DE3031816C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung eines ein regelmäßiges Muster aufweistenden, ausgedehnten Gegenstandes auf Fehlerstellen des Musters gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 36 14 232 bekannt.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß, trotz der Einrichtung zur Verbesserung des Signal/Rauschverhähltnisses, dieses Verhältnis vergleichsweise niedrig ist, bewirkt durch Abbildungen höherer Ordnungen in den Randbereichen der fotografischen Abbildung. Dies gilt auch für die Vorrichtung zur Feststellung von Fehlern in einem Muster gemäß der DE 26 58 239 A1. Die DE 25 39 503 A1, welche ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auffinden von Fehlerstellen in einem Schablonenmuster betrifft, offenbart lediglich eine schematische Darstellung des durch ein zu untersuchendes Objekt hindurchgegangenen kohärenten Lichtes, ohne sich mit dem Problem der Ausfilterung von Abbildungen höherer Ordnungen zu beschäftigen. Aus Dr. Rainer Röhler, Informationstheorie in der Optik, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1967, Seiten 175 bis 179, ist es zwar bekannt, einen höheren Ortsfrequenzbereich bei optischen Abbildungen generell auszufiltern, jedoch nur im Zusammenhang mit einer Abbildung und nicht bei der Fehlersuche.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die eingangs erwähnte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß das Signal/Rausch- Verhältnis verbessert wird, Herstellung und Aufbau der Vorrichtung jedoch trotzdem einfach und kostensparend sind. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Erläuterungsskizze des grundsätzlichen Aufbaus eines Fehlerprüfgeräts mit Raumfilter nach dem Stand der Technik.

Fig. 2(a) eine Erläuterungsskizze eines zweidimensionalen Kreuzstreifengitters,

Fig. 2(b) eine Draufsicht auf ein Raumgitter, das durch foto­ grafische Aufzeichnung der Intensitätsverteilung des optischen Fouriertransformationsspektrums des zwei­ dimensionalen Kreuzstreifengitters von Fig. 2(a) erhalten worden ist,

Fig. 2(c) eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen den geometrischen Abmessungen der zweidimensionalen Kreuzstreifen und der Intensitätsverteilung des optischen Fouriertransformationsspektrums,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen bekannten richtungsabhängigen Filter,

Fig. 4(a) eine Draufsicht auf einen bekannten Raumfilter, der durch fotografische Abbildung eines industriellen Produkts mit zweidimensionalem Kreuzstreifenmuster erhalten worden ist,

Fig. 4(b) eine vergrößerte Darstellung des wesentlichen Teils des Raumfilters von Fig. 4(a),

Fig. 5(a) eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung, die durch Kombination des Raumfilters von Fig. 4(a) mit einem richtungsabhängigen Begrenzungsfilter erhalten wird,

Fig. 5(b) eine vergrößerte Darstellung des wesentlichen Teiles des Filters von Fig. 5(a),

Fig. 6 ein Schema zur Erläuterung der einen Fehler darstellenden Öffnungen oder Löcher im zweidimensionalen Kreuz­ streifenmuster eines industriellen Produktes,

Fig. 7(a) eine Skizze zur Erläuterung der Öffnungen bzw. Löcher und eines Defekts in einem Metallfilter,

Fig. 7(b) eine vergrößerte Darstellung des wesentlichen Teils des Metallfilters von Fig. 7(a),

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung eines richtungsabhängigen Raumfilters zur Prüfung des Metallfilters von Fig. 7,

Fig. 9 eine grafische Darstellung des S/N-Verhältnisses des richtungsabhängigen Raumfilters und eines zirkulären Niederpaß-Raumfilters,

Fig. 10 eine grafische Darstellung der optischen Intensitäten einer Störstelle bei Verwendung des richtungsabhängigen Raumfilters und bei Verwendung des zirkulären Niederpaß-Raumfilters,

Fig. 11 eine grafische Darstellung der Verschiebung der optischen Achsen mit dem S/N-Verhältnis bei Verwendung des richtungsabhängigen Raumfilters und bei Verwendung eines üblichen Raumfilters, und

Fig. 12 eine grafische Darstellung des S/N-Verhältnisss bei Rotation um die optische Achse eines richtungsabhängigen Raumfilters und eines üblichen Raumfilters.

Der grundsätzliche Aufbau einer Vorrichtung zur Überprüfung eines ein regelmäßiges Muster aufweisenden, ausgedehnten Gegenstandes auf Fehlstellen des Musters wird nachfolgend anhand von Fig. 1 erläutert.

Eine von einem Laserstrahler 1 abgegebener Laserstrahl 2 wird auf einen Kollimator 3 gegeben, der den Strahl in einen vergrößerten Parallelstrahl 4 umwandelt; der Parallelstrahl 4 gelangt dann auf das zu überprüfende Objekt. Das Objekt 5 befindet sich in der vorderen Brennebene einer Fourierübertragungslinse 7, in deren hinterer Brennebene das Fourierübertragungsspektrum des Objekts 5 durch einen Lichtstrahl 6 dargestellt wird, der durch die Brechung des Parallelstrahls 4 erzeugt wird, wenn dieser durch das Objekt 5 hindurchgeht. In der hinteren Brennebene der Fourierübertragungslinse 7 befindet sich ein Raumfrequenzfilter, der nachfolgend kurz mit "Raumfilter 8" bzw. "Filter" bezeichnet wird.

Der Raumfilter 8 ist ein Negativfilm, auf den die Intensitätsverteilung des Fourierübertragungsspektrums des fehlerfreien Musters des durch die Fourierübertragungslinse 7 zu überprüfenden Objekts 5 aufgezeichnet ist. Damit wird durch den Raumfilter 8 nur ein Spektrum entsprechend dem Normmuster absolviert, während ein einer Fehlerstelle entsprechendes Spektrum durch den Raumfilter 8 hindurchgeht.

Dabei ist der Raumfilter 8 in der vorderen Brennebene der inversen Fourierübertragungslinse 10 angeordnet. Ein durch den Raumfilter 8 hindurchgehender Lichtstrahl 9 wird deshalb einer inversen Fourierübertragung unterworfen, so daß er in der hinteren Brennebene der Linse 10 als umgekehrtes Fourierübertragungsbild erscheint, und zwar durch die räumliche Filterung; das heißt, es erscheint eine Abbildung, die nur die fehlerhaften Stellen des zu überprüfenden Objekts aufzeigt. Das Bild wird durch einen optischen Detektor 11 aufgenommen. Anstelle des Detektors 11 kann auch ein Schirm verwendet werden, auf dem dann die Fehlerstellen als helle Punkte erscheinen. Im letzteren Fall können somit die Objektfehler visuell festgestellt werden.

Ein Beispiel eines üblichen bekannten Raumfilters 8 wird nachfolgend anhand der Fig. 2(a) bis 2(c) beschrieben. Fig. 2(a) zeigt zweidimensional ein Kreuzstreifenmuster. Die Fig. 2(b) zeigt einen Raumfilter 8, der durch fotografische Aufzeichnung der Intensitätsverteilung des optischen Fourierübertragungsspektrums des zweidimensionalen Kreuzstreifenmusters erhalten worden ist. Der Raumfilter 8 besitzt einen undurchlässigen Bereich 12 und einen durchlässigen Bereich 13, wobei diese Bereiche entsprechend der Spektralintensitäten eingeschwärzt oder nicht eingeschwärzt sind. Die Fig. 2(c) schließlich zeigt das Verhältnis zwischen den geometrischen Abmessungen der zweidimensionalen Kreuzstreifen und der Intensitätsverteilung des optischen Fourierübertragungsspektrums in der X Richtung. In Fig. 2(c) sind die räumlichen Frequenzen X=x/( λ · f), wobei g die Wellenlänge und f die Brennweite ist, auf der Horizontalachse aufgetragen, und die Intensitätsverteilung I(X) auf der Vertikalachse, wobei gilt:

Die Intensitätsverteilung ist dabei derart, daß Interferenzstreifen

entsprechend den verschiedenen Schlitzen, sich mit dem Brechungsbild

(in der Zeichnung als Punkt dargestellt) eines einzigen Schlitzes vereinigen. In der obigen Gleichung (1) stellen A, B und C die Längen einer Seite eines quadratischen Gitterelementes, den Abstand zwischen benachbarten Gitter­ elementen bzw. die Gesamtlänge dar, wie sich am besten aus Fig. 2(a) ergibt. Bei der Überprüfung eines Fehlerstellen aufweisenden industriellen Produktes regelmäßigen Musters mittels eines Raumfilters wird meist ein Raumfilter verwendet, der durch fotografische Aufzeichnung der Intensitätsverteilung des optischen Fourierübertragungsspektrums des richtigen (fehlerfreien) Musters auf beispielsweise einen 35 mm-Film erhalten wird. Der Vorteil eines solches Raumfilters besteht darin, daß er einfach und billig hergestellt werden kann. Andererseits weist ein solcher Raumfilter jedoch auch Nachteile auf. So muß das den Raumfilter verwendende optische System eine sehr hohe mechanische Genauigkeit aufweisen, was bedeutet, daß der Raumfilter nicht aus der optischen Achse verschoben oder um die optische Achse gedreht werden darf. Wird als Fourierübertragungslinse eine übliche konvexe Linse verwendet, dann ergibt sich eine gewölbte Brennebene, mit der Folge, daß Brechungslicht höherer Ordnung aus der Brennebene herausfällt. Weil das Brechungslicht höherer Ordnung eine sehr kleine spektrale Intensität aufweist, ist es unmöglich, eine Aufzeichnung im dynamischen Bereich von 10² bis 10³ (lux sec) auf einem fotografischen Film durchzuführen. Mit anderen Worten, dieser bekannte Raumfilter ist nicht in der Lage, die Brechungslichtstrahlen höherer Ordnung auszufiltern, mit der Folge, daß das S/N-Verhältnis (Signal/Rausch-Verhältnis) unbefriedigend ist. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist bereits vorgeschlagen worden, einen gerichteten Raumfilter oder eine räumliche Fourierübertragungslinse mit flacher Fourierübertragungsebene zu verwenden.

Ein Beispiel eines solchen bekannten Raumfilters mit Richtungsabhängigkeit ist in Fig. 3 dargestellt. Bei diesem Raumfilter ist das Filtermuster, wie im Fall der zweidimensionalen Kreuzstreifen, so ausgebildet, daß die Hauptkomponenten seines Fourierübertragungsspektrums in den Richtungen 0° und 90° verteilt sind. Der Raumfilter besitzt einen undurchlässigen Bereich 14, während der übrige Bereich 15 durchlässig ist, was mit sich bringt, daß die Anforderungen an die mechanische Genauigkeit des optischen Systems geringer sind; der Raumfilter ist deshalb einfacher in seiner praktischen Verwendung. Bei diesem Raumfilter werden die Komponenten in den Richtungen 0° und 90°, d. h. die linearen Komponenten des Musters - meist als Normalkomponenten bezeichnet - ausgefiltert, während die übrigen Komponenten, nachfolgend als Fehlerkomponenten bezeichnet, durch den Raumfilter hindurchgehen. Es ist deshalb unmöglich, mit diesem Raumfilter ein nicht-gerichtetes, auf einer Fehlerstelle beruhendes Spektrum, etwa in einem Eckradius (R in Fig. 6) auszufiltern, und aus diesem Grund ist auch das S/N-Verhältnis dieses Raumfilters unerwünscht niedrig.

Der andere, oben erwähnte Vorschlag, nämlich eine spezielle Fourier­ transformationslinse für höhere Ordnungen mit flacher Fouriertransformationsebene zu verwenden, ist in der Praxis kaum durchführbar, weil die Kosten für eine derartige Linse äußerst hoch sind. Selbst wenn man aber eine derartige Linse zur Verfügung hätte, bestünde immer noch das Problem bezüglich des begrenzten dynamischen Bereiches fotografischer Filme. Es kann deshalb nicht angenommen werden, daß die Ausnutzung dieses Effekts der Filterung eines Brechungsstrahls höherer Ordnung praktische Bedeutung erlangt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nachfolgend noch anhand der Fig. 4(a) und 4(b) ein üblicher bekannter Raumfilter beschrieben werden.

Der bekannte Raumfilter weist Bereiche 16 auf, die eingeschwärzt sind, und zwar als Ergebnis der Aufzeichnung der Intensitätsverteilung des optischen Fouriertransformationsspektrums eines industriellen Produktes, etwa eines Metallfilters mit zweidimensionalem Kreuzstreifenmuster. Der Filter hat also undurchlässige Bereiche 16 und durchlässige Bereiche 17-1 und 17-2, die nicht eingeschwärzt sind, weil die spektrale Intensität an diesen Stellen schwach ist. Gemäß Fig. 4(a) sind die Hauptkomponenten des zwei­ dimensionalen Kreuzstreifensprektrums in den Richtungen 0° und 90° verteilt, wohingegen die Komponentenverteilung in einer Richtung R zwischen den Richtungen 0° und 90° äußerst gering ist. Eine die spektrale Intensitätsverteilung direkt darstellende Schwärzungsverteilung ist somit auf einem fotografischen Film abgebildet. In den Richtungen 0° und 90° wird die Schwärzung durch die Bereiche des Brechungslichtes höherer Ordnung bewirkt, wohingegen in Richtung R nur das Brechungslicht niedriger Ordnung zu einer Schwärzung führt. Der Durchmesser eines schwarzen Punktes unterscheidet sich vom Punktdurchmesser (beispielsweise einige µm) an der Brechungsgrenze, die durch die Größe der Lichtquelle gegeben ist. Das heißt, in einem Brechunglichtbereich hoher Intensität, wobei die Ordnung nahe der 0ten Ordnung liegt, besitzt der Schwärzungspunkt einen großen Durchmesser in der Größenordnung von 100 bis 150 µm, und zwar aufgrund von Überbelichtungen und Haloerscheinungen beim Aufzeichnungsvorgang. Mit steigender Ordnung des Brechungslichtbereiches nimmt der Punktdurchmesser ab.

Es soll nun der Fall untersucht werden, daß ein zu überprüfendes Objekt 5 mit Störstelle 18 (Fig. 6) einer Raumfilterung unterworfen wird. Dabei soll in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Anordnung ein Raumfilter gemäß den Fig. 4(a) und 4(b) verwendet werden, wobei dann die Spektralkomponenten der Fehlerstelle 18, die Spektralkomponenten der höheren Ordnung und die Spektralkomponenten der niedrigeren Ordnung durch die durchlässigen Bereiche 17-1 und 17-2 hindurchgehen und als helle Punkte auf der inversen Fouriertransformationsebene erscheinen. Industrielle Produkte, wie etwa Metallfilter mit Öffnungen oder Fenstern, weisen im allgemeinen Eckradien (R) auf, wie sie in Fig. 6 mit 19 bezeichnet sind. Bei der eben erwähnten Raumfilterung gehen somit die Spektralkomponenten höherer Ordnung der Eckradien (R) 19 in der Richtung R durch die durchlässigen Bereiche 17-1 hindurch und erscheinen ebenfalls als helle Punkte auf der inversen Fouriertransformationsebene. Es ergeben sich somit keinem Fehler entsprechende Fehlersignale, also falsche Signalausgänge, was das S/N-Verhältnis verschlechtert.

Die Rauschkomponenten der üblichen Raumfilteranordnungen können in Rauschkomponenten des optischen Systems - verursacht durch optische Streuungen infolge unebener Oberflächen der Linsen und Staub auf den Linsenoberflächen - und in Rauschkomponenten unterteilt werden, die sich aus dem Licht höherer Brechungsordnungen ergeben, welches durch den Spektralbereich höherer Ordnung hindurchgeht, wo also der fotografische Film nicht genügend eingeschwärzt ist, weil die spektrale Intensität ungenügend war und der betreffende Bereich des Films eventuell außerhalb der Brennebene lag. Der größere Teil der beiden unterschiedlichen Rauscharten kann durch den durchlässigen Bereich 17-1 hindurchgehen. Der durchlässige Bereich 17-1 nimmt einen größeren Teil der Gesamtfläche ein. Obwohl also die Rauschkomponenten des optischen Systems und des Brechungslichtes höherer Ordnung nur eine geringe Intensität besitzen, können sie bei einer Oberflächenintegration des hindurchgegangenen Lichtes nicht vernachlässigt werden. Das nachfolgend erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung beruht auf der Erkenntnis dieser Fehlerquellen.

Das durch den Raumfilter hindurchgehende Brechungslicht höherer Ordnung enthält solches, das von den linearen Randbereichen der quadratischen Gitteröffnungen stammt. Dies kann durch die Grenz­ wellentheorie erklärt werden, gemäß der Licht höherer Beugungsordnung an den Öffnungsrändern erzeugt wird. Es wird durch die Ver­ öffentlichtung "Wave Optics" von Hiroshi Kubota, veröffentlicht von Iwanami Shoten, Seite 257, 1971, belegt werden. Dieses Beugungslicht höherer Ordnung geht durch die Bereiche des Raumfilters hindurch, die in den Richtungen 0° und 90° nicht eingeschwärzt sind. Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, sind diese Lichtstrahlen einer Brechung höherer Ordnung, welche einen Teil der Spektralkomponenten der Störstelle darstellen, von Bedeutung und nicht zu vernachlässigen; andererseits jedoch stellen sie nichts anderes als die Hauptkomponente des Rauschens dar, wenn sie im Ganzen betrachtet werden. Eine Verbesserung des S/N-Verhältnisss des Raumfilters setzt somit einen Raumfilter voraus, welcher soviel Beugungslichtkomponenten der Störstelle hindurchläßt wie nur möglich, um andererseits das Beugungslicht höherer Ordnung so weitgehend wie möglich auszufiltern.

Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Raum­ filtervorrichtung nach der Erfindung. Der Raumfilter kann dadurch erhalten werden, daß man einen richtungsabhängigen Filter 20, also eine Maske, mit Bereichen entsprechend den in den Fig. 5(a) und 5(b) schraffierten Bereichen mit einem durch fotografische Abbildung entstandenen Raumfilter gemäß Fig. 4 kombiniert. Wie sich aus der Gestalt der schraffierten Bereiche erkennen läßt, ergänzt der Filter 20 den Beugungsbereich niedriger Ordnung, dessen Spektrum aufgezeichnet wird, und zwar in der Richtung R, in welcher der Beugungsbereich höherer Ordnung nicht aufgezeichnet wird; in den Hauptspektralrichtungen dagegen, d. h. in den Richtungen 0° und 90°, wird das Spektrum mit dem Beugungsbereich höherer Ordnung ergänzt, so daß sich eine Filterfunktion ergibt. Der Filter 20 erhält somit eine Hochpaßtendenz und besitzt eine Gestalt entsprechend den gerichteten Komponenten der Inten­ sitätsverteilung des optischen Fouriertransformationsspektrums eines zweidimensionalen Kreuzstreifenmusters.

Nahzu alle Lichtstrahlen höherer Beugungsordnung um die Richtung R herum können dadurch ausgefiltert werden, daß der richtungsabhängige Filter 20 der beschriebenen Gestalt einem üblichen, durch fotografische Aufzeichnung erhaltenen Raumfilter hinzugefügt wird. Alle erwähnten Rauschkomponenten des optischen Systems der Eckenkrümmungen und der Randbeugung können somit aus­ geschaltet werden. Andererseits können von den Spektralkomponenten der Fehlerstelle 18 nur die Lichtstrahlen niedrigerer Beugungsordnung den Filter in der Richtung R passieren, und in den Richtungen 0° und 90° kann Beugungslicht höherer Ordnung durch den Filter sehr gut hindurchgehen, und zwar aufgrund der Filterungsfähigkeit des durch fotografische Aufzeichnung erhaltenen Raumfilters, so daß eine Verminderung des optischen Ausgangs der Fehlerstelle 18 weitgehend vermieden wird; das S/N-Verhältnis wird somit wesentlich verbessert.

Der richtungsabhängige Filter führt nicht zu einer Erhöhung des optischen Ausgangs der Störstelle und zu einer Verbesserung des S/N-Verhältnisses. Dies zeigt sich bei einer Betrachtung der Bildqualität. Bei der Kombination eines zirkulären (ungerichteten) Niederpaßfilters und eines durch fotografische Aufzeichnung erhaltenen Raumfilters erhält man eine Verbesserung des S/N-Verhältnisses. Das sich dabei ergebende Bild besitzt jedoch eine unzureichende Qualität, und zwar aufgrund der zirkulären bzw. ungerichteten Lochbeugung. Andererseits wird der richtungsabhängige Filter mit Hochpaßtendenz in Richtung der spektralen Hauptkomponenten kaum durch Beugungserscheinungen beeinflußt, so daß sich ein hochqualitatives inverses Fouriertransformationsbild ergibt. In dem hauptsächlich verwendeten Bereich der niedrigeren Beugungsordnungen ist darüber hinaus der Durchmesser der schwarzen Punkte des aufgezeichneten Spektrums 10- bis 20mal so groß wie derjenige der Punkte an der Beugungsgrenze, welche durch die Größe der Lichtquelle vorgegeben ist. Deshalb ist der Spielraum für Drehungen um die optische Achse und für Verschiebungen aus der optischen Achse ver­ gleichsweise groß, mit der Folge, daß an eine mechanische Genauigkeit des Raumfilters keine allzu großen Anforderungen gestellt werden müssen.

Der richtungsabhängige Filter kann aus irgendeinem lichtabsorbierenden Material gefertigt werden. Er kann deshalb beispielsweise so hergestellt werden, daß der durch fotografische Aufzeichnung hergestellte Raumfilter in vorgegebener Weise eingeschwärzt wird. Er kann aber so hergestellt werden, daß man in vorgegebener Gestalt ausgeschnittenes schwarzes Papier auf den Raumfilter aufbringt. Der richtungsabhängige Filter kann somit schnell und mit geringen Kosten hergestellt werden. Das in die richtige Form geschnittene schwarze Papier kann zum Raumfilter in Richtung der optischen Achse einen Abstand von einigen Millimetern haben.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß, wie beschrieben, ein richtungsabhängiger Raumfilter verwendet wird, der durch die Kombination des durch fotografische Aufzeichnung der Intensitätsverteilung des Fouriertransformationsspektrums eines regelmäßigen Musters hergestellten Raumfilters mit einem rich­ tungsabhängigen Filter als Maske entsteht, der in Richtung der überwiegenden Komponenten eine Hochpaßtendenz aufweist, entsprechend der gerichteten Größe der Komponenten des Spektrums. Die Verwendung dieses Filters macht es möglich, eine Vorrichtung zu schaffen, die nur einer vergleichsweise niedrigen mechanischen Genauigkeit bedarf, aber in der Lage ist, industrielle Produkte mit regelmäßigem zweidimensionalen Muster mit hoher Genauigkeit auf Fehler zu überprüfen, und zwar ohne Verlust des Vorteils der Raumfilteranordnung, daß nämlich die räumlich parallele Verarbeitung zweidimensionaler Bilder mit einem vergleichsweise billigen optischen System durchgeführt werden kann.

Die Fig. 7(a) und 7(b) zeigen schematisch einen Metallfilter bzw. in vergrößertem Maßstab den wesentlichen Teil eines Metallfilters. Der Metallfilter hat eine Dicke von 0,2 mm und ein regelmäßiges zweidimensionales Muster. Diser Metallfilter ist zum praktischen Nachweis der genannten Vorteile verwendet worden. In den Fig. 7(a) und 7(b) bezeichnen das Bezugszeichen 21 eine Öffnung bzw. ein Loch des Metallfilters und das Bezugszeichen 22 eine Fehlerstelle.

Fig. 8 zeigt in vergrößertem Maßstab ein Beispiel des richtungsabhängigen Raumfilters. Der Filter ist durch Kombination eines richtungsabhängigen Filters in Form einer undurchsichtigen Maske 24 mit einem Raumfilter in Form eines fotografischen Films 23 erhalten worden. Der Raumfilter wurde durch fotografische Aufzeichnung der Inten­ sitätsverteilung des optischen Fouriertransformationsspektrums des Metallfilters von Fig. 7 hergestellt, wobei als Lichtquelle ein Helium-Neon-Laser verwendet wurde und die Fouriertransformationslinse eine konvexe Linse mit einer Brennweite f von 250 mm und einem Durchmesser von 100 mm ist. Die Hauptkomponenten des Fouriertransformationsspektrums liegen in den Richtungen 0° und 90°. Weil jedoch die meisten Spektralkomponenten in der Richtung 0° liegen, wird die Hochpaßcharakteristik des richtungsabhängigen Filters (Maske 24) in der Richtung 0° verstärkt, so daß sich ein Verhältnis der 0°-Richtung zur 90°-Richtung=F/E=2 ergibt.

Fig. 9 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses der optischen Intensität der Fehlerstelle 22 zur optischen Intensität des durch Eckenkrümmungen hervorgerufenen Rauschens, wobei die Messungen auf der inversen Fouriertransformationsebene vorgenommen worden sind, wobei dieses Verhältnis das S/N-Verhältnis darstellt. Dabei ist der Wert D Φ in Fig. 8 verändert worden; dabei wurde einmal der richtungsabhängige Raumfilter von Fig. 8 verwendet (Kurve A) und zum anderen ein ungerichteter Niederpaß-Raumfilter, welcher durch Kombination eines zirkulären bzw. ungerichteten (D Φ ) Niederpaßfilters mit einem Raumfilter (fotografischer Film 23) durch fotografische Aufzeichnung entstand (Kurve B). Das S/N- Verhältnis des üblichen Raumfilters liegt bei 5, also S/N=5.

Fig. 10 ist eine grafische Darstellung der optischen Intensität der in Fig. 9 gemessenen Fehlerstelle 22, und zwar im Vergleich des richtungsabhängigen Raumfilters (Kurve A) und des zirkulären Niederpaß-Raumfilters (Kurve B). Die optische Intensität des üblichen Raumfilters beträgt 2,3.

Aus den Fig. 9 und 10 ergibt sich, daß das S/N-Verhältnis des richtungsabhängigen Raumfilters dasjenige eines üblichen Raumfilters um das etwa Fünffache übersteigt. Das S/N-Verhältnis bei Verwendung des richtungsabhängigen Hochbegrenzungs-Raumfilters ist besser als dasjenige bei Verwendung eines zirkulären Niederpaß-Raumfilters, und die optische Intensität der Fehlerstelle 22 ist höher. Die optische Intensität der Fehlerstelle 22 mit D=3Φ, wobei das S/N-Verhältnis sein Maximum bei Verwendung des richtungsabhängigen Raumfilters erreicht, ist nur um 20% niedriger als die optische Intensität im Falle eines üblichen Raumfilters. Bei Verwendung eines zirkulären Niederpaß-Raumfilters ist die optische Intensität dagegen um 80% geringer.

Die Fig. 11 zeigt den Einfluß einer Verschiebung aus der optischen Achse auf das S/N-Verhältnis. Unter der Voraussetzung, daß die Grenze des für eine brauchbare Prüfung erforderlichen S/N-Verhältnisses bei vier liegt, kann ein üblicher Raumfilter (Kurve B), der durch fotografische Aufzeichnung hergestellt worden ist, nicht verwendet werden, wenn die optische Achse um über 10 µm verschoben ist. Dagegen kann der richtungsabhängige Raumfilter (Kurve A) auch dann noch sinnvoll zur Prüfung herangezogen werden, wenn die optische Achse um 35 µm verschoben worden ist.

Fig. 12 zeigt den Einfluß einer Drehung um die optische Achse auf das S/N-Verhältnis. Wenn man davon ausgeht, daß wiederum die Grenze für das S/N-Verhältnis bei vier liegt, dann kann der übliche Raumfilter (Kurve B) schon dann nicht mehr verwendet werden, wenn der Filter zumindest um 0,2° um die optische Achse gedreht worden ist. Beim richtungsabhängigen Raumfilter (Kurve A) dagegen liegt die noch zulässige Drehgrenze bei 1,0°.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Überprüfung eines ein regelmäßiges Muster aufweisenden, ausgedehnten Gegenstandes auf Fehlerstellen des Musters, mit einer Laserlichtquelle, Mitteln zur Strahlaufweitung, Linsen, einem Raumfrequenzfilter, einer Einrichtung zur Verbesserung des Signal/Rausch- Verhältnisses und einer Detektoreinrichtung, wobei das Raumfrequenzfilter die fotografische Abbildung des fehlerfreien, regelmäßigen Musters auf einem fotografischen Film ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses eine dem fotografischen Film (23) überlagerte, undurchsichtige Maske (24) aufweist, die komplementär zur fotografischen Abbildung ist und deren Größe so bemessen ist, daß die den Abbildungen höherer Ordnungen entsprechenden Randbereiche der fotografischen Abbildung abgedeckt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (24) aus einem eingeschwärzten Blatt besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (24) durch Einschwärzen des fotografischen Films (23) hergestellt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (24) zu dem fotografischen Film (23) einen vorgegebenen Abstand hat.