DE3713149A1 - Fernmess-spektrophotometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fernmeß-Spektrophotometer zum genauen Messen der spektralen Verteilung des von einem relativ weit vom Spektrophotometer entfernt angeordneten Meßobjekt reflektierten Lichtes.

Spektrophotometer werden weit verbreitet zur Bestimmung reflektierter Strahlung angewendet. Bei der industri­ ellen Qualitätskontrolle werden Spektrophotometer zum Prüfen einheitlicher Oberflächeneigenschaften von Fabri­ katen eingesetzt, um eine bestmögliche Qualität zu ge­ währleisten. In der Textilindustrie wird beispielsweise der Färbevorgang fortlaufend durch spektrophotometrische Beobachtung kontrolliert. Am wirkungsvollsten würde eine derartige Kontrolle in der Endinspektion an jedem ein­ zelnen Gestell durchgeführt, um eine einheitliche Ein­ färbung über den ganzen Ballen sicherzustellen. Eine der­ artige Kontrolle ist praktisch kaum durchführbar mit den Spektrophotometern bekannter Bauart, weil diese, wie später noch näher ausgeführt wird, eine besondere und kostenaufwendige Montage an jedem einzelnen Gestell er­ fordern. Da die herkömmlichen Spektrophotometer in un­ mittelbarer Nähe des Prüfobjektes, häufig im Abstand von weniger als 2,5 cm, angebracht werden müssen, ist eine kostenaufwendige Brückenmontage für jedes einzelne Muster erforderlich.

Da häufig ein Abtasten des Meßobjektes erforderlich ist, müssen Spektrophotometer herkömmlicher Bauart in unmittel­ barer Nähe des Meßobjektes hin und her bewegt werden, was die Montagekosten noch zusätzlich erhöht. Es erscheint überflüssig, darauf hinzuweisen, daß bei derartigen in­ dustriellen Anlagen die zulässigen Toleranzen schwer zu erzielen sind. So ist es in der Textilindustrie aus Kosten­ gründen praktisch undurchführbar, an jedem einzelnen Inspektionsgestell ein Spektrophotometer anzubringen. In der Regel werden Spektrophotometer nur direkt an der Färbeanlage eingesetzt, was einen wesentlich geringeren Aufwand, aber auch eine wesentlich geringere Zuverlässig­ keit bedeutet. So wird die Prüfgenauigkeit der Wirtschaft­ lichkeit geopfert. Der große erforderliche Kostenaufwand hat den Einsatz von Spektrophotometern in der Qualitäts­ und Farbkontrolle in der Textilindustrie wesentlich ein­ geschränkt.

Viele Firmen wurden nicht nur durch den großen Kosten­ aufwand an der Benutzung von Spektrophotometern gehin­ dert, sondern auch durch die Notwendigkeit, die Geräte in unmittelbarer Nähe des Meßobjektes montieren zu müssen, was bei der Empfindlichkeit der Geräte in vielen Fällen problematisch ist. So kann zum Beispiel Platzmangel oder die Entwicklung chemischer Dämpfe, wie von Farbbädern, das Anbringen eines Spektrophotometers in geringem Ab­ stand praktisch unmöglich machen. In anderen Industrie­ zweigen, wie beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie, müssen bestimmte Vorschriften eingehalten werden: die Montagebrücken müssen aus Edelstahl sein, wenn sie in unmittelbarer Nähe der Lebensmittel angebracht werden, was für die Spektrophotometer nach dem Stand der Technik erforderlich ist.

Des weiteren hat sich für den Einsatz von Spektrophoto­ metern in der Qualitätskontrolle nachteilig ausgewirkt, daß bei der erforderlichen unmittelbaren Nähe des Meß­ objektes die Spektrophotometer die Strahlung einiger Oberflächenbezirke nicht genau auffassen können. Die Spektrophotometer nach dem Stand der Technik weisen eine punktförmige Lichtquelle auf, deren Licht in verschiedene Richtungen strahlt, und eine Detektoranordnung, die die vom Meßobjekt reflektierte Strahlung auffaßt. Eine solche Anordnung ist für die meisten ebenen Flächen geeignet, unter der Voraussetzung, daß die Einrichtung sehr nahe am Meßobjekt angebracht ist. Sie erweist sich aber als voll­ kommen unzulänglich, wenn die Oberfläche reliefartig ist oder eine gewisse Struktur aufweist, was eine räumliche Abtastung erforderlich machen würde. Beispielsweise war bei der Herstellung von Strukturteppichen bisher die spektrophotometrische Prüfung nicht möglich, obgleich eine solche gerade für dieses Produkt sehr wünschenswert ist. Durch die in unmittelbarer Nähe angebrachten Spektrophotometer kann bei unebener Oberflächenstruktur keine genaue Reflektionsmessung durchgeführt werden, da jeder Bezirk des Strukturteppichs das Licht in ver­ schiedene Richtungen und mit verschiedener Intensität reflektiert.

Folglich ist bei der Verwendung der herkömmlichen Spekro­ photometer das Ergebnis der Abtastung eines Struktur­ teppichs sprunghaft und unzuverlässig. Hierdurch hat sich in den entsprechenden Herstellerkreisen eine Abneigung gegen die Verwendung von Spektrophotometern für die Qualitätskontrolle entwickelt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Spektro­ photometer so zu gestalten, daß es in größerem Abstand vom Meßobjekt eingesetzt werden kann und unbeeinflußt von Streulicht ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das Fernmeß- Spektrophotometer so zu gestalten, daß die zuvor be­ schriebene Brückenmontage entfällt.

Das erfindungsgemäße Spektrophotometer ist in einem Fix­ punkt in größerer Entfernung vom Meßobjekt angebracht und die Abtastung des Meßobjektes kann ohne Verschiebung des Gerätes erfolgen. Die Handhabung des Spektrophoto­ meters nach der Erfindung ist vergleichsweise einfach, ins­ besondere auch, weil es keiner Refokussierung oder Aus­ richtung bei Abstandsänderung des Meßobjektes bedarf. Weiterhin wird es als vorteilhaft empfunden, daß die Lichtquelle im Spektrophotometergehäuse untergebracht ist.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Spektrophotometers werden beim praktischen Arbeiten mit diesem festgestellt. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus dem Unter­ ansprüchen.

Mit dem erfindungsgemäßen Spektrophotometer können aus relativ großem Abstand genaue Spektralreflektions­ messungen vorgenommen werden und es kann ebenfalls zum Abtasten benutzt werden.

Nach einer ersten Ausführungsform ist die hochintensive Lichtquelle eine pulsierende Xenonlampe. Eine fokussie­ rende Beleuchtungslinse wirft ein vergrößertes Bild der Lichtquelle oder einen kollimierten Strahl auf den zu beleuchtenden Bezirk des Meßobjektes. Ein Vergleichs­ strahl wird mit Hilfe einer Faseroptik hergestellt, deren eines Ende in den Strahlengang gebracht wird, und deren anderes Ende mit einem Bandpaß-Filter verbunden wird, der benachbart zum Referenzdetektor abgebracht ist. Eine Abbildungslinse ist so ausgerichtet, daß sie ein Teilbild des beleuchteten Bezirks des Meßobjektes auf eine Polychromatoreinrichtung projiziert; diese bewirkt die Aufspaltung des reflektierten Lichtes in die einzel­ nen Wellenlängen, die getrennt von den Detektoren einer Detektoreinrichtung aufgenommen werden. Die von den De­ tektoren aufgenommene, vom Muster reflektierte Strahlung und der Referenzstrahl werden verstärkt, in Digital- Signale umgewandelt und in einem Mikroprozessor verarbei­ tet. Der Mikroprozessor bestimmt die Spektralreflektion des Meßobjektes unter Zuhilfenahme des Referenzstrahles, der zur Bestimmung der Beleuchtungscharakteristik der Probe dient. Vorzugsweise wird ein Durchschnittswert über einen verhältnismäßig großen Oberflächenbezirk des Meßobjektes ermittelt.

In einer zweiten Ausführungsform wird eine Kohler-Be­ leuchtungsoptik verwendet, die ähnlich wie die Optik in Filmprojektoren arbeitet. In diesem Fall trifft das von der pulsierenden Xenonlampe ausgehende Licht auf eine Kondensorlinse und geht durch eine Spaltöffnung zu einer Objektivlinse. Durch diese wird das Bild der Spaltöffnung auf das Meßobjekt projiziert und bewirkt eine sehr gleich­ mäßige Beleuchtung. Der Referenzstrahl wird durch einen Strahlenteiler, der zwischen Kondensor- und Objektivlinse angeordnet ist, hergestellt. Der Referenzstrahl wird auf eine integrierende Sphäre, die mit einem gleichmäßigen weißen Überzug versehen ist, fokussiert, so daß eine diffuse integrierte Referenzlichtquelle gebildet wird. In dieser Ausführungsform geht der vom Meßobjekt re­ flektierte Strahl durch oder entlang der Integrations­ kugel zur Abbildungslinse. Mit Hilfe eines Strahlen­ schalters wird abwechselnd der Meßstrahl und der Refe­ renzstrahl während zweier aufeinanderfolgender Blitze einem Polychromator zugeführt. Ein odere mehrer Detek­ toren für eine bestimmte Wellenlänge werden den Inte­ grationskugel zugeordnet, um die Spektralcharakteristik der Beleuchtung während des Meß- und des Referenz­ blitzes zu bestimmen. Diese Detektoren bestehend vorzugs­ weise aus einem Lichtleiterbündel, das mit einem Band­ paßfilter und einem Referenzdetektor verbunden ist. In der zweiten Ausführungsform normalisiert der Mikro­ prozessor unter Verwendung der Information des Wellen­ längen-Detektors die Beleuchtung zwischen zwei Blitzen der Xenonlampe und vergleicht dann den Meß- und den Re­ ferenzstrahl auf der Basis der normalisierten Beleuchtung. Aus diesem Vergleich wird die Spektralcharakteristik des Meßobjektes bestimmt. Vorzugsweise überlappen die Meß­ und Beleuchtungsbereiche, um - wenn das System einmal ausgerichtet ist - einen großen Meßbereich zu überstrei­ chen. Da die Musterbeleuchtung sehr einheitlich ist, kann dieses System über einen großen Bereich genaue Meßergeb­ nisse ermitteln, ohne daß eine Neuausrichtung oder Neu­ eichung erforderlich wäre. Durch den relativ großen, ein­ heitlich beleuchteten Meßbezirk ist das Spektrophotometer nach der Erfindung weniger anfällig bei Oberflächen­ schwankungen als die bisher bekannten Spektrophotometer und zeigt auch dann exakte Meßergebnisse für die Spektral­ reflektion an.

Für die zweite Ausführungsform sind noch weitere Abwand­ lungen vorgesehen. In einer wird ein zweiter Polychromator vorgesehen, der die Spektralcharakteristiken der einzelnen Wellenlängen-Oetektoren aufnimmt und analysiert. In einer weiteren Abwandlung wird der Referenzstrahl unter Ausschalten der Integrationskugel direkt auf den zwei­ ten Polychromator gerichtet.

In einer anderen Abwandlung wird der Referenzstrahl mittels einer konjugierten Objektiv-Linse auf einen Diffuser gerichtet, und ein Strahlenschalter dirigiert wechselweise den vom Diffuser kommenden Referenzstrahl und den Meßstrahl auf einen Polychromator. In dieser Ausführungsform bestehen die Detektoren bestimmter Wellen­ länge vorzugsweise aus Faserbündeln, die in den Strahlen­ gang der diffusen Beleuchtung gebracht werden. Andere Ausführungsformen arbeiten mit einem integrierenden Stab als Teil der Beleuchtungsoptik und einem Rücklauf-Abtast­ spiegel, um die Verwendung des erfindungsgemäßen Spektro­ photometers als Winkel- oder Zeilenabtaster zu ermög­ lichen.

Neben allen anderen, vorstehend beschriebenen Vorteilen bleibt als bedeutendstes Merkmal des Spektrophotometers nach der Erfindung, daß es den von einem Meßobjekt re­ flektierten Strahl in verhältnismäßig großer Entfernung aufnehmen und messen kann. Das ermöglicht eine Montage des Spektrophotometers in vergleichsweise großem Abstand vom Meßobjekt und erspart die zuvor erwähnten kostenauf­ wendigen Brückenmontagen, wie sie für die herkömmlichen Spektrophotometer erforderlich sind.

Weiterhin ermöglicht es das erfindungsgemäße Spektro­ photometer, einen verhältnismäßig großen Bereich des Meß­ objektes gleichmäßig zu beleuchten und zu messen und durch Mitteilung einer Vielzahl von Meßdaten exakte Ergebnisse zu erzielen. Die bemerkenswert große Genauigkeit der Meß­ werte wird durch die zuvor beschriebene Zweistrahl-Ver­ gleichstechnik erhalten. Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, die Winkelabtastung durch das Spektro­ photometer von einem relativ weit entfernten Fixpunkt vornehmen zu können.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen vorzugsweise Ausführungs­ formen der Erfindung und dienen im Zusammenhang mit deren Beschreibung der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 ist eine Darstellung des erfindungsgemäßen Spektrophotometers entsprechend der ersten Ausführungs­ form, wie beschrieben.

Fig. 2 stellt den ersten Polychromator und Analysator­ kreis dar.

Fig. 3 stellt den zweiten Polychromator mit Analysator­ kreis dar.

Fig. 4 ist eine Darstellung des Fernmeß-Spektrophoto­ meters nach der zweiten Ausführungsform.

Fig. 5A ist eine Teilansicht der zweiten Ausführungs­ form und zeigt die Variante mit einer Integrationskugel.

Fig. 5B ist eine Seitenansicht der in Fig. 5A darge­ stellten Ausführungsform entlang der Linie 5B-5B aus Fig. 5A.

Fig. 5C ist eine Teilansicht der zweiten Ausführungs­ form und zeigt eine Variante für die Referenzstrahl-Optik.

Fig. 6 ist eine Teilansicht der zweiten Ausführungs­ form einschließlich des Polychromators.

Fig. 7 zeigt die zweite Ausführungsform einschließlich des Polychromators und einer weiteren Variante für die Referenzstrahl-Optik.

Fig. 8 zeigt die zweite Ausführungsform mit einer konju­ gierten Referenzstrahl-Optik.

Fig. 9A zeigt die zweite Ausführungsform mit einem inte­ grierenden Stab als Teil der Beleuchtungsoptik.

Fig. 9B zeigt die zweite Ausführungsform mit einer fünf­ ten alternativen optischen Anordnung mit einem geteilten integrierenden Stab.

Fig. 10 zeigt die zweite Ausführungsform mit der sich überlappenden Beleuchtung im Meßfeld.

Fig. 11 zeigt die zweite Ausführungsform zur Verwendung als Abtastvorrichtung.

Fig. 12 ist die perspektivische Ansicht einer kommerziellen Anwendung des in Fig. 11 dargestellten Abtast-Spektro­ photometers.

Das Spektrophotometer 10 weist eine Beleuchtungsquelle 12 auf und eine optische Anordnung 14, die aus einer oder mehreren Linsen besteht. Die Referenzstrahl-Optik 16 führt den Referenzstrahl einem oder mehreren Detektoren 18 zu. Eine zweite optische Einrichtung 20 für das re­ flektierte Licht führt dieses vom Meßobjekt A kommend dem Polychromator 22 zu, der es aufspaltet und die In­ tensität in einer Vielzahl von Wellenlängen bestimmt. Die vom Polychromator 22 hergestellten Daten werden im integrierenden Verstärkerkreis 46 weiter behandelt und dem Mikroprozessor 40 zur Weiterverarbeitung zugeführt; sodann werden sie angezeigt und/oder zur Steuerung des Systems verwendet.

In der ersten Ausführungsform, wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Beleuchtungsquelle 12 vorzugsweise eine hoch­ intensive Xenonlampe oder eine Xenon-Lichtbogenlampe. Das Licht wird von der fokussierenden Linse 24 aufgefangen. Wie gezeigt, kann hinter der Lampe 12 ein gebogener, Hochglanz-polierter Reflektor 26 angebracht werden, um sicherzustellen, daß der Linse 24 so viel Licht wie mög­ lich zugeführt und die Streustrahlung möglichst klein ge­ halten wird. Als Reflektor 26 dient vorzugsweise ein po­ lierter sphärischer Spiegel mit einem Vergrößerungs­ faktor von -1.

Die fokussierende Linse 24 lenkt das von der Lichtquelle 12 kommende Licht auf das Meßobjekt A, so daß dieses teil­ weise beleuchtet wird. Die Linse 24 bildet entweder die Lichtquelle als Lichtfleck auf dem Meßobjekt A ab, oder, wie in Fig. 1 gezeigt, führt sie das Licht der Probe als kollimierten Strahl zu, so daß auf der Probe ein de­ fokussierter Lichtfleck erzeugt wird. Zur Herstellung eines Referenzstrahles werden nach dieser Ausführungs­ form eine oder mehrere Faseroptiken 28 in den Strahlen­ gang der Musterbeleuchtung gebracht. Die Referenzstrahlen der Faseroptiken 28 werden durch einen Bandpaß-Filter 29 gefiltert und dem Referenzstrahldetektor 18 zugeführt, in­ dem die Enden der Faseroptik 28 auf einer Seite mit dem Filter und auf der anderen Seite mit dem Detektorpaar ver­ bunden werden. Die Filter können eine Bandbreite in der Größenordnung von 30 Manometern haben, so daß zwei ver­ schiedene Wellenlängen gemessen werden können. Alterna­ tiv kann der Referenzstrahl auch durch die herkömm­ lichen Verfahren hergestellt werden, wie mit Hilfe eines Strahlenteilers und einer Fokussierlinse.

Das Meßobjekt A reflektiert und absorbiert verschiedene Mengen des einfallenden Lichtes. Eine zweite optische Einrichtung 20 wird in Fig. 1 gezeigt. Eine das reflek­ tierte Licht fokussierende Linse 30 führt dieses dem Polychromator 22 zu, der es in die verschiedenen Wellen­ längen aufspaltet.

Eine geeignete Polychromator-Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Polychromator 22 weist einen engen Spalt 23 auf, der im Brennpunkt der Linse 30 angebracht ist, eine Kollimatorlinse 34 und eine Trennfilter-Anordnung 36, wie z.B. ein Beugungsgitter oder ein Prisma. Der kollimierte Strahl von der Linse 34 wird durch den Trenn­ filter 36 in seine Wellenlängen zerlegt und mittels der fokussierenden Linse 38 der Detektoranorndnung 32 zuge­ führt, die so angebracht ist, daß sie das Licht jeder einzelnen Wellenlänge auffaßt und bestimmt. Zur besseren Veranschaulichung der Detektoranordnung ist eine solche mit 10 Detektoren gezeigt, die ein 10-Kanalsystem bildet. Vorzugsweise werden 20-bis 40-Kanalsysteme verwendet, die Licht in Intervallen von 10 bis 20 Nanometern über das gesamte sichtbare Spektrum auffangen. Es wurde auch vor­ geschlagen, die vorliegende Erfindung im nicht sichtbaren Spektralbereich anzuwenden. Eine geeignete Polychromator- Anordnung wird in US-A 40 76 421 beansprucht.

Der Kreis 46 erhält Signale von jedem einzelnen Detektor der Anordnung 32 zur Weiterverarbeitung; diese kann Ver­ stärkung und Integration der Signale zur Übertragung auf dem Mikroprozessor 40 einschließen.

Selbstverständlich ist ein A/D-Konverter erforderlich, damit der Mikroprozessor 40 die verstärkten Detektor­ signale verstehen und verarbeiten kann.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Polychromator-Anordnung, in der die Faseroptiken 28 direkt mit dem Polychromator 22 verbunden sind und dieser die Filter 29 und die De­ tektoren 18 aufweist. Es wurde ebenfalls erwogen, die Detektoren 18 einfach als Fortsetzung der Detektorreihe 32 anzuordnen.

Die oben beschriebenen und in den Fig. 2 und 3 darge­ stellten Polychromator-Anordnungen stellen vorzugsweise Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung dar. Selbst­ verständlich sind auch andere Polychromator-Anordnungen im Rahmen der Erfindung anwendbar; tatsächlich sind auch Monochromator-Anordnungen geeignet. Entsprechend der zu­ vor gegebenen Beschreibung können die einzelnen Wellen­ längen des reflektierten Lichtes aufeinanderfolgend den verschiedenen Detektoren zugeführt werden, wenn die Farbentrennvorrichtung entsprechend eingestellt ist. Die Detektorsignale werden über einen Verstärkerkreis dem Mikroprozessor zugeführt.

Der Mikroprozessor 40 enthält vorzugsweise den A/D-Kon­ verter. Weiterhin nimmt dieser Daten von den Referenz­ detektoren und den Meßdetektoren auf und speichert sie. Die Daten der Referenzdetektoren dienen zur Normalisierung der Beleuchtung des Meßobjektes, um Veränderungen auszu­ gleichen, die während des Arbeitens seit der Eichung des Instrumentes aufgetreten sein können. Danach werden die Meßdaten verarbeitet, um die Spektralcharakteristik des Meßobjektes zu bestimmen. Die Ergebnisse werden entweder angezeigt und/oder zur Steuerung des Systems verwendet. Wie beschrieben, besteht die vorzugsweise Beleuchtungs­ quelle 12 aus einer pulsierenden Xenonlampe. Wird diese ansich leicht erhältliche Beleuchtungsquelle mit der Dual­ strahlmethode erfindungsgemäß kombiniert, so kann die Raumbeleuchtung praktisch außer acht gelassen werden. Weiterhin wird eine bisher unbekannte Genauigkeit durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielt, da sowohl das ein­ fallende als auch das reflektierte Licht gemessen werden. Folglich kann das erfindungsgemäße Spektrophotometer bei Raumbeleuchtung und aus ziemlich großer Entfernung vom Meßobjekt ohne Störung durch Streulicht arbeiten. Tat­ sächlich können mit dem erfindungsgemäßen Fernmeß- Spektrophotometer genaue Meßwerte noch aus einer Ent­ fernung von 1.3 bis 6 m erzielt werden.

Selbstverständlich können auch andere Lichtquellen in Erwägung gezogen werden, wie Krypton- oder andere Edel­ gaslampen. Es ist auch anzunehmen, daß andere, intensive Lichtquellen wie Lichtbögen oder solche Lichtquellen, die oberhalb der Raumtemperatur arbeiten, verwendet werden können.

Der optische Aufbau, wie in Fig. 1 dargestellt, ist in zahlreichen Anwendungsgebieten mit Erfolg eingeführt worden. Dennoch haben gewisse Einschränkungen bei der An­ wendung die Erfinder zu weiteren Verbesserungen veran­ laßt, durch die eine noch größere Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Spektralmessungen aus verhältnismäßig großer Entfernung möglich sind.

Insbesondere wurde festgestellt, daß die Beleuchtung des Meßobjektes nicht ganz einheitlich ist, weil der Licht­ fleck ein Abbild der Lichtquelle ist und weil die Inten­ sität in verhältnismäßig kleinen Bereichen in Abhängig­ keit vom "heißen Punkt" der Lichtquelle variiert. Weiter­ hin sind die vorzugsweise verwendeten Xenon-Lichtquellen häufigen Frequenz- und Intensitäts-Schwankungen unter­ worfen, wenn nach der Einstrahl-Methode gearbeitet wird. Zusätzlich bedingt die Unstetigkeit des Lichtbogens Schwankungen in der Ausleuchtung des Meßobjektes. Die Auswirkungen dieser Schwankungen werden noch verstärkt, wenn die in den Lichtstrahl gebrachte Referenzstrahl­ eintrittsöffnung 28 verhältnismäßig klein ist. Beleuch­ tungsschwankungen können sich insbesondere dann auf die Meßergebnisse auswirken, wenn, wie es hier erwünscht ist, die Messungen in verschiedenen Abständen durchgeführt werden sollen, und wenn die Position des Meßobjektes während der Messung Schwankungen unterworfen ist. Der gebogene Spiegel 26 hinter der Lichtquelle 12 schafft eine gewisse Verbesserung dieses Problems, aber dadurch allein wird keine absolute Einheitlichkeit erzielt. Weiterhin muß der Aufbau entsprechend der ersten Aus­ führungsform bei Änderungen des Musterabstandes neu fokussiert werden und die Lichtquelle muß neu geeicht werden. Da die Beleuchtung nicht sehr einheitlich ist, ist die Messung auf einen verhältnismäßig kleinen Be­ reich durch den Abstand vom Brennpunkt begrenzt. Obgleich diese Schwierigkeiten durch genaue Überwachung des Systems vermieden werden können, ist doch eine größere Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit sehr erwünscht. Die genannten Nachteile werden in den weiteren Ausfüh­ rungsformen beseitigt.

Fig. 4 zeigt eine zweite vorzugsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fernmeß-Spektrophotometers, das eine "Kohler-Typ" optische Anordnung aufweist, die eine ein­ heitliche Beleuchtung der Probe gewährleistet. In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist ein gebogener Reflektor 26 hinter der Lichtquelle 12 angeordnet, um die größte Lichtausbeute zu erzielen und diese dem ersten Linsenelement 48 zuzuführen und die Wirkung von Frequenz­ schwankungen zu reduzieren. Das Linsenelement 48 ist vor­ zugsweise eine Kondensor-Linse, mit deren Hilfe der Strahl auf das zweite Linsenelement 50 gelenkt wird, das seinerseits das Meßobjekt mit dem Bild des Spaltes weit­ gehend einheitlich beleuchtet. Vorteilhafterweise kom­ pensiert Linsenelement 50 alle Schwankungen in der Licht­ quelle 12, so daß die Beleuchtung des Meßobjektes kon­ stant bleibt. Die einheitliche Beleuchtung des Meß­ objektes, wie sie durch diese Ausführungsform erzielt wird, erleichtert die Einstellung der Beleuchtungs- und Empfangs-Optiken und gewährleistet eine genaue Einstellung der überlappenden Meßfelder und den exakten Empfang der reflektieren Strahlung.

In dieser zweiten Ausführungsform wird der Referenzstrahl durch einen Strahlenteiler 52 hergestellt, der zwischen den Linsenelementen 48 und 50 angeordnet ist. Der Strahlen­ teiler 52 spaltet einen Teil des von der Beleuchtungs­ quelle 12 ausgehenden Lichtstrahles nach Durchgang durch die Linse 48 ab und reflektiert diesen auf die Ulbricht' sche Integrationskugel 54 durch deren Öffnung 56. Vor­ zugsweise wird der Strahl auf einen Punkt der Integra­ tionskugel 54 fokussiert, der der Öffnung 56 gegenüber liegt. Die Innenwandungen der Kugel 54 sind mit einer einheitlichen weißen Schicht überzogen, so daß die ge­ samte Kugel vom diffusen Bild des Referenzstrahles er­ leuchtet wird. Die Integrationskugel 54 ist mit einer zweiten und dritten Öffnung, 58 und 60, versehen. Der von einem beleuchteten Bezirk des Meßobjektes reflektierte Lichtstrahl geht durch die Integrationskugel 54 entlang einer durch die Öffnungen 58 und 60 definierten Linie auf die fokussierende Linse 30, die den Strahl auf den Poly­ chromator 22 fokussiert. Entsprechend der ersten Aus­ führungsform wird der reflektierte Strahl von der Detek­ tor-Anordnung 32 aufgefaßt und über den Verstärker-und Integrationskreis 46 dem Mikroprozessor 40 zugeführt, um die Information der Spektralcharakteristik in numerische Daten zu übersetzen.

Vorteilhafterweise wird ein Lichtschalter 64 benachbart zur dritten Öffnung 60 in der Integrationskugel 54 ange­ ordnet. In einer Stellung gestattet der Lichtschalter 64 den ungehinderten Durchgang des Meßstrahls auf die Linse 30, und in der anderen Stellung wird der Referenzstrahl von der Kugeloberfläche der Linse 30 zugeführt, wobei das vom Meßobjekt reflektierte Bild ausgeschlossen wird. So bewirkt der Lichtschalter 64, der beispielsweise ein dreh­ bar montiertes Prisma sein kann, daß entweder der Re­ ferenz- oder der vom Muster ausgehende Strahl durch die Linse 30 und den Polychromator 22 gelangt. Wird nun, wie bevorzugt, eine pulsierende Xenonlampe als Lichtquelle 12 benutzt, werden zwei Lichtblitze nacheinander ausgesandt. Der erste Blitz wird vermittels des Lichtschalters 64 der Linse 30 und anschließend dem Polychromator 22 zuge­ führt. Die Spektralinformation wird im Mikroprozessor 40 gespeichert. Während des zweiten Lichtblitzes trifft der von der Kugeloberfläche kommende Referenzlichtstrahl auf die Linse 30 und wird auf den Polychromator fo­ kussiert. Die Spektralinformation des Referenzlicht­ strahls wird ebenfalls im Mikroprozessor 40 gespeichert. Folglich können die vom Meßobjekt empfangenen Daten mit Bezug auf die Referenzlichtstrahl-Daten ausgewertet werden.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, innerhalb der Kugel 54 mehrere Referenzstrahl-Eintrittöffnungen 128 anzubringen, um die Möglichkeit zu haben, die Beleuchtung innerhalb der Kugel 54 in einer oder mehreren Wellenlängen während beider Blitze in ähnlicher Weise zu bestimmen, wie für Fig. 1 im Hinblick auf das Referenzstrahl-Faserbündel 28 beschrieben. So werden zwei unabhängige Referenzstrahlen in den Faseroptiken 28 von der Kugel 54 direkt dem Poly­ chromator 22 zugeführt, wo sie mit den Bandpaßfiltern 29 verbunden und den entsprechenden Detektoren 19 (vgl. Fig. 3) zugeführt werden. Es wurde festgestellt, daß die Messungen während zweier Blitze in zwei verschiedenen Wellenlängen, wie beispielsweise 440 und 620 Nanometer, als sichere Indikation für irgendwelche Verschiebungen oder Ausfälle der Lichtquelle angesehen werden können. Für Anwendungsbereiche, in denen noch höhere Ansprüche an die Meßgenauigkeit gestellt werden, können die ge­ messenen Werte bei bestimmten Wellenlängen zur Fest­ stellung von Verschiebungen in anderen Wellenlängen dienen und zur Normalisierung verwendet werden, um einen genauen Vergleich zwischen dem Meß- und dem Referenzlichtstrahl zu ermöglichen.

Es wurde auch erwogen, den Meßstrahl nicht durch die Integrationskugel 54 zu führen, wie in den Fig. 5A und 5B dargestellt. Der Referenzstrahl wird vom Strahlenteiler 52 in die Integrationskugel 154 durch die Öffnung 156 reflektiert (Fig. 5A). Der Meßstrahl geht außerhalb der Kugel 54 in der Nähe der Öffnung 156 a vorbei. In der in Fig. 5B gezeigten Darstellung entlang der Linie 5B-5B aus Fig. 5A wird deutlich sichtbar, daß der Strahlen­ schalter 164 zwei verschiedene Positionen einnehmen kann: in der Position 164 wird der aus der Kugel 154 kommende Strahl auf die Linse 30 reflektiert, wäh­ rend in der Position 164 a (als gestrichelte Linie ge­ zeichnet) der Meßstrahl unter Ausschluß des Referenz­ strahls auf die Linse 30 geführt wird. Folglich erhält der Polychromator 22 abwechselnd das Licht des Referenz­ und des Musterstrahles. Wie in Fig. 4 gezeigt, sorgen die durch die Faseroptiken 128 aufgenommenen Strahlen für eine Teilreferenz in ausgewählten Wellenlängen wäh­ rend beider Lichtblitze.

Nach einer anderen, in Fig. 5C gezeigten Ausführungsform wird die Kugel 54 durch eine andere optische Einrichtung ersetzt, die es ermöglicht, einen einheitlichen durch­ schnittlichen Referenzstrahl zu erhalten. Der Referenz­ strahl wird vom Strahlenteiler 52 auf die konjugierte Objektivlinse 150 fokussiert und gelangt von dort auf den Diffuser 70. Die Linse 150 ist ähnlich dem Linsenelement 50. Der Strahlenschalter 164 lenkt abwechselnd den diffusen Referenzstrahl (Position 164) oder den Meßstrahl (Position 164 a) auf die fokussierende Linse 30 und den Polychromator 22. In dieser Ausführungsform nehmen die Faseroptik-Eingänge 228 den vom Diffuser 70 kommenden Referenzstrahl in ähnlicher Weise auf wie für die Faser­ optiken 28 in Fig. 1 gezeigt. Abweichend von Fig. 1 sind die Faseroptiken 228 keinen Beleuchtungsschwankungen unterworfen, da diese in den Strahlengang einer einheit­ lichen diffusen Beleuchtung gebracht werden.

Eine weitere mögliche Ausführungsform nach der Erfindung besteht darin, eine Faseroptik mit dem Eingang 128 (Fig. 4) mit einem zweiten Polychromator 122 zu verbinden, wie in Fig. 6 gezeigt. Hierdurch würde eine vollständige Be­ stimmung des Referenzlichtstrahls während beider Licht­ blitze ermöglicht. Wie gezeigt, können beide Polychroma­ toren, 22 und 122, mit ähnlichen Analysier- und Integra­ tionskreisen 46 sowie Mikroprozessoren 40 verbunden wer­ den. Durch diese Anordnung kann eine vollständige Be­ wertung der Lichtquelle 12 bei allen brauchbaren Wellen­ längen während beider Lichtblitze, dem Meß- und dem Referenzblitz, durchgeführt werden. Auf diese Weise kann jegliche Abweichung in der Beleuchtungsquelle 12 mittels des zweiten Polychromators 122 festgestellt werden, und diese kann bei der Bewertung beider Strahlen in Betracht gezogen werden, um so sehr genaue Angaben über die Spektralreflektion des Meßobjektes zu erhalten.

Fig. 7 zeigt eine Weiterbildung der Ausführung entspre­ chend Fig. 6, nach der Referenz: und Musterstrahl gleich­ zeitig von zwei Polychromatoren während eines einzigen Blitzes der Xenonlampe gemessen werden können. Wie dort gezeigt, wird der Referenzstrahl vom Strahlenteiler 52 auf die Linse 150 fokussiert und von dort dem zweiten Polychromator 122 zugeführt, um so die dem Meßobjekt zu­ geführte Strahlung zu simulieren. Wie in Fig. 6 gezeigt, können die von den Polychromatoren 22 und 122 erhaltenen Daten von ähnlichen, verstärkenden und integrierenden Schaltkreisen 46 und dem Mikroprozessor 40 weiterverar­ beitet werden. Der Nachteil der in Fig. 7 gezeigten Aus­ führung besteht darin, daß, um unverfälschte Ergebnisse zu erhalten, beide Polychromatoren relativ zueinander genau gleich geeicht sein müssen.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt. Danach wird der Strahlenteiler 152 zwischen der Licht­ quelle 12 und dem ersten Linsensystem 48 angeordnet. Der Strahlenteiler 152 reflektiert einen Teil des von der Lichtquelle 12 ausgehenden Lichtes auf das konjugierte Linsenelement 148, mit dessen Hilfe das Licht durch die Öffnung 56 auf die dieser gegenüberliegende Wandung der Integrationskugel 54 gerichtet wird. Wie in Fig. 4 ge­ zeigt, geht der vom Meßobjekt A reflektierte Strahl durch die Integrationskugel 54 entlang einer durch die Öffnun­ gen 58 und 60 definierten Linie auf die Linse 30 und wird von dort auf den Polychromator 22 fokussiert. Ähnlich ermöglicht der Strahlenschalter 64, daß beide Strahlen gemessen werden, und die optischen Faserbündel mit den Eintrittsöffnungen 128 ermöglichen, daß die Beleuchtung von beiden Blitzen in bestimmten Wellenlängen bestimmt werden können.

Selbstverständlich kann das zuletzt beschriebene Zwei­ strahl-Verfahren mit der in Fig. 7 gezeigten Zwei-Poly­ chromator-Ausführung kombiniert werden; ebenfalls kann statt der Integrationskugel 54 auch das in Fig. 5C ge­ zeigte Diffuser-System 70 verwendet werden.

Es wurde auch erwogen, die erste Beleuchtungsoptik 14 mit einem integrierenden Stab wie einem optischen Faser­ bündel auszustatten. Wie in Fig. 9A gezeigt, ist das er­ findungsgemäße Spektrophotometer mit einem integrieren­ den Stab 68 versehen, der die vom ersten Linsenelement 48 ausgehende Strahlung genau auf das zweite Linsen­ gewährleisten. Der Strahlenteiler 52 ist zwischen dem integrierenden Stab 68 und dem zweiten Linsenelement 50 an­ geordnet, um den Referenzstrahl auf die konjugierte Linse 150 zu richten, ähnlich wie in Fig. 8 dargestellt. Selbstverständlich kann das Linsenelement 50 auch das Bild des Stabendes 68 auf das Meßobjekt A fokussieren, oder eine optische Kohler-Anordnung könnte statt des Linsenelements 50 verwendet werden, um eine noch einheit­ lichere Beleuchtung zu erzielen.

Entsprechend Fig. 9B wird der von der Beleuchtungsquelle 12 kommende und durch die Linse 48 geführte Strahl vom integrierten Stab 168 so gespaltet, daß sowohl ein Meß- als auch ein Referenzstrahl ausgebildet wird. Der vom integrierenden Stab 168 ausgehende Referenzstrahl kann beispielsweise durch die konjugierte Linse 150 auf den zweiten Polychromator 122 gerichtet werden, ähnlich wie in Fig. 7 gezeigt. Selbstverständlich kann der vom inte­ grierenden Stab 168 ausgehende Strahl auch mit anderen Beleuchtungssystemen verbunden werden. Es ist offensicht­ lich, daß sich hierfür Faseroptiken besonders gut eignen.

Unabhängig vom Abstand des Fernmeß-Spektrophotometers vom Meßobjekt kann nach einer weiteren Ausführungsform eine bemerkenswert gleichmäßige Beleuchtung erzielt werden. Wie in Fig. 10 gezeigt, überlappen die Meßfelder stark, um eine große Feldtiefe zu erhalten. Wird das Spektrophotometer 10 so geeicht, daß die größte Meß­ genauigkeit im Abstand A erzielt wird, ist die Tiefen­ schärfe ausreichend, um die Punkte B und C noch voll zu beleuchten.

Wird beispielsweise das Spektrophotometer nach der zwei­ ten Ausführungsform so ausgerichtet, daß der Abstand zum Meßobjekt 2,75 m beträgt, dann reicht die Tiefenschärfe von etwa 1,25 m bis unendlich. Da nach der zweiten Aus­ führungsform eine vollständig gleichmäßige Beleuchtung gewährleistet ist, entfällt die nach der ersten Aus­ führungsform entstehende Ungenauigkeit durch Verschieben des "Hot Spot" der Beleuchtungsquelle. Weiterhin können die Meßwerte über einen großen Meßbereich gemittelt werden. Die einzige Begrenzung des Meßfeldes ist durch die mittels der Beleuchtungsquelle erzielbare Helligkeit ge­ geben.

Ein weiterer Vorteil der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß durch das große Meßfeld, über das integriert werden kann, eine wesentliche genauere Bestimmung der Spektralreflektanz ermöglicht wird. Da die Oberflächen­ eigenschaften in den meisten Fällen Schwankungen unter­ worfen sind, wird durch die Mittelung über einen großen Meß­ bereich eine wesentlich größere Meßgenauigkeit erzielt als mit den bekannten Spektrophotometern. Tatsächlich war dieser Mangel der herkömmlichen Spektrophotometer zum Teil der Grund dafür, daß diese sich auf dem Markt nicht durchsetzen konnten, weil genaue Messungen von Relief­ oder Struktur-artigen Oberflächen nicht möglich waren. Bei den geringen Abständen der herkömmlichen Spektrophoto­ meter von der Oberfläche des Meßobjektes verursachten die genannten Unebenheiten relativ große Veränderungen im Abstand zwischen Spektrophotometer und Meßobjekt, was große Schwankungen der Meßdaten zur Folge hatte. Mit dem Fernmeß-Spektrophotometer nach der Erfindung ist das genaue Messen von unregelmäßigen Oberflächen mög­ lich, weil aus verhältnismäßig großem Abstand ein großes Meßfeld beleuchtet und über die einzelnen Meß­ daten gemittelt wird. Als Folge davon spielen Struktur­ schwankungen der zu messenden Oberflächen praktisch keine Rolle.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß das er­ findungsgemäße Spektrophotometer die folgenden Vorzüge miteinander verbindet: Messung aus relativ großer Ent­ fernung, große Tiefenschärfe und großes Meßfeld, über das gemittelt exakte Meßdaten erhalten werden. Diese Kom­ bination günstiger Eigenschaften ermöglicht die Montage des Spektrophotometers nach der Erfindung in relativ großer Entfernung vom Meßobjekt in kostengünstiger Weise. Aufgrund des großen Abstandes zum Meßobjekt eröffnen sich Anwendungsbereiche, für die Spektrophotometer nach dem Stand der Technik nicht brauchbar waren.

Weiterhin kann das Fernmeß-Spektrophotometer nach der Erfindung ohne großen Aufwand auch als Abtaster ver­ wendet werden, da der Beleuchtungs- und der Meßstrahl einen verhältnismäßig kleinen Winkel einschließen. Folg­ lich können entsprechende optische Öffnungen in sehr kleinem Abstand voneinander angebracht werden.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich, kann das Fernmeß-Spektro­ photometer nach der Erfindung nach der zweiten Ausführungs­ form (Fig. 4) durch Anbringen eines Abtastspiegels 76, der auf einem Zapfen drehbar im Punkt 78 montiert ist, in eine Abtasteinrichtung umgewandelt werden. Der Spiegel 76 ist entweder in einem Rückstell- oder in einem Sägezahn­ muster angetrieben, um einen Winkelabtastung über die Oberfläche zu erzielen. Wie gezeigt, wird der Beleuch­ tungsstrahl von der Probe A reflektiert und der reflek­ tierte Meßstrahl verbleibt im Gesichtsfeld. Ebenfalls kann mit einem Rasterbild gearbeitet werden, das ent­ weder durch eine Hin- und Herbewegung des Spiegels 76 oder durch einen weiteren Spiegel in bekannter Weise erzielt werden kann.

Eine kommerzielle Anwendung des Abtast-Spektrophoto­ meters ist in Fig. 12 dargestellt. Das Spektrophoto­ meter 10 ist hoch über dem fortlaufenden Bandmaterial angebracht und tastet dieses durch die Schwenkbewegung des Spiegels 76 winkelmäßig ab (Fig. 11). Vorzugsweise wird eine Standard-Eichkurve am Meßstand angebracht, um die Auswertung der Meßergebnisse unter Berücksichtigung der Eichwerte durchzuführen. Bei der praktischen Anwen­ dung des Spektrophotometers wird dieses fest und ent­ fernt vom Meßobjekt montiert. Die Beleuchtungs- und die Meßoptik werden in einer mittleren Entfernung vom Meß­ objekt eingestellt und eine Standard-Eichung wird in der Nähe des Meßobjektes angebracht. Das Spektrophotometer wird dann geeicht und kann anschließend zum Messen der Spektralreflektanz verwendet werden.

Es wurde auch vorgeschlagen, für das Abtast-Spektrophoto­ meter Eichungen in drei verschiedenen Punkten, wie rechts, links und in der Mitte, durchzuführen, um Farbvariationen aufgrund der verschiedenen Abtastwinkel auszugleichen. Selbstverständlich muß das Spektrophotometer regelmäßig nachgeeicht werden, um die Meßgenauigkeit unverändert beizubehalten.

Es ist selbstverständlich, daß jede der beschriebenen Aus­ führungsformen im Rahmen des fachmännischen Könnens vari­ iert werden kann, und daß die einzelnen beschriebenen Aus­ führungsformen miteinander kombiniert werden können.

Claims (24)

1. Fernmeß-Spektrophotometer (10) mit einer Lichtquelle (12) und einer Beleuchtungseinrichtung für die zu prüfende Fläche eines Meßobjektes (A) sowie einer Einrichtung zum Aufnehmen der von der genannten Fläche reflektierten Strahlung und einem Lichtpfad zum Liefern eines Vergleichs-Lichtstrahles der Lichtquelle (12), und einer Einrichtung zum Analysieren der reflektierten sowie der Vergleichs-Lichtstrahlung und zum Bestimmen der spektralen Charakteristik der zu prüfenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernmeß-Spektrophotometer (10) in relativ großem Abstand von der Prüffläche (A) angeordnet ist; daß die Beleuch­ tungseinrichtung mit einer ersten optischen Einrichtung (14) versehen ist, die die Prüffläche (A) bzw. einen Bereich derselben gleichmäßig ausleuchtet; und daß eine zweite optische Einrichtung (20) die von der beleuchte­ ten Prüffläche bzw. einem Teil derselben reflektierte Lichtstrahlung einem Mono- bzw. einen Polychromator (22) zuführt; und daß dem Mono- bzw. Polychromator (22) wei­ terhin die Vergleichs-Lichtstrahlung zugeführt wird; und daß mittels einer Analysiereinrichtung (40, 46) se­ quentiell die spektrale Charakteristik des reflektierten Lichtstrahls und des Vergleichslichtstrahls bestimmt und daraus die spektrale Zusammensetzung des reflektierten Lichtstrahls abgeleitet wird.

2. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (12) eine Xenon-Bogenentladungslampe ist.

3. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Xenonlampe eine gepulste Bogenentladungslampe ist.

4. Fernmeß-Spektrophotometer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Lampe (12) eine gekurvte Spiegelfläche (26) angeordnet ist, die die Streustrahlung auf die erste optische Einrich­ tung (14) richtet.

5. Fernmeß-Spektrophotometer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste optische Einrichtung (14) ein Linsensystem (24) zum Fokussieren der Beleuchtung enthält.

6. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtpfad für die Ver­ gleichs-Lichtstrahlung mindestens einen optischen Licht­ leiter (28) enthält, dessen Eintrittsöffnung nahe dem fokussierten Beleuchtungs-Linsensystem (24) so angeordnet ist, daß sie einen Teil der Beleuchtungsstrahlung erhält, und dessen Austrittsöffnung ein Bandpaß-Filter (29) zu­ geordnet ist, und daß das vom Lichtleiter (28) gelieferte Licht nach Passieren des Bandpaß-Filters (29) einem Ver­ gleichs-Strahlungsdetektor (18) zugeführt wird.

7. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite optische Einrichtung (20) ein fokussierbares Linsensystem (30) enthält.

8. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Analysiereinrichtung einen Mikroprozessor (40) enthält.

9. Fernmeß-Spektrophotometer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im optischen Pfad zwischen der zweiten optischen Einrichtung (20) und dem Polychromator (22) eine dritte optische Einrichtung an­ geordnet ist, die das von der zweiten optischen Einrich­ tung (20) kommende Licht auf den Polychromator (22) fo­ kussiert.

10. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Polychromatoreinrichtung (22) eine Trennfilter-Anordnung (36) enthält, die die auftreffende Strahlung wellenlängenmäßig zerlegt, sowie eine Vorrichtung (32), um die Intensität der Strahlung bei den verschiedenen Wellenlängen zu bestimmen.

11. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste optische Einrichtung (14) ein erstes Linsenelement (48) enthält, das die Strah­ lung von der Beleuchtungseinrichtung (12) erfaßt, und ein zweites Linsenelement (50), das die Austrittsstrahlung des ersten Linsenelements (48) auf das Meßobjekt (A) richtet.

12. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Linsenelement (48) eine Kondensor-Optik ist und das zweite Linsensystem (50) eine Objektivlinsen-Optik.

13. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang benachbart zum ersten Linsenlement (48) eine Blendeneinrichtung (51) angeordnet ist.

14. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Teil des Lichtpfades für den Vergleichs-Lichtstrahl zwischen dem ersten und dem zweiten Linsenelement (48, 50) ein Strahlenteiler (52) angeordnet ist.

15. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieses weiterhin eine Ulbricht′sche Integrationskugel (54) enthält, deren erste Öffnung (56) die vom Strahlenteiler (52) gelieferte Ver­ gleichsstrahlung aufnimmt.

16. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationskugel (54) weiterhin zweite und dritte, einander gegenüberliegende Öffnungen (58, 60) aufweist, die so angeordnet sind, daß der optische Weg der vom Prüfobjekt (A) reflektier­ ten Strahlung ungehindert durch die Kugel (54) verläuft.

17. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite optische Linsen­ system (50) mit einem Lichtschalter (64) versehen ist, der benachbart zur dritten Kugelöffnung (60) angeordnet ist und bewirkt, daß dem Polychromator (22) abwechselnd Vergleichs-Lichtstrahlung und vom Meßobjekt (A) reflek­ tierte Strahlung zugeführt wird.

18. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite optische Linsen­ system mit einem Lichtschalter versehen ist.

19. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte optische Linsen­ system eine Fokussier-Optik enthält.

20. Fernmeß-Spektrophotometer nach den Ansprüchen 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Integrationskugel (54) eine Meßeinrichtung angeordnet ist, mit der fortlaufend die Vergleichs-Lichtstrahlung in mindestens einer Wellenlänge überwacht werden kann.

21. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem Be­ leuchtungs-Lichtstrahl und dem erfaßten, vom Meßobjekt (A) reflektierten Lichtstrahl relativ gering ist.

22. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieses weiterhin eine Abtast­ einrichtung zur sukzessiven Beleuchtung der Prüffläche des Meßobjektes enthält.

23. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung einen planen Abtastspiegel (76) aufweist.

24. Fernmeß-Spektrophotometer nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung eine rasterförmige Abtastung liefert.