.2 an einen Sammelspiegel 19, wodurch ein Lichtbündel 20 entsteht, das senkrecht nach oben verläuft. Die Abbildung der gedehnten Maxima in den beiden Bildebenen Pi und P2 (vgl. die Beugungsmuster in F i g. 4) ist in F i g. 5 durch kurze Striche angedeutet, die mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 4 bezeichnet sind, damit man die Schußmaxima von den Kettmaxima unterscheiden kann.

Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die Abtastvorrichtung in Fig. 3, in der astigmatische Zustände entstehen, nur als Beispiel angegeben ist. Unter anderen Bedingungen und bei anderen optischen Umformungsorganen, in die das ursprüngliche Beugungsmuster eintritt und die dieses Beugungsmuster abbilden, können bei der Abbildung ähnliche astigmatisehe Zustände auftreten, wobei zwei getrennte Bildebenen und die beschriebene Dehnung der Maxima auftreten.

In F i g. 5 ist ein erstes Paar aus Spiegeln 21 und 22 gezeigt die einen Abstand voneinander haben, gegen die optische Achse des Bündels 20 um 45° geneigt sind und auf beiden Seiten dieser optischen Achse stehen. Diese Spiegel sind so angeordnet, daß auf sie die in der ersten Bildebene PX ausgebildeten Nebenmaxima auffallen und an ihnen nach der Seite reflektiert werden. Diese jeweiligen Nebenmaxima sind die Maxima Fl und F2 gemäß F i g. 4, die in der Ebene PX in F i g. 5 wiedergegeben werden. Das Hauptmaximum C'und die den Kettfaden entsprechenden Nebenmaxima IVl' und W2' in der /weiten Bildebene O2 gehen durch den Spalt zwischen den ersten Spiegeln 21 und 22 hindurch, da sie auf der Achse .Y-.YIiegen.

Ein zweites Paar von Spiegeln 23 und 24 liegt im Abstand und um 45° zur optischen Achse geneigt auf gegenüberliegenden Seilen dieser optischen Achse 20 des Lichtbündels, und auf diese Spiegel treffen die in der zweiten Bildebene P2 abgebildeten Nebenmaxima auf und werden von den Spiegeln nach beiden Seiten abgelenkt.

Die vier abgelenkten Strahlen treffen auf vier Zylinderlinsen auf, die den vier genannten Spiegeln gegenüberliegen. In jeder Zylinderlinse wird das Bild des empfangenen gedehnten Nebenmaximums derart verändert, daß dessen Dehnung aufgehoben und ein fokussiertes Maximum erzeugt wird. Mit diesen Zylinderlinsen wirken vier lineare Photodioden-Anordnungen zusammen, auf die das fokussierte Maximum auftritt, und diese vier Photodioden-Anordnungen erzeugen praktisch gleichzeitig einzelne Ausgangssignale, die Daten über die Intensitätsverteilung und die Lage der Maxima liefern.

Mit Ausnahme ihrer Orientierung sind die einzelnen Zylinderlinsen und linearen Photodioden-Detektoren die gleichen, und man kann sich bei der Beschreibung auf eine dieser Anordnungen beschränken.

In Fig. 5 ist beispielsweise dargestellt, daß das am Spiegel 24 des zweiten Spiegelpaares reflektierte Nebenmaximum W2' in der Zylinderlinse 25 in Richtung seiner Dehnung zu einem fokussierten Maximum am linearen Photodioden-Detektor 26 zusammengeführt wird. Die anderen Maxima Fl, F2 und W1' werden auf ähnliche Weise durch entsprechende Zylinderlinsen zusammengedrückt und Detektoren fokussiert. Der Abstand zwischen den Spiegeln jedes Paares ist derart, daß die Maxima C und C zwischen sämtlichen Spiegeln hindurchgehen und geradlinig an einen Photodetektor 27 gelangen.

Fig. 6 zeigt den Ablenkspiegel 24, die Zylinderlinse 25 und den Detektor 26 besser in Einzelheiten, und man sieht, daß das fokussierte Maximum an der Diode 28 erzeugt wird, die sich in der Photodioden-Anordnung befindet. Diese Anordnung 26 besteht aus einer Reihe von Photodioden 29, welche die unterschiedlichen Intensitäten und Lagen des Lichtes innerhalb des fokussierten Maximums erfassen. Es soll betont werden, daß der Detektor 26 viel mehr Photodioden aufweist, als durch die vertikalen Striche 29 in Fig.6 angedeutet ist. denn F i g. 6 ist nur eine schematische Darstellung.

Das foküssierte Maximum wird nämlich linear über die Diodenreihe ausgebreitet, wobei die Lichtintensität in Übereinstimmung mit dem Amplitudenverlauf des Maximums zunimmt und wieder abnimmt Beim dargestellten Beispiel entsteht die höchste Intensität ungefähr in der Mitte der Anordnung an der Diode 28. Setzt man die Lage dieses Punktes höchster Intensität mit der Lage des Hauptmaximums in Beziehung, & h. die Flächenausdehnung des Maximums oder seinen Abstand von der Achse Y- Y (Abmessung b)'m der Ebene PX in Fig.4, so erhält man Informationen Ober die Abstände zwischen den Flächenausdehnungen der einzelnen Nebenmaxima. Der entsprechende Abstand b von einem Bezugspunkt in der Nähe eines Endes der Detektoranordnung ist auch in Fig.6 angegeben. Dieser Abstand ist ein Maß für die Kettfadenzahl.

Die Verteilung der Lichtintensität innerhalb des fokussierten Maximums kann andererseits durch Signa-

ίο

Ie bestimmt werden, die von benachbarten Dioden innerhalb des fokussieren Maximums auf der Detektorunordnung kommen.

Bei der beschriebenen Vorrichtung wird die Entstehung zweier Bildebenen auf Grund des Astigmatismus mil Vorteil und zielgerecht ausgenutzt. Die Talsache, daß diese Bildebenen in Richtung der optischen Achse einen Abstand haben, erlaubt eine physikalische Trennung des zweiten Spicgelpaares vom ersten Spiegelpaar und erlaubt außerdem noch eine genaue Fokussierung der einzelnen Nebenmaxima auf ihre zugehörigen Photodetekloren. Der vorgegebene Abstand zwischen den beiden Bildebenen P\ und P2 (Fig.4) bestimmt den physikalischen Abstand zwischen dem ersten Spiegelpaar 21, 22 und dem zweiten Spiegelpaar 23, 24 entlang der optischen Achse des Strahls 20 in Fig. 5. Wegen der normalerweise erforderlichen Zwischenoptiken, beispielsweise der Linsen L 2, stellt der physikalische Abstand zwischen den beiden Spiegelpaaren eine Funktion des vorgegebenen Abstandes zwischen den Bildebenen in der Niihe der Rücklenkspiegel CM-2 dar. Beispielsweise muß der Abstand zwischen den Spiegelpaaren größer als das 5-bis 6-fache des Abstandes zwischen den Bildebenen am Spiegel CM-2sein.

Wie schon erwähnt, wird dieser Abstand mit Vorteil ausgenutzt, und es ist sehr einfach, die linearen Photodioden-Detektoren genau einzurichten und zu justieren, damit sie die reflektierten Nebenmaxima erfassen und auswerten können, obwohl diese Detektoren relativ raumfüllend sind.

In Fig. 5 sind die Bildebenen zwecks besserer Übersichtlichkeit weit untern ilb der zugehörigen Spiegelpaare gezeichnet. In Wirklichkeit sind die Abbildungen der gedehnten Maxima sehr nahe an den Spiegeln.

Wie schon erwähnt wurde, gelangen die Abbildungen fund C des Hauplmaximums ohne Ablenkung in den Detektor 27. Dieser Detektor 27 mißt zunächst die Intensität des Lichtmaximums und befaßt sich nicht mit der betreffenden Intensitätsverteilung. Die Wirkung der beiden Hauptmaxima C und C, die in Wirklichkeil ein einziges Maximum darstellen, welches sich auf verschiedenen Ebenen abbildet, werden im Detektor 27 einfach integriert.

Die Detektoroptik löst demgemäß sowohl das Problem der astigmatischen Zustände als auch der

ίο physikalischen Ausrichtung und Anordnung der Detektoren, das Ganze derart, daß die einzelnen, unterschiedlichen Bereiche eines erzeugten Beugungsmusters einzeln und für sich, aber praktisch gleichzeitig ausgewertet werden können.

Zu dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeisriel ist noch zu sagen, daß der Vereinigungsspiegel 19 weggelassen werden kann, wobei nur der monochromatische Lichtstrahl von einem der Rüeklenkspiegel CM-2 unmittelbar an die Spiegelpaare gelangt. Für das andere Lichtbündel, das vom anderen Rücklenkspiegel CM-2 herkommt, ist in diesem Fall ein zweiter Satz von Spiegelpaaren, Zylinderlinsen und Detektoren vorgesehen. Bei Verwendung des Vereinigungsspiegels 19 können jedoch die gleichen Detektoren für die wechselweise eintreffenden Lichtbündel von jedem der beiden Rücklenkspiegel ausgewertet werden.

Bei der im Vorstehenden beschriebenen Ausführungsform sind verschiedene optische Komponenten als Spiegel bezeichnet worden. Selbstverständlich können an deren Stelle andere optische Bauteile verwendet werden, die die gleiche Funktion erfüllen, beispielsweise Linsen oder Prismen. Zum Beispiel kann die Funktion der beiden Spiegelpaare durch andere optische Organe übernommen werden, welche auf geeignete Weise die Maximum-Abbildungen den Detektoren zuführen können. Auch kann die Funktion der Zylinderlinsen durch andere Arten optischer Bündelungsmittel übernommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Detektoroptik zur Analyse eines durch ein Lichtbündel an einem Gegenstand erzeugten Beugungsmusters, insbesondere zur Verwendung bei der Fehlerprüfung textiler oder textilähnlicher Flächengebilde, mit einer Einrichtung zur getrennten Erfassung eines oder mehrerer vorbestimmter abgegrenzter Ausschnitte des Beugungsmusters, dadurch gekennzeichnet, daß bei astigmatisch fehlerhafter Abbildung des Beugungsmusters die Einrichtung zur getrennten Erfassung des bzw. der vorbestimmten abgegrenzten Ausschnitte (Nebenmaxima Fl, F2 bzw. Nebenmaxima Wl', W2' bzw. Hauptmaximum C) Erfassungselemente (26) in der tangentialen und/oder sagittalen Abbildungsebene (PX bzw. P 2) aufweist, auf die das aus dem bzw. den einzelnen genannten Ausschnitten stammende Licht durch optische Ablenkmittel (Spiegel 21, 22; 23, 24) abgelenkt wird, und daß für die Auswertung eine Ent/:errungseinrichtung (25) zur Entzerrung der verzerrten Abbildung des bzw der Ausschnitte vorgesehen ist.

2. Detektoroptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entzerrungseinrichtung aus einer optischen Entzerrungseinrichtung (Zylinderlinse 25) besteht.

3. Detektoroptik nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung monochromatischen Lichtes die Anordnung von Spiegelflächen (Spiegel 21, 22; 23, 24) derart getroffen ist. daß Nebenmaxima (Fh F2: Wi', W2') erster Ordnung ausgespiegelt werden.

4. Detektoroptik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausspiegelung der Nebenmaxima (Fi, F2; Wi', W 2') in derjenigen Abbildungsebene (Pi bzw. P 2) erfolgt, in der ihre Längung infolge Verzerrung quer zur Ausrichtung der Maxima-Reihe liegt.

5. Detektoroptik nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beugungsmustern von kreuzgitterähnlichen Gegenständen wie Geweben in jeder der Abbildungsebcnen (Pi bzw. P 2) ein Paar von in einer Reihe liegenden Nebenmaxima (F1,F2bzw. Wi', W2')ausgespiegelt wird.

fc>. Detektoroptik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptmaximum (C) hinter den Spiegelflächen (Spiegel 21, 22; 23, 24) in der optischen Achse (20) erfaßt wird.

7. Detektoroptik nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Abbildungsebenc (P 1 bzw. /'2) zugeordneten Spiegelflächen (Spiegel 21, 22 bzw. 23, 24) paarweise gegensinnig um vorzugsweise 45' gegenüber der optischen Achse (20) geneigt angeordnet sind, und daß zwischen den Spiegelflächen (21, 22; 23, 24) ein in der optischen Achse (20) liegender Spalt bleibt, durch den wenigstens der das Hauptmaximum (C) enthaltende Ausschnitt des LichtbündcK hindurchtreten kann.