DE4124003A1 - Beleuchtungseinrichtung zum beleuchten von klar-transparenten pruefobjekten fuer die fehlererkennung - Google Patents
Beleuchtungseinrichtung zum beleuchten von klar-transparenten pruefobjekten fuer die fehlererkennungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung zum
Beleuchten klar-transparenter Prüfobjekte.
Es ist bekannt, Objekte in einem Mikroskop mittels
"Dunkelfeldbeleuchtung" zu beleuchten. Bei einer solchen
Dunkelfeldbeleuchtung wird ein Objekt durch eine Licht
quelle und eine Beleuchtungsoptik (Kondensor) so
beleuchtet, daß das Beleuchtungslichtbündel selbst nicht
in den Strahlengang des Mikroskops gelangt. Beobachtet
wird dann nur das von dem Objekt in den Strahlengang
gestreute Licht.
Es sind Beleuchtungsoptiken für Dunkelfeldbeleuchtung
bekannt, bei denen im Strahlengang eine zentrale Blenden
scheibe angeordnet ist, welche den mittleren Teil des
Beleuchtungslichtbündels abdeckt. Auf eine Kondensorlinse
fällt dann ein ringförmiges Beleuchtungslichtbündel, das
von den Randteilen der Kondensorlinse in der Ebene des
Objekts gesammelt und dann seitlich an dem Strahlengang
der Mikroskopoptik vorbeigeleitet wird.
Es ist auch ein sog. "Kardioidkondensor" bekannt, bei
welchem ein ringförmiges Beleuchtungslichtbündel an einer
objektseitigen, konkaven Fläche einer ersten Linse total
reflektiert wird. Das so nach außen abgelenkte
Lichtbündel fällt auf eine im wesentlichen zylindrische
Mantelfläche einer zweiten Linse. Von dieser Mantelfläche
wird das Lichtbündel wieder total reflektiert. Die zweite
Linse sammelt das vom Rand her einwärts reflektierte
Lichtbündel wieder in der Ebene des Objekts. Von dort aus
läuft das Lichtbündel wieder konisch an dem Strahlengang
des Mikroskops vorbei (Grimsehls Lehrbuch der Physik, 11.
Aufl. (1943) Bd. 2, Verl. B. G. Teubner, Seiten 707-708).
Bei diesen bekannten Anordnungen handelt es sich um die
Beleuchtung von Objekten in einem Mikroskop mit einer
unveränderlichen Beleuchtungsoptik.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten klar-transparenter
Prüfobjekte für die Untersuchung der Prüfobjekte auf
Fehler zu schaffen, welche die Fehler deutlich erkennbar
zu machen gestattet.
Prüfobjekte können dabei optische Elemente wie Linsen oder
auch Brillengläser, Kontaktlinsen etc. sein.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde,
eine solche Beleuchtungseinrichtung so auszubilden, daß
sie eine automatische Fehlerauswertung durch Beobachtung
der Prüfobjekte mittels einer elektronischen Bildaufnahme
vorrichtung und Bildverarbeitung gestattet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
eine Lichtquelle und eine Beleuchtungsoptik zur
Beleuchtung der Prüfobjekte in Dunkelfeldbeleuchtung
vorgesehen sind und daß die Beleuchtungsgeometrie der
Beleuchtungsoptik zur Anpassung an das Prüfobjekt
einstellbar ist.
Auf diese Weise kann durch geeignete Einstellung der
Beleuchtungsoptik eine an die Abmessungen und Form der
Prüfobjekte angepaßte Beleuchtung erreicht werden, welche
Fehler wie Lunker, Risse, o. dgl. als deutliche Kontraste
erscheinen läßt. Die so erscheinenden Kontraste können
durch eine elektronische Bildaufnahmevorrichtung erfaßt
und mit Mitteln der Bildverarbeitung zur Fehlererkennung
ausgewertet werden. Es hat sich gezeigt, daß eine solche
Darstellung von Fehlern klar-transparenter Prüfobjekte als
Kontraste mittels einer Dunkelfeldbeleuchtung möglich ist,
daß es aber hierzu erforderlich ist, die Beleuchtungs
optik einstellbar zu machen.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend
unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher
erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt einer Beleuchtungs
vorrichtung zum Beleuchten klar-transparenter Prüfobjekte
in Dunkelfeldbeleuchtung.
In der Zeichnung ist mit 10 ein zentraler erster Reflek
torkörper bezeichnet. Der erste Reflektorkörper 10 weist
eine ebene, obere Stirnfläche 12 auf. Die obere Stirn
fläche 12 erstreckt sich senkrecht zu einer Systemachse
14. Anschließend an die Stirnfläche 12 weist der
Reflektorkörper 10 eine zu der Systemachse 14 koaxiale,
zylindrische Mantelfläche 16 auf. Auf der Unterseite
bildet der Reflektorkörper 10 einen konvex-konischen,
ersten Reflektor 18. Die Konusachse des Reflektors 18
fällt mit der Systemachse 14 zusammen.
Unterhalb des Reflektorkörpers 10 ist auf der Systemachse
14 eine Lichtquelle 20 angeordnet. Von der Lichtquelle 20
fällt ein zentrales Lichtbündel 22 auf den konvex-
konischen, ersten Reflektor 18. Das Lichtbündel 22 wird
von dem ersten Reflektor 18 radial auseinandergefächert.
In der Zeichnung sind die Randstrahlen 24 und der längs
der Systemachse 14 verlaufende Zentralstrahl 26 des
Lichtbündels 22 vor und nach der Reflexion an dem ersten
Reflektor 18 dargestellt.
Das radial auseinandergefächerte Lichtbündel 22 fällt auf
einen zweiten Reflektor 28. Der zweite Reflektor 28 ist
konkav-zylindrisch und koaxial zu der Systemachse 14. Der
zweite Reflektor 28 ist an einem zweiten Reflektorkörper
30 angebracht. Der zweite Reflektorkörper weist eine
ringförmige, ebene Stirnfläche 32 auf. An die Stirnfläche
32 schließt sich innen der zylindrische Reflektor 28 an.
Auf der Außenseite weist der Reflektorkörper 30,
anschließend an die Stirnfläche 32, eine zylindrische
Mantelfläche 34 koaxial zu dem Reflektor 28 auf.
Anschließend an die zylindrische Mantelfläche 34 bildet
der Reflektorkörper 30 einen konischen Abschnitt 36. An
den konischen Abschnitt 36 schließt sich ein zylin
drischer, mit einem Außengewinde versehener Abschnitt 38
an. Auf der Innenseite schließt sich an den zylindrischen
Reflektor 28 ein konischer Abschnitt 40 an. Unten bildet
der Reflektorkörper 30 eine untere Stirnfläche 42 mit
einer zentralen Öffnung 44. Durch diese Öffnung 44 ragt
die Lichtquelle 20 in das Innere des Reflektorkörpers 30.
Auf der oberen Stirnfläche 32 des Reflektorkörpers 30
liegt eine klar-transparente Platte 46, welche mit ihrer
planen Oberseite eine Auflage 48 für die Prüfobjekte
bildet. Die von der Auflage 48 definierte Auflageebene ist
senkrecht zur Systemachse 14 und dementsprechend parallel
zu der Stirnfläche 12 des ersten Reflektorkörpers 10. Die
Platte 48 ist oben und unten mit reflexmindernden
Schichten 50, 52 versehen. Der konkav-zylindrische zweite
Reflektor 28 reflektiert das radial auseinandergefächerte
Lichtbündel 22 so, daß es fast streifend in der Mitte der
Auflage 48 in einem Lichtfleck gesammelt wird.
Der zweite Reflektorkörper 30 ist mit dem mit Außen
gewinde versehenen Abschnitt 38 in einen mit einem Innen
gewinde 54 versehenen, topfförmigen Gehäuseteil 56
eingeschraubt. Der Gehäuseteil 56 trägt innen auf der
Systemachse 14 einen Sockel 58 für die Lichtquelle 20.
Außerdem sind im Boden des topfförmigen Gehäuseteils 56
Tragstangen 60 gehaltert, welche den ersten Reflektor
körper 10 tragen. Die Tragstangen 60 sind durch fluchtende
Durchbrüche im Boden des Gehäuseteils 56 sowie durch eine
Querbohrung 62 von Klemmschrauben 64 geführt. Die
Klemmschrauben 64 sitzen in radialen Gewindebohrungen 66
im Boden des Gehäuseteils 56 zwischen den besagten
fluchtenden Durchbrüchen. Die Klemmschrauben 64 können
gelöst werden. Dann sind die Tragstangen 60 und damit der
erste Reflektorkörper 10 relativ zu dem topfförmigen
Gehäuseteil 56 höhenverstellbar. Es ist so eine Justage
des Reflektorkörpers 10 relativ zu der Lichtquelle 20
möglich. Der Gehäuseteil 56, die Lichtquelle 20 und der
erste Reflektorkörper 10 bilden eine zusammenhängende
Baugruppe 70, die als Ganzes über das Innengewinde 54 und
den mit Außengewinde versehenen Abschnitt 38 des zweiten
Reflektorkörpers 30 relativ zu dem zweiten Reflektorkörper
30 und damit zu dem zweiten Reflektor 28 und der Auflage
48 in Richtung der Systemachse 14 verstellbar ist (oder
umgekehrt).
Durch diese Verstellung wird einmal der in der
Auflageebene erzeugte Lichtfleck an die Abmessungen der
Prüfobjekte angepaßt. Weiterhin kann das Gerät so
eingestellt werden, daß sich optimaler Kontrast für die
Fehlererkennung ergibt.
Die Reflektoren 18 und 28 können spiegelnd ausgebildet
sein. Die Oberflächen des ersten und des zweiten
Reflektors 18 bzw. 28 können aber auch teildiffus-reflek
tierend ausgebildet sein.
Eine alternative Lösung kann darin bestehen, daß die
Lichtquelle ein Kaltleiter-Ringlicht ist. Die Einstell
barkeit der Beleuchtungsgeometrie kann dann darin
bestehen, daß die Abstrahlcharakteristik des
Kaltleiter-Ringlichts an die Geometrie des Prüfobjekts
anpaßbar ist.
Claims (9)
1. Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten klartranspa
renter Prüfobjekte, für die Untersuchung der Prüfob
jekte auf Fehler, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Lichtquelle (20) und eine Beleuchtungsoptik (18, 28)
zur Beleuchtung der Prüfobjekte in Dunkelfeldbeleuch
tung vorgesehen sind und daß die Beleuchtungsgeome
trie der Beleuchtungsoptik (18, 28) zur Anpassung an
das Prüfobjekt einstellbar ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) unter einer Auflage (48) mit einer Auflageebene für Prüfobjekte ein erster Reflektorkörper (10) zugeordnet ist,
- b) der erste Reflektorkörper (10) eine zu der Auflageebene der Auflage (48) im wesentlichen parallele Stirnfläche (12) aufweist, die einen Objekthintergrund für die Prüfobjekte bildet,
- c) der erste Reflektorkörper (10) weiterhin einen der besagten Stirnfläche (12) abgewandten konvex konischen ersten Reflektor (18) aufweist, dessen Konusachse mit einer senkrecht zu der Stirnfläche (12) verlaufenden Systemachse (14) zusammenfällt,
- d) die Lichtquelle (20) auf der Systemachse (14) angeordnet ist und
- e) ein zweiter Reflektorkörper (30) mit einem konkaven Ringreflektor (28) gleichachsig zu der Systemachse (14) angeordnet ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der konkave Ringreflektor (28)
zylindrisch ist.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (20) mit
dem ersten Reflektor (18) in einer Baugruppe (70)
vereinigt ist, die längs der Systemachse (14) relativ
zu dem zweiten Reflektorkörper (30) und der Auflage
(48) verstellbar ist.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein
Kaltleiter-Ringlicht ist.
6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abstrahlcharakteristik des
Kaltleiter-Ringlichts an die Geometrie des Prüfobjekts
anpaßbar ist.
7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufnahme (48) für
das Prüfobjekt eine beidseitig mit einer Antireflex
schicht versehene Platte (46) vorgesehen ist.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der
zweite Reflektor (18 bzw. 20) spiegelnd ausgebildet
sind.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des
ersten und des zweiten Reflektors (18 bzw. 20)
teildiffus-reflektierend ausgebildet sind.
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