WO1993003350A1 - Optical components for optically scanning the surface of an object whose surface is capable of reflecting, scattering or refracting light - Google Patents

Optical components for optically scanning the surface of an object whose surface is capable of reflecting, scattering or refracting light Download PDF

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WO1993003350A1
WO1993003350A1 PCT/DE1991/000618 DE9100618W WO9303350A1 WO 1993003350 A1 WO1993003350 A1 WO 1993003350A1 DE 9100618 W DE9100618 W DE 9100618W WO 9303350 A1 WO9303350 A1 WO 9303350A1
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WO
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mirror
wedge
opening
optical
reflecting
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PCT/DE1991/000618
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Inventor
Gebhard Birkle
Original Assignee
Birkle Sensor Gmbh + Co.
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Publication date
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/04Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using prisms only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/952Inspecting the exterior surface of cylindrical bodies or wires
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system

Definitions

  • the invention relates to optical components for optically scanning the upper
  • the light source illuminates that
  • the second mirror has a sloping, flat mirror surface that the
  • a further embodiment of the invention is that the second body 8 is a wedge-shaped mirror body having a triangular cross-section, the wedge surfaces 9 are formed as mirror surfaces, wherein the two wedge surfaces each to-
  • Both bodies can be integrally made of a transparent, s prismatic-cylindrical see optical article with a continuous longitudinal bore,
  • optical components have the salient advantage that they
  • the two wedge surfaces as mirror surfaces of the second optical body break down a light bundle which occurs from below onto the surroundings of the through opening onto the wedge surfaces into two partial ray bundles and, after deflection, put them away again from the through opening so that shadowed areas on the object are avoided.
  • a further device is characterized in that the second body is a wedge-shaped mirror body with a triangular cross section and the wedge surfaces inclined at an angle ( ⁇ ) to one another are designed as mirror surfaces and are symmetrical to the mirror surface of the first body and the common edge of the wedge surfaces is centered above
  • the passage opening of the first body runs and the passage opening through the second body passes through both wedge surfaces symmetrically
  • SPARE BLADE 1 beam of light is directed at the first wedge surface, from there to the bottom
  • the first and / or the second optical body can consist of two part bodies that can be separated from one another and the first body is an annular toroid.
  • both bodies can consist in one piece of a transparent, prismatic-cylindrical, optical object with a continuous longitudinal bore, the end of which has an internal, rotationally symmetrical, frustoconical or bowl-shaped mirror surface and which is designed in the upper area with two wedge surfaces as mirror surfaces, which each face a flat surface on the circumference of the object.
  • the angle at which the wedge surfaces of the wedge-shaped body or the prismatic part are inclined to one another can be an acute or an obtuse angle ⁇ . Furthermore, the wedge surfaces can each face two obliquely directed refractive surfaces of refractive bodies.
  • the senor can produce a standing or moving image, so that an area of predeterminable width of the entire circumference of the object or only a part thereof when the object is stationary or moving as an optical image or image signal, for example in the form of an illustrated circumferential band or part of the same, obtained with the highest resolution can be.
  • the surface of the object can reflect regularly or diffusely, the object can have a high or low reflectivity. If the object has irregularities, holes, outbreaks, breaks, flaking, edge damage or other anomalies on its surface, this changes the reflection or scattering or refraction or the light transmission compared to the normal surface; this optical change in the light intensity can be detected according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of an optical component with two wedge surfaces as mirror surfaces and further mirror bodies with mirror surfaces
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of an optical component which consists of a one-piece, transparent object with two wedge surfaces as refractive surfaces and further refractive surfaces
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of a further optical component with two wedge surfaces as mirror surfaces and further mirror bodies, the component being used for fluoroscopy suitable for transparent objects
  • FIG. 4 is a perspective illustration of an optical component according to that of FIG. 2 with a longitudinal slot penetrating the through opening for inserting, for example, a thread into the component
  • Figure 5 is a perspective view of another component according to
  • the angle d being either an acute or an obtuse angle; M in the example shown, the angle d is an obtuse angle.
  • the wedge 1 is moved in the direction of the main axis.
  • opening 4 serves to move the object 1 through the component.
  • the wedge surfaces 2, 2 'of the wedge 1 are provided on each side of the mirror body 5, 6 and 7, 8 against which at least one respective plane mirror surface 5''have, s wherein the mirror surfaces 5', 6 ', 7', 8 , 6 'and 7', 8 'with respect to the wedge surface 2' and 2 and with each other are directed obliquely to each other.
  • the mirror bodies 5, 7 are located
  • the mirror bodies 6, 8 are located in the region of the front half 61 of the wedge 1
  • an imaging optical system 12 may be located to the optical image 3 before.
  • the sensor is electrically connected to an evaluation device (not shown ) .
  • the mode of operation of the optical component is as follows: 7
  • the object 15 is illuminated in the area of the ring mirror 9 - either from below 8 or through the ring mirror 9 - along a circumferential ring 17 on the 9 object 15, so that the reflected light radially on the mirror surface 11 0 of the ring mirror 9 falls and is reflected upwards in the direction of the wedge 1 i and there falls on the surroundings of the through opening 4, with each of the
  • optical bodies opposite the wedge surfaces to deflect the light on the wedge surfaces as refractive bodies, in particular when using a monochromatic light source.
  • FIG. 2 shows an optical component made of a one-piece, transparent, prismatic i-cylindrical object 18, which can be, for example, pressed glass.
  • the optical object 18 consists of a prismatic part 19 and a cylindrical part 20 formed thereon, a through opening 21 extending centrally through both parts 19, 20.
  • the prismatic part 19 has an elongated notch extending from its top surface 62, which has two optically effective, flat wedge surfaces 23, 23 ' 1 forms, which are inclined to each other at an angle d and which act as mirror surfaces
  • part 19 corresponds
  • the lower end of the cylindrical part 20 has a conical or shell-shaped
  • Neten halves 33, 33 ' may be made which are suitable supported movably, so that the halves 33, 33' away from each other and each other's can be moved.
  • Each half 33, 33 'of the wedge 32 has an optically effective wedge surface
  • Halves 33, 33 ' which is shown in Figure 3, the edges 36, 36' of the two halves 33, 33 'run parallel to each other.
  • ring mirror 37 consisting of two halves 38, 38 may consist s', wherein the annular mirror 37 has a through-opening 39 and
  • a light source 41 emits light, which polishes by an imaging optical system 42 7 and a diaphragm 43 and of which a radiation beam 47 is shown in Figure 3. 8
  • This beam 47 is incident on the light source 41 facing 9 wedge surface 34 'of the half 33' of the wedge 32 and from there to the including 0 lying mirror surface 40 of the associated half 38 of the reflected Ringspiegles 37 1 animals and from there thrown radially onto the object 46, whereby the half 38
  • a cover disk 63 is arranged for covering
  • Such a device is used to control transparent dimensions.
  • Figure 4 shows an embodiment of an optical element, are also in the form of 1 a one-piece, transparent object 49 consisting of a prismatic rule part 50 and a molded-on cylindrical portion 51, the article 49 of similar design the device described in Figure 2.
  • Figure 4 is .
  • the prismatic part 50 and the cylindrical part 51 are penetrated together by a through opening 52 which has a longitudinal slot 53 which is open to the outside. Through this longitudinal slit 53, for example, a thread can be inserted into the object and continuously scanned.
  • the optical component shown in FIG. 3 can also be designed geometrically in one piece, which is shown in FIG. 5.
  • a cylindrical, one-piece, transparent object 54 which has a central through bore 55, * - has a cone-shaped or bowl-shaped interior on its lower end
  • the optical object 54 has at its upper end
  • FIG. 3 shows a wedge-shaped recess with the formation of two obliquely inclined partial surfaces 64, 64 ', which are designed as mirror surfaces pointing inwards.
  • the optical object 54 is flattened on its circumference to form two opposing, plane-parallel surfaces 56, 56 '.
  • the mode of operation of this optical component is the same as the mode of operation of the component described in FIG. 3.
  • the optoelectronic sensor used in all optical components is preferably a CCD component with a straight or ring-shaped line line. It is also conceivable to use a CCD matrix sensor and to define the circumferential ring in the image plane using software.
  • FIGS. 6 and 7 show parts of ring-shaped mirror bodies 67 and 68 in order to avoid imaging errors which occur due to the curvature of a mirror surface in the tangential direction, as the ring mirrors of the figures described above show, which is why the edge rays do not differ after their reflection cut in a geometric location that is on the surface of the object, but in a location that is outside the surface of the object; in the case of rotationally symmetrical mirror bodies, the geometric locations are circles. Other rays lying between the marginal rays intersect radially on the bundle center lines between the geometric locations, which results in a distortion of the intersection points over the axes of the light bundle. This distortion is most noticeable with a conical mirror, but it also occurs with other mirror shapes that are designed as mirror bodies and in which the mirror surface is curved in one direction.
  • reference numbers 74, 74 ' are the light bundles with the radial edge rays 75, 76, 75', 76 'and the tangential edge rays 77, 78, 77', 78 'of an object point of objects 72, 72 to be imaged ' With- shown a lens (not shown).
  • the mirror bodies 67, 68 each consist of a transparent body in the form of a toroid with the main axis 73, 73 ', which has an upper, preferably flat, surface 69, 69', a rear, inclined plane and plane in the direction of the inclined plane, internally mirrored mirror surface 70, 70 'and a circumferential surface 71, 71' of the height h facing the main axis 73, 73 'of the mirror bodies 67, 68 is limited.
  • the surface 71 is cylindrical and represents a cylindrical lens surface of height h; in Figure 7, the surface 71 'is convex. Due to the convex curvature of the lens surface 71 ', the image can be adapted to specific requirements of the object or else the geometry of the optoelectronic sensor used.
  • both the radial and the tangential edge rays 75, 76, 77, 78 meet at a geometric location that forms a circular circumferential line 79 on the surface of the object 72.
  • the tangential edge rays 77 ', 78' intersect in a geometrical location, which likewise forms a circular circumferential line 79 on the surface of the object 72; on the other hand, the radial marginal rays 75 ', 76' intersect at a geometrical location which lies within the object 72 ', so that they strike the dotted circumferential lines 80, 80' of the object 72 '. Due to the convex curvature of the surface 71 ', advantageous adaptation of commercially available sensor geometries of CCD components to, for example, cylindrical or round or other rod-shaped objects is achieved.
  • the rear, obliquely inclined and in the direction of the bevel plane, all-round mirrored mirror surface can be semitransparent, so that it is able to form a divider mirror.
  • the object can then be illuminated through the semitransparent mirror surface and the transparent toroid. 1
  • the curvature of the lens surface facing the center of the mirror body can be changed in the direction of the main axis of the mirror body,
  • the optical components according to the invention are suitable for checking the surface 6 of objects according to predetermined quality criteria.
  • the objects can be scanned standing or moving. For example, with

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Abstract

Optical components for scanning the surface of an object (15, 28) have a first reflecting body (9, 20, 51) provided with an opening (10, 21, 52) through which an object (15, 28) is moved while being exposed to the light from a light source by means of the reflecting body. The reflecting body has a ring-shaped reflecting surface (11, 31) that deflects the light (16, 16', 29, 29') onto the object around its circumference and vice-versa radially to the main axis (14, 22) of the reflecting or refracting body. A second optical body (1, 19, 50) with planar reflecting surfaces (2, 2', 5', 6', 7', 8', 23, 23', 24, 24', 25, 25') located in the direction of the main axis of the first reflecting body also has an opening (4, 21, 52) through which the object can be moved located above the opening of the first reflecting body, as well as an opto-electronic sensor (13, 27) and an electrical evaluating device. Two reflecting surfaces of the second body (1, 19, 50, 54) are designed as wedge-shaped surfaces (2, 2', 23, 23') inclined towards each other and opto-symmetrically arranged with respect to the reflecting surface (11, 31, 57) of the first body (9, 20, 51). The opening (4, 21, 52, 55) in the second body symmetrically crosses both wedge-shaped surfaces, so that the bundle or rays is decomposed into two partial bundles of rays (16, 16', 29, 29') that fall each on one of the wedge-shaped surfaces, opposite to which are arranged further reflecting or refracting surfaces (5', 6', 7', 8', 24, 24', 25, 25'), so that the partial bundles of rays are separately deflected by the wedge-shaped surfaces onto the reflecting or refracting surfaces, are reflected back onto the same wedge-shaped surfaces in the area of the half (61') of the second body opposite the opening, then are reunited into a single bundle of rays by the wedge-shaped surfaces.

Description

i Optische Bauelemente zum optischen Abtasten der Oberfläche eines Objektes, dessen Oberfläche Licht zu reflektieren, zu streuen oder zu brechen imstande ist i Optical components for optically scanning the surface of an object, the surface of which is capable of reflecting, scattering or breaking light
33
* Technisches Gebiet: s Die Erfindung betrifft optische Bauelemente zum optischen Abtasten der Ober-* Technical field: s The invention relates to optical components for optically scanning the upper
6 fläche eines Objektes, dessen Oberfläche Licht zu reflektieren, zu streuen oder zu 6 surface of an object, the surface of which reflects, scatter or closes light
7 brechen imstande ist, gemäß dem Oberbegriff des Ansprüche 1 und 5. 7 is capable of breaking, according to the preamble of claims 1 and 5.
88th
9 Stand der Technik: 9 State of the art:
*° Durch die DE-Al-3 822 303 bzw. die WO 89/05468 ist eine Vorrichtung zum * ° DE-Al-3 822 303 and WO 89/05468 a device for
11 optischen Abtasten der Oberfläche eines bewegbaren Objektes bekannt- 11 optical scanning of the surface of a movable object known
12 geworden, dessen Oberfläche Licht zu reflektieren oder zu streuen imstande ist, 12 , whose surface is able to reflect or scatter light
13 mit einer Lichtquelle und einem optischen kegel- oder schalenförmigen, innen 13 with a light source and an optical cone or bowl-shaped, inside
14 verspiegelten Ringspiegel mit einer umlaufenden Spiegelfläche und einer dazu 14 mirrored ring mirrors with a circumferential mirror surface and one to it
15 zentrisch angeordneten Durchgangsöffnung zum Durchgang des Objektes durch 15 centrally arranged through opening for the passage of the object through
16 den Ringspiegel, wobei in Richtung der Hauptachse des Ringspiegels, innerhalb 16 the ring mirror, being in the direction of the main axis of the ring mirror
17 dessen Öffnungswinkels und über dessen Durchgangsöffnung sich ein weiterer 17 whose opening angle and another through the through opening
18 Spiegel befindet und mit einem opto-elektronischen Sensor und einer elek- 18 mirror is located and with an opto-electronic sensor and an elec-
19 trischen Auswerteeinrichtung, wobei das Licht nach Reflexion oder Streuung am 19 trical evaluation device, the light after reflection or scattering on
20 Objekt auf die Spiegelflächen der Spiegel geworfen, auf den Sensor gelenkt und 20 object thrown onto the mirror surfaces of the mirrors, directed onto the sensor and
21 in der Auswerteeinrichtung ausgewertet wird. Die Lichtquelle beleuchtet das 21 is evaluated in the evaluation device. The light source illuminates that
22 Objekt rings dessen Umfang im Bereich der Durchgangsöffnung des Ring- 22 object around its circumference in the area of the passage opening of the ring
23 spiegeis dergestalt, daß das vom Objekt rings des Umfangs reflektierte oder M gestreute Licht gleichzeitig peripher auf die Spiegelfläche des Ringspiegels fällt. 23 mirrored in such a way that the light reflected from the object around the circumference or M scattered falls simultaneously peripherally onto the mirror surface of the ring mirror.
25 Der zweite Spiegel besitzt eine schräg geneigte, ebene Spiegelfläche, die das 25 The second mirror has a sloping, flat mirror surface that the
26 reflektierte oder gestreute Licht auf den Sensor leitet, der ein vollständiges 26 reflected or scattered light directs to the sensor, which is a complete
27 Umfangsband detektiert, das einer Umfangsfläche des Objektes von vor- 27 circumferential band detected that a circumferential surface of the object from
28 gegebener Breite entspricht. Mit dieser Vorrichtung ist eine vollständige 28 corresponds to the given width. With this device is a complete
29 ringförmige Abtastung optisch schwierig zu realisieren, insbesondere bei langen, 29 ring-shaped scanning optically difficult to implement, especially with long,
30 kontinuierlich abzutastenden Objekten, weil aufgrund der Geometrie abge- 30 objects to be scanned continuously because of the geometry
31 schattete Bereiche auf dem Objekt auftreten. 31 shaded areas occur on the object.
ERSATZBLATT i Technische Aufgabe:REPLACEMENT LEAF i Technical task:
2 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, optische Bauelemente der genannten 2 The invention is based, optical components of the above object
3 Gattung weiter zu entwickeln, mit denen die Oberfläche von beliebig langen 3 genus to develop with which the surface of any length
4 Objekten, vorzugsweise während einer Bewegung des Objektes, mit einer dem 4 objects, preferably during a movement of the object, with a
5 Problem der Umfangsabtastung angepaßten Abbildungsmethode abgetastet 5 problem of the circumferential scanning adapted mapping method
6 werden kann, um damit eine optische Abbildung bzw. ein Bildsignal hoher 6 can be higher in order to make an optical image or an image signal
7 Auflösung fiir die Wiedergabe eines kontinuierlich wanderenden Bereiches einer 7 Resolution for the reproduction of a continuously moving area of a
8 bestimmten vorgebbaren Breite des Umfangs des Objektes als abgebildete Um- fangslinie oder -band zu gewinnen. 8 certain predeterminable width of the circumference of the object as shown circumferential line or band.
1010
11 Darstellung der Erfindung und deren Vorteile: 11 Presentation of the invention and its advantages:
12 Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß in einer Vorrichtung, bei der 12 The solution to the problem consists in a device in which
13 zwei der Spiegelflächen des zweiten Körpers als Keilflächen unter einem Winkel 13 two of the mirror surfaces of the second body as wedge surfaces at an angle
1 5 zueinander geneigt länglich gestaltet und optisch zur Spiegelfläche des ersten 1 5 inclined to each other elongated and optically to the mirror surface of the first
15 Körpers symmetrisch gerichtet sind und die gemeinsame Kante der Keilflächen 15 body are directed symmetrically and the common edge of the wedge surfaces
16 zentrisch oberhalb der Durchgangsöff ung des ersten Körpers verläuft und die 16 runs centrally above the passage opening of the first body and the
17 Durchgangsöffhung durch den zweiten Körper beide Keilflächen symmetrisch in » einer der Hälften des zweiten Körpers durchsetzt, so daß das Strahlenbündel in 17 opening through the second body passes through both wedge surfaces symmetrically in »one of the halves of the second body, so that the beam of rays in
19 zwei Teilstrahlenbündel zerlegt auf je eine der Keilflächen fällt, denen weitere 0 plane Spiegel- oder Brechungsflächen gegenüberstehen dergestalt, daß die 1 Teilstrahlenbündel von den Keilflächen getrennt auf die Spiegel- oder Bre- 2 chungsflächen umgelenkt und auf dieselbe Keilfläche im Bereich der der Durch- 3 gangsöffnung entgegengesetzt liegenden Hälfte des zweiten Körpers zurück- 4 geworfen und danach die Keilflächen die Teilstrahlenbündel wieder zu einem ge- 5 meinsamen Strahlenbündel zusammensetzen und das Licht auf den Sensor fällt. 6 7 Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung besteht darin, daß der zweite 8 Körper ein keilförmiger Spiegelkörper mit dreieckigem Querschnitt ist, dessen 9 Keilflächen als Spiegelflächen ausgebildet sind, wobei den Keilflächen je zwei zu- 19, two sub-beams divided on each drops one of the wedge faces, which additional 0 plane mirror or refracting surfaces are facing in such a way that the 1 sub-beams separated by the wedge surfaces deflected chung surfaces 2 onto the mirror or Bre- and in the same wedge surface in the area of the transit 3-opening oppositely lying half of the second body 4 back thrown, and then the wedge surfaces reassemble the partial beams to a common overall 5-ray beam and the light falls on the sensor. 6 7 A further embodiment of the invention is that the second body 8 is a wedge-shaped mirror body having a triangular cross-section, the wedge surfaces 9 are formed as mirror surfaces, wherein the two wedge surfaces each to-
ERSATZBLÄΓT *■ einander schräg gerichtete Spiegelflächen von Spiegelkörpern gegenüberstehen 2 und daß der erste Spiegelkörper ein Ringspiegel in Form eines Toroids ist.SPARE BLADE * ■ mutually oblique mirror surfaces of mirror bodies face 2 and that the first mirror body is an annular mirror in the form of a toroid.
3 Beide Körper können einstückig aus einem durchsichtigen, prismatisch-zylindri- s sehen, optischen Gegenstand mit einer durchgehenden Längsbohrung bestehen,3 Both bodies can be integrally made of a transparent, s prismatic-cylindrical see optical article with a continuous longitudinal bore,
6 dessen unterer Teil zylindrisch gestaltet ist und am Ende eine innenliegende, 6 whose lower part is cylindrical and at the end an internal
7 kegelstumpfförmige Spiegelfläche aufweist und dessen oberer Teil prismatisch 7 has a frustoconical mirror surface and the upper part prismatic
8 mit einer Mehrzahl von optisch wirksamen Spiegelflächen ausgebildet ist, von 8 is formed with a plurality of optically effective mirror surfaces, from
9 denen zwei die Keilflächen bilden. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind 0 in den jeweils abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. 9 two of which form the wedge surfaces. Further embodiments of the invention are 0 characterized in the respective dependent claims.
11
2 Die optischen Bauelemente besitzen den hervorstechenden Vorteil, daß diese 2 The optical components have the salient advantage that they
3 zum Abtasten von beliebig langen Objekten mit vorzugsweise zylindrischen Querschnitten, die durchscheinend, durchsichtig oder undurchsichtig sind, aber 3 for scanning objects of any length, preferably with cylindrical cross sections that are translucent, transparent or opaque, but
5 deren Oberfläche Licht zu reflektieren oder zu streuen imstande ist, höchst 5 whose surface is able to reflect or scatter light, most
6 vorteilhaft geeignet sind, weil die beiden Keilflächen als Spiegelflächen des zweiten optischen Körpers ein Lichtbündel, welches von unten auf die Umge- bung der Durchgangsöffnung auf die Keilflächen auftritt, in zwei Teil- Strahlenbündel zerlegen und nach Umlenkung entfernt von der Durchgangs- Öffnung wieder zusammensetzen, so daß abgeschattete Bereiche auf dem Objekt vermieden werden. In vorteilhafter Weise ist es möglich, durch das Abbildungs- System hindurch das Objekt am Umfang gleichmäßig zu beleuchten. 6 are advantageously suitable because the two wedge surfaces as mirror surfaces of the second optical body break down a light bundle which occurs from below onto the surroundings of the through opening onto the wedge surfaces into two partial ray bundles and, after deflection, put them away again from the through opening so that shadowed areas on the object are avoided. Advantageously, it is possible to illuminate the object uniformly on the circumference through the imaging system.
Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Körper ein keilförmiger Spiegelkörper mit dreieckigem Querschnitt ist und die unter einem Winkel (δ) zueinander geneigten Keilflächen als Spiegelflächen ausgestaltet und symmetrisch zur Spiegelfläche des ersten Körpers gerichtet sind und die gemeinsame Kante der Keilflächen zentrisch oberhalb der Durchgangsöffnung des ersten Körpers verläuft und die Durchgangsöffhung durch den zweiten Körper beide Keilflächen symmetrisch durchsetzt, wobei dasA further device according to the invention is characterized in that the second body is a wedge-shaped mirror body with a triangular cross section and the wedge surfaces inclined at an angle (δ) to one another are designed as mirror surfaces and are symmetrical to the mirror surface of the first body and the common edge of the wedge surfaces is centered above The passage opening of the first body runs and the passage opening through the second body passes through both wedge surfaces symmetrically, the
ERSATZBLÄΓT 1 Lichtstrahlenbündel auf die erste Keilfläche gerichtet ist, von dort auf die unterSPARE BLADE 1 beam of light is directed at the first wedge surface, from there to the bottom
2 dieser Keilfläche liegende Hälfte der Spiegelfläche des ersten Körpers fällt, auf das Objekt geleitet, dieses durchdringt und auf die gegenüberliegende Hälfte der Spiegelfläche des ersten Körpers trifft, von wo es auf die zweite Keilfläche reflektiert und von dieser umgelenkt wird und danach auf den Sensor fällt. 2 of this wedge surface lying half of the mirror surface of the first body falls, directed onto the object, penetrates it and strikes the opposite half of the mirror surface of the first body, from where it is reflected on and deflected by the second wedge surface and then falls on the sensor .
In weiterer Ausgestaltung hierzu kann der erste und/oder der zweite optische Körper aus zwei voneinander trennbaren Teilkörpern bestehen und der erste Körper ein ringförmiges Toroid ist. Des weiteren können beide Körper einstückig aus einem durchsichrigen, prismatisch-zylindrischen, optischen Ge- genstand mit einer durchgehenden Längsbohrung bestehen, der endseitig eine innenliegende, rotationssysmmetrische, kegelstumpf- oder schalenförmige Spiegelfläche aufweist und der im oberen Bereich mit zwei Keilflächen als Spiegelflächen ausgebildet ist, denen je eine Planfläche auf dem Umfang des Gegenstandes gegenübersteht.In a further embodiment, the first and / or the second optical body can consist of two part bodies that can be separated from one another and the first body is an annular toroid. Furthermore, both bodies can consist in one piece of a transparent, prismatic-cylindrical, optical object with a continuous longitudinal bore, the end of which has an internal, rotationally symmetrical, frustoconical or bowl-shaped mirror surface and which is designed in the upper area with two wedge surfaces as mirror surfaces, which each face a flat surface on the circumference of the object.
Der Winkel, unter dem die Keilflächen des keilförmigen Körpers oder des pris- manschen Teils zueinander geneigt sind, kann ein spitzer oder ein überstumpfer Winkel δ sein. Des weiteren können den Keilflächen je zwei schräg gerichtete Brechungsflächen von Brechungskörpern gegenüberstehen.The angle at which the wedge surfaces of the wedge-shaped body or the prismatic part are inclined to one another can be an acute or an obtuse angle δ. Furthermore, the wedge surfaces can each face two obliquely directed refractive surfaces of refractive bodies.
Mit dem erfindungsgemäßen optischen Bauelement gemäß Patentanspruch 5 können in vorteilhafter Weise durchsichtige Objekte beliebiger Länge auf ihre Oberflächenbeschaffenheit abgetastet werden.With the optical component according to the invention according to claim 5, transparent objects of any length can be scanned for their surface properties in an advantageous manner.
In vorteilhafter Weise kann der Sensor ein stehendes oder fordaufendes Bild erzeugen, so daß ein Bereich vorgebbarer Breite des gesamten Umfangs des Objektes oder nur ein Teil desselben bei Stillstand oder Bewegung des Objektes als optische Abbildung bzw. Bildsignal, zum Beispiel in Form eines abgebildeten Umfangsbandes oder eines Teils desselben, mit höchster Auflösung gewonnen werden kann. Dabei kann die Oberfläche des Objektes regelmäßig oder diffus reflektieren, das Objekt kann ein hohes oder geringes Reflexionsvermögen haben. Besitzt das Objekt auf seiner Oberfläche Unregelmäßigkeiten, Löcher, Ausbrüche, Abbruche, Abplatzungen, Kantenbeschädigungen oder sonstige Anomalien, so verändeπ sich dadurch die Reflexion oder Streuung oder Brechung oder der Lichtdurchlaß gegenüber der normalen Oberfläche; diese optische Änderung der Lichtintensität kann erfindungsgemäß detektiert werden. Wird das Objekt bewegt, so erscheint auf dem Sensor ein fortschreitendes Bildsi- gnal entsprechend der durchlaufenden, abgetasteten Umfanglinie. Diese Ausführungsformen, insbesondere diejenige, die als einstückiger optischer Gegenstand ausgeführt ist, lassen sich in einfacher Weise aus Kunstglas pressen, so daß die Bauelemente streng dem Objekt angepaßte und preiswerte Problem- lösungen erlauben.Advantageously, the sensor can produce a standing or moving image, so that an area of predeterminable width of the entire circumference of the object or only a part thereof when the object is stationary or moving as an optical image or image signal, for example in the form of an illustrated circumferential band or part of the same, obtained with the highest resolution can be. The surface of the object can reflect regularly or diffusely, the object can have a high or low reflectivity. If the object has irregularities, holes, outbreaks, breaks, flaking, edge damage or other anomalies on its surface, this changes the reflection or scattering or refraction or the light transmission compared to the normal surface; this optical change in the light intensity can be detected according to the invention. If the object is moved, a progressive image signal appears on the sensor corresponding to the continuous, scanned circumferential line. These embodiments, in particular that which is designed as a one-piece optical object, can be pressed from synthetic glass in a simple manner, so that the components permit problem-solving solutions which are strictly adapted to the object and are inexpensive.
Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen: Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines optischen Bauelementes mit zwei Keilflächen als Spiegelflächen und weiteren Spiegelkörpern mit SpiegelflächenBrief description of the drawing, in which: FIG. 1 shows a perspective illustration of an optical component with two wedge surfaces as mirror surfaces and further mirror bodies with mirror surfaces
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines optischen Bauelementes, das aus einem einstückigen, durchsichtigen Gegenstand mit zwei Keil- flächen als Brechungsflächen und weiteren Brechungsflächen besteht Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines weiteren optischen Bauelementes mit zwei Keilflächen als Spiegelflächen und weiteren Spiegelkörpern, wobei das Bauelement zur Durchleuchtung von durchsichtigen Objekten geeignet ist Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines optischen Bauelementes gemäß demjenigen der Figur 2 mit einem die Durchgangsöffhung durch- dringenden Längsschlitz zum Einführen beispielsweise eines Fadens in das Bauelement 1 Figur 5 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Bauelementes gemäß2 shows a perspective illustration of an optical component which consists of a one-piece, transparent object with two wedge surfaces as refractive surfaces and further refractive surfaces, FIG. 3 shows a perspective illustration of a further optical component with two wedge surfaces as mirror surfaces and further mirror bodies, the component being used for fluoroscopy suitable for transparent objects, FIG. 4 is a perspective illustration of an optical component according to that of FIG. 2 with a longitudinal slot penetrating the through opening for inserting, for example, a thread into the component 1 Figure 5 is a perspective view of another component according to
2 der Figur 3 in integraler Gestaltung zur Durchleuchtung von durch- 2 of FIG. 3 in an integral design for screening of
3 sichtigen Objekten 3 visible objects
4 Figur 6 einen Teilausschnitt eines Ringspiegels in Form eines transparenten 4 Figure 6 a partial section of transparent annular mirror in the form of a
5 Spiegelkörpers als Toroid mit einer zylinderförmigen umlaufenden 5 mirror body as a toroid with a cylindrical circumferential
6 Linsenfläche zur Verlagerung des geometrischen Ortes der Schnitt- 6 lens surface for shifting the geometric location of the cutting
7 punkte sämdicher Randstrahlen auf die Oberfläche des abzutastenden 7 points of all edge rays on the surface of the to be scanned
8 Objektes und 8 object and
9 Figur 7 einen Teilausschnitt eines weiteren Ringspiegels in Form eines trans- 9 7 shows a partial section of a further annular mirror in the form of a trans-
10 parenten Spiegelkörpers als Toroid mit einer konvex gekrümmten, um- 10 parent mirror bodies as a toroid with a convexly curved,
11 laufenden Linsenfläche zur angepaßten Korrektur des Verlaufs des geo- 11 running lens surface for adapted correction of the course of the geo-
12 metrischen Ortes der Strahlen des Lichtbündels auf dem Objekt in 12 metric location of the rays of the light beam on the object in
13 bezug auf die Geometrie des opto-elektronischen Sensors. 13 relating to the geometry of the optoelectronic sensor.
15 Wege zur Ausfuhrung der Erfindung: 15 ways to practice the invention:
16 Das optische Bauelement gemäß der Figur 1 zeigt in perspektivischer schemati- 16 The optical component according to FIG.
17 scher Darstellung einen unteren Ringspiegel 9, der eine Durchgangsöffhung 10 17 shear representation of a lower ring mirror 9, which has a through opening 10
1 zu Durchführen eines zylindrischen Objektes 15 aufweist und der eine innen 1 to carry out a cylindrical object 15 and one inside
19 angeordnete, hohlkegel- oder schalenförmige, rotationssymmetrische Spiegel- 19 arranged, hollow cone or bowl-shaped, rotationally symmetrical mirror
20 fläche 11 aufweist. Oberhalb des Ringspiegels 9 befindet sich auf seiner Haup- 20 surface 11 has. Above the ring mirror 9 is on its main
21 tachse 14 ein zweiter optischer Körper, der als länglicher Keil 1 gestaltet ist und 21 taxis 14 a second optical body, which is designed as an elongated wedge 1 and
22 der im Hauptschnitt einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist. Der Keil 1 be- 22 which has a triangular cross section in the main section. The wedge 1
23 sitzt eine nach oben weisende Grundfläche 60 und zwei plane, unter einem Win- 23 sits an upwardly facing base surface 60 and two flat, under a winch
24 kel d zueinander geneigte Keilflächen 2, 2', die als Spiegelflächen ausgebildet 24 kel d inclined wedge surfaces 2, 2 ', which are formed as mirror surfaces
25 sind, wobei der Winkel d entweder ein spitzer oder ein überstumpfer Winkel ist; M im gezeigten Beispiel ist der Winkel d ein überstumpfer Winkel. 25 , the angle d being either an acute or an obtuse angle; M in the example shown, the angle d is an obtuse angle.
2727
28 Der Keil 1 wird, ausgehend von der Grundfläche 60, in Richtung der Hauptach- 28 Starting from the base 60, the wedge 1 is moved in the direction of the main axis.
29 se 14 von einer Durchgangsöffnung 4 durchsetzt, die beide Keilflächen 2, 2' 0 symmetrisch durchdringt und deren Querschnitt mittig zur langen Mittelinie 58 1 der oberen Deckfläche 60 des Keils 1 angeordnet ist, wobei in der Projektion die 29 se 14 penetrated by a through opening 4 which penetrates symmetrically through both wedge surfaces 2, 2 ' 0 and whose cross section is centered on the long center line 58 1 of the upper cover surface 60 of the wedge 1 is arranged, wherein in the projection
2 Durchgangsöffhung 4 zentrisch innerhalb des Ringspiegels liegt, so daß die 2 through opening 4 is located centrally within the ring mirror, so that the
3 gemeinsame Kante 3 der Keilflächen 2, 2' einen Durchmesser des Ringspiegels und, falls die Durchgangsöffhung 4 kreisrund ist, auch der Durchgangsöffhung 4 3 common edge 3 of the wedge surfaces 2, 2 'a diameter of the ring mirror and, if the through opening 4 is circular, also the through opening 4
5 bildet. Die Hauptachse 14 durchstößt somit die gemeinsame Kante 3 der Keil- 5 forms. The main axis 14 thus pierces the common edge 3 of the wedge
6 flächen 2, 2' und teilt den Winkel d in zwei gleiche Hälften. Die Durchgangs- 6 surfaces 2, 2 'and divides the angle d into two equal halves. The through
7 Öffnung 4 dient zum Durchbewegen des Objektes 1 durch das Bauelement. Des 7 opening 4 serves to move the object 1 through the component. Of
8 weiteren befindet sich die Durchgangsöffhung 4 vorzugsweise nur innerhalb der 8 further the through opening 4 is preferably only within the
9 einen Hälfte 61 der Grundfläche 60 des Keils 1, wenn man sich denselben durch 0 die kurze Mittellinie 59 der Grundfläche 60 in zwei gleiche Hälften 61, 61' ge¬ teilt denkt, was aus der Figur 1 ersichdich ist. 9 a half 61 of the base surface 60 of the wedge 1, if one thinks of it divided by 0 the short center line 59 of the base surface 60 into two equal halves 61, 61 ', which is evident from FIG. 1.
22
3 Den Keilflächen 2, 2' des Keils 1 stehen auf jeder Seite Spiegelkörper 5, 6 bzw. 7, 8 gegenüber, die wenigstens je eine plane Spiegelfläche 5', 6', 7', 8' aufweisen, s wobei die Spiegelflächen 5', 6' bzw. 7', 8' bezüglich der Keilfläche 2' bzw. 2 und untereinander schräg zueinander gerichtet sind. Die Spiegelkörper 5, 7 befinden 3 the wedge surfaces 2, 2 'of the wedge 1 are provided on each side of the mirror body 5, 6 and 7, 8 against which at least one respective plane mirror surface 5''have, s wherein the mirror surfaces 5', 6 ', 7', 8 , 6 'and 7', 8 'with respect to the wedge surface 2' and 2 and with each other are directed obliquely to each other. The mirror bodies 5, 7 are located
7 sich im Bereich der vorderen Hälfte 61 des Keils 1, die Spiegelkörper 6, 8 befin- 7 , the mirror bodies 6, 8 are located in the region of the front half 61 of the wedge 1
8 den sich im Bereich der hinteren Hälfte 61' des Keils 1, um dergestalt das Licht 8 in the area of the rear half 61 'of the wedge 1, in such a way the light
9 von der vorderen Hälfte 61 weg von der Durchgangsöffhung 4 zur hinteren 0 Hälfte 61' des Keils zu leiten, um aus dem störenden Bereich des Objektweges zu 1 gelangen. Vorzugsweise unterhalb des Keils 1 und neben dem Ringspiegel 9 be- 2 findet sich ein Sensor 13, vor dem sich eine Abbildungsoptik 12 zur optischen 3 Abbildung befinden kann. Der Sensor ist mit einer nichtgezeigten Auswerteein- 4 richtung elektrisch verbunden. 5 6 Die Arbeitsweise des optischen Bauelementes ist folgende: 7 Das Objekt 15 wird im Bereich des Ringspiegels 9 - entweder von unterhalb 8 oder durch den Ringspiegel 9 hindurch - längs eines Umfangsringes 17 auf dem 9 Objekt 15 beleuchtet, so daß das reflektierte Licht radial auf die Spiegelfläche 11 0 des Ringspiegels 9 fällt und nach oben in Richtung des Keils 1 reflektiert wird i und dort auf die Umgebung der Durchgangsöffhung 4 fällt, wobei für jede derTo conduct 9 of the front half 61 away from the through-opening 4 to the rear 0 half 61 'of the wedge to pass from the interfering area of the object path 1. Preferably below the wedge 1 and adjacent to the annular mirror 9 sawn 2 there is a sensor 13, an imaging optical system 12 may be located to the optical image 3 before. The sensor is electrically connected to an evaluation device (not shown ) . 5 6 The mode of operation of the optical component is as follows: 7 The object 15 is illuminated in the area of the ring mirror 9 - either from below 8 or through the ring mirror 9 - along a circumferential ring 17 on the 9 object 15, so that the reflected light radially on the mirror surface 11 0 of the ring mirror 9 falls and is reflected upwards in the direction of the wedge 1 i and there falls on the surroundings of the through opening 4, with each of the
2 Keilflächen 2, 2' des Keils 1 der Verlauf zweier Strahlenbündel 16, 16' gezeigt 2 wedge surfaces 2, 2 'of the wedge 1 the course of two beams 16, 16' is shown
3 ist. Die Keilflächen 2, 2' teilen das ankommende Licht in zwei Hälften auf, 3 is. The wedge surfaces 2, 2 'divide the incoming light into two halves,
4 wobei das Strahieπbündel 16 auf die Keilfläche 2 und das Strahlenbündel 16' auf s die Keilfläche 2' fällt. Von dort werden die Strahlenbündel 16, 16' in der Rei- 4 wherein the Strahieπbündel 16 on the wedge surface 2 and the beam 16 ', the wedge surface 2 s' falls. From there, the beams 16, 16 'in the rice
6 henfolge auf die Spiegelflächen 7' bzw. 5' der Spiegelkörper 7 bzw. 5 und von 6 sequence on the mirror surfaces 7 'and 5' of the mirror bodies 7 and 5 and from
7 dort auf die Spiegelflächen 8" bzw. 6' der gegenüberstehenden Spiegelkörper 8, 6 7 there on the mirror surfaces 8 ″ or 6 ′ of the opposite mirror bodies 8, 6
8 reflektiert, die die Strahlenbündel 16, 16' zurück auf die Keilflächen 2, 2' im Be- 8 reflects, which the beams 16, 16 'back onto the wedge surfaces 2, 2' in the loading
9 reich der hinteren Hälfte 61' des Keils 1 werfen, wonach nach nochmaliger Re- flexion an den Keilflächen 2,2' die Strahlenbündel 16,16' wieder zusammenge¬ setzt werden. Anschließend wird das Licht dem Sensor 13 zugeleitet. Auf diese Weise wird durch die Zerlegung des reflektierten Lichtes in Teilstrahlenbündel und anschließender Zusammensetzung bewirkt, daß die Durchgangsöffhung 4 umgangen wird, in dem das Bild auf die hintere, die Durchgangsöffhung 4 nicht aufweisende Hälfte 61' des Keils 1 bezüglich beider Keilflächen 2, 2' transfor- miert und von dort zusammengesetzt wird. 9 throw the rear half 61 'of the wedge 1, after which the rays 16, 16' are reassembled after repeated reflection on the wedge surfaces 2,2 '. The light is then fed to the sensor 13. In this way, the decomposition of the reflected light into partial beams and subsequent composition has the effect that the through opening 4 is bypassed by the image on the rear half 61 'of the wedge 1 not having the through opening 4 with respect to both wedge surfaces 2, 2' transformed and assembled from there.
Es ist technisch auch möglich, die den Keilflächen seitlich gegenüberliegenden optischen Körper zur Umlenkung des Lichtes auf den Keilflächen als Brechungs- körper auszubilden, insbesondere bei Verwendung einer monochromatischen Lichtquelle.It is also technically possible to design the optical bodies opposite the wedge surfaces to deflect the light on the wedge surfaces as refractive bodies, in particular when using a monochromatic light source.
In Figur 2 ist ein optisches Bauelement aus einem einstückigen, durchsichtigen, prismatis i-zylindrischen Gegenstand 18 dargestellt, der beispielsweise Preßglas sein kann. Der optische Gegenstand 18 besteht aus einem prismatischen Teil 19 und einem daran angeformten zylindrischen Teil 20, wobei zentrisch durch beide Teile 19, 20 sich eine Durchgangsöffhung 21 erstreckt.FIG. 2 shows an optical component made of a one-piece, transparent, prismatic i-cylindrical object 18, which can be, for example, pressed glass. The optical object 18 consists of a prismatic part 19 and a cylindrical part 20 formed thereon, a through opening 21 extending centrally through both parts 19, 20.
Der prismatische Teil 19 besitzt eine längliche, von seiner Deckfläche 62 ausgehende Einkerbung, die zwei optisch wirksame, plane Keilflächen 23, 23' 1 ausbildet, die zueinander unter dem Winkel d geneigt und die als SpiegelflächenThe prismatic part 19 has an elongated notch extending from its top surface 62, which has two optically effective, flat wedge surfaces 23, 23 ' 1 forms, which are inclined to each other at an angle d and which act as mirror surfaces
2 verspiegelt sind. Innerhalb des prismatischen Teils 19 stehen den Keilflächen 23, 2 are mirrored. Within the prismatic part 19 are the wedge surfaces 23,
3 23' optisch wirksame, plane Spiegelflächen 24, 24' bzw. 25, 25' gegenüber; die geometrische Gestaltung, Anordnung und Funktion des Teils 19 entspricht 3 23 'visually effective, plane mirror surfaces 24, 24' or 25, 25 'opposite; the geometric design, arrangement and function of part 19 corresponds
5 völlig dem Keil 1 und den zugeordneten Spiegelkörpern 5, 6, 7, 8 der Figur 1. 5 completely the wedge 1 and the associated mirror bodies 5, 6, 7, 8 of Figure 1.
6 Unterhalb des prismatischen Teils 19 und neben dem zylindrischen Teil 20 be- 6 Below the prismatic part 19 and next to the cylindrical part 20
7 findet sich ein Sensor 27 und davor gegebenenfalls eine Abbildungsoptik 26. 7 there is a sensor 27 and in front of it, if necessary, an imaging optics 26.
88th
9 Das untere Ende des zylindrischen Teils 20 besitzt eine kegel- oder schalenför- 9 The lower end of the cylindrical part 20 has a conical or shell-shaped
10 mige, innenliegende, rotationssymmetrische Spielgelfläche 31, die eine ähnliche 10 mige, inner, rotationally symmetrical play area 31, which is similar
11 Gestaltung und die gleiche Funktion besitzt, wie die Spiegelfläche 11 des Ring- 11 design and has the same function as the mirror surface 11 of the ring
12 spiegeis 9. Die Hauptachse 22 der Spiegelfläche 31 fällt gleichzeitig wiederum 12 mirror 9. The main axis 22 of the mirror surface 31 falls again at the same time
13 mit der Mittelachse der Durchgangsöffhung 21 zusammen. Eine nicht gezeigte 13 together with the central axis of the through opening 21. One not shown
1 Lichtquelle beleuchtet ein Objekt 28, welches sich in der Durchgangsöffhung 21 1 light source illuminates an object 28 which is located in the passage opening 21
15 des Gegenstandes 18 befindet, im Bereich der Spiegelfläche 31 dergestalt, daß dadurch ein Umfangsring 30 auf dem Objekt 28 ausgeleuchtet wird. Das vom 15 of the object 18 is located in such a way in the area of the mirror surface 31 such that i "is thus illuminated, a circumferential ring 30 on the object 28th That from
17 Objekt 28 reflektierte Licht fällt radial auf die Spiegelfläche 31 und wird von 17 Object 28 reflected light falls radially on the mirror surface 31 and is from
18 dort innerhalb des zylindrischen Teils 20 nach oben auf die Keilflächen 23, 23' 18 there within the cylindrical part 20 upwards onto the wedge surfaces 23, 23 '
19 geworfen. Von den Lichtstrahlen sind wiederum zwei Strahlenbündel 29, 29' je 19 thrown. In turn, two light beams 29, 29 'each are from the light beams
20 für eine der Keilflächen 23, 23' in der Figur 2 gezeichnet. 20 drawn for one of the wedge surfaces 23, 23 'in FIG.
2121
22 Die Teilstrahlenbündel 29, 29' fallen je auf die der jeweiligen Hälfte der 22 The partial beams 29, 29 'each fall on that of the respective half of the
23 Spiegelfläche 31 zugeordneten Keilfläche 23, 23' und werden von dort zu den 23 mirror surface 31 associated wedge surface 23, 23 'and from there to the
2 Spiegelflächen 24 bzw. 25, danach zu den Spiegelflächen 24' bzw. 25' und wie- 2 mirror surfaces 24 or 25, then to mirror surfaces 24 'or 25' and again
25 derum zurück auf die Keilflächen 23, 23' außerhalb des Weges des abzutasten- 25 therefore back to the wedge surfaces 23, 23 'outside the path of the
26 den Objektes 28 geleitet, wobei die Keilflächen 23, 23' die Teilstrahlenbündel 26 guided the object 28, the wedge surfaces 23, 23 'the partial beam
27 29, 29' dergestalt umlenken, daß diese wieder zu einem Strahlenbündel zusam- 27 29, 29 'deflect such that they again form a beam
28 mengesetzt werden, das, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Abbil- 28 that, if necessary, with the interposition of a picture
29 dungsoptik 26, auf den Sensor 27 geleitet wird. 1 Figur 3 zeigt ein weiteres optisches Bauelement, bestehend aus einem Spie- 29 optics 26, is directed to the sensor 27. 1 Figure 3 shows another optical component consisting of a mirror
2 gelkörper 32 in Form eines Keils 32, der aus zwei horizontal zueinander angeord- 2 gel body 32 in the form of a wedge 32, which consists of two horizontally arranged
3 neten Hälften 33, 33' bestehen kann, die geeignet beweglich gehaltert sind, so daß die Hälften 33, 33' voneinander weg und aufeinander zu bewegt werden s können. Jede Hälfte 33, 33' des Keils 32 besitzt eine optisch wirksame Keilfläche 3 Neten halves 33, 33 'may be made which are suitable supported movably, so that the halves 33, 33' away from each other and each other's can be moved. Each half 33, 33 'of the wedge 32 has an optically effective wedge surface
6 34, 34' in Form einer Spiegelfläche und eine Aussparung 35, 35' die sich 6 34, 34 'in the form of a mirror surface and a recess 35, 35' which
7 zusammen zu einer senkrechten und innerhalb des Keils 32 symmetrisch 7 together to a vertical and symmetrical within the wedge 32
8 angeordneten Durchgangsöffhung ergänzen, die im angenäherten Zustand der 8 arranged through hole complement that in the approximate state of
9 Hälften 33, 33' einen vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt für die Hindurch- 0 bewegung eines Objektes 46 aufweist. Im einander angenäherten Zustand der 9 halves 33, 33 'has a preferably circular cross-section for the Hindurch- 0 motion of an object 46 has. In the approximate state of
Hälften 33, 33', der in Figur 3 gezeigt ist, verlaufen die Kanten 36, 36' der 2 Hälften 33, 33' einander parallel.Halves 33, 33 ', which is shown in Figure 3, the edges 36, 36' of the two halves 33, 33 'run parallel to each other.
33
4 Unterhalb des Keils 32 befindet sich ein Ringspiegel 37, der aus zwei Hälften 38, s 38' bestehen kann, wobei der Ringspiegel 37 eine Durchgangsöffhung 39 und 4 Below the wedge 32 is located a ring mirror 37, consisting of two halves 38, 38 may consist s', wherein the annular mirror 37 has a through-opening 39 and
6 eine kegel- oder schalenförmige, innenliegende, rotationssymmetrische Spiegel- 6 a conical or bowl-shaped, internal, rotationally symmetrical mirror
7 fläche 40 mit einer Hauptachse 45 aufweist, die mit der Mittelachse der Durch- 7 has surface 40 with a main axis 45 which is aligned with the central axis of the
8 gangsöffhungen sowohl des Keils 32 als auch des Ringspiegels 37 zusammenfällt; 8 passage openings of both the wedge 32 and the ring mirror 37 coincide;
9 die Durchgangsöffhung innerhalb des Keils 32 befindet sich zentrisch oberhalb 9 the through opening within the wedge 32 is centrally above
20 der Durchgangsöffhung 39 des Ringspiegels 37, der ansonsten gleichermaßen ge- 20 of the through opening 39 of the ring mirror 37, which is otherwise equally
21 staltet ist wie der Ringspiegel 9 des Bauelementes in Figur 1. Die beiden Hälften 21 is like the ring mirror 9 of the component in Figure 1. The two halves
22 38, 38' des Ringspiegels 37 können in geeigneter Weise voneinanderweg und 22 38, 38 'of the ring mirror 37 can move away from one another in a suitable manner
23 aufeinanderzu bewegt werden ähnlich wie die Hälften 33, 33' des Keils 32, um 23 are moved towards each other similar to the halves 33, 33 'of the wedge 32
24 dergestalt ein beispielsweise feststehendes Objekt 46 zu umgreifen. 24 to encompass, for example, a fixed object 46.
25 6 Eine Lichtquelle 41 sendet Licht aus, welches durch eine Abbildungsoptik 42 7 und eine Blende 43 feilt und von dem ein Strahlenbündel 47 in Figur 3 gezeigt 8 ist. Dieses Strahlenbündel 47 fällt auf die der Lichtquelle 41 zugewandte 9 Keilfläche 34' der Hälfte 33' des Keils 32 und wird von da auf die darunter 0 liegende Spiegelfläche 40 der zugeordneten Hälfte 38 des Ringspiegles 37 reflek- 1 tiert und von dort radial auf das Objekt 46 geworfen, wodurch die der Hälfte 3825 6 A light source 41 emits light, which polishes by an imaging optical system 42 7 and a diaphragm 43 and of which a radiation beam 47 is shown in Figure 3. 8 This beam 47 is incident on the light source 41 facing 9 wedge surface 34 'of the half 33' of the wedge 32 and from there to the including 0 lying mirror surface 40 of the associated half 38 of the reflected Ringspiegles 37 1 animals and from there thrown radially onto the object 46, whereby the half 38
2 des Ringspiegels 37 zugewandte Hälfte des Objektes 46 von außerhalb beleuch- 2 of the ring mirror 37 facing the half of the object 46 from the outside
3 tet wird, so daß bei einem zylindrischen Objekt 46 auf demselben außen ein 3 tet, so that a cylindrical object 46 on the outside of the same
4 halbkreisförmiger Umfangsring 48 ausgeleuchtet wird. 4 semicircular circumferential ring 48 is illuminated.
55
6 Da das Objekt 46 durchsichtig ist, durchdringt das Strahlenbündel 47 das 6 Since the object 46 is transparent, the beam 47 penetrates it
7 Objekt und beleuchtet die gegenüberliegende Hälfte 48' des Umfangsringes von 7 object and illuminates the opposite half 48 'of the circumferential ring of
8 innerhalb des Objektes 46, und bildet nunmehr gleichsfalls die gegen- 8 within the object 46, and now also forms the opposite
9 überliegende Hälfte 48' des Umfangsringes ab, indem beide Hälften aufeinander ° projiziert werden, wonach das vom Objekt 46 abgehende Strahlenbündel 47' ra- 9 overlying half 48 'of the circumferential ring by projecting both halves onto one another, after which the beam 47' emanating from the object 46
1 dial auf die gegenüberliegende Hälfte 38' des Ringspiegels 37 fällt und von der 1 dial falls on the opposite half 38 'of the ring mirror 37 and from the
2 Spiegelfläche 40 nach oben auf die Keilfläche 34 der Hälfte 33 des Keils 32 ge- 2 mirror surface 40 up onto the wedge surface 34 of the half 33 of the wedge 32
3 worfen und von dort auf einen Sensor 44 geleitet wird, vorzugsweise wiederum unter Vorschalten einer Abbildungsoptik 42'. Hinter der Keilfläche 34 und vor 3 and is passed from there to a sensor 44, preferably again with an imaging optics 42 'connected upstream. Behind the wedge surface 34 and in front
5 der Abbildungsoptik 42' ist eine Abdeckscheibe 63 angeordnet zum Abdecken 5 of the imaging optics 42 ', a cover disk 63 is arranged for covering
6 der Ausschneidung innerhalb der Hälften 33,33' des Keils 32 in Richtung der 6 of the cutout within the halves 33, 33 'of the wedge 32 in the direction of the
7 Achse 66. Eine derartige Vorrichtung dient zur Kontrolle von transparenten Ma- 7 axis 66. Such a device is used to control transparent dimensions.
8 terialien, insbesondere Glaszylinder oder Glasröhren. 8 materials, especially glass cylinders or glass tubes.
0 Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung eines optischen Bauelementes ebenfalls in Form 1 eines einstückigen, durchsichtigen Gegenstandes 49, bestehend aus einem pris- matischen Teil 50 und einem daran angeformten zylindrischen Teil 51, wobei der Gegenstand 49 ähnlich dem in Figur 2 beschriebenen Bauelement gestaltet 4 ist. Der prismatische Teil 50 sowie der zylindrische Teil 51 werden gemeinsam von einer Durchgangsöffhung 52 durchsetzt, die einen nach außen offenen Längsschlitz 53 aufweist. Durch diesen Längsschlitz 53 kann beispielsweise ein Faden in den Gegenstand eingeführt und durchlaufend abgetastet werden. Das in Figur 3 gezeigte optische Bauelement kann ebenfalls geometrisch einstückig gestaltet sein, was in Figur 5 dargestellt ist. Ein zylindrischer, einstückiger, durchsichtiger Gegenstand 54, der eine zentrale Durchgangsbohrung 55 besitzt, *- weist an seinem unteren Ende eine kegel- oder schalenförmige, innenliegende 0 Figure 4 shows an embodiment of an optical element, are also in the form of 1 a one-piece, transparent object 49 consisting of a prismatic rule part 50 and a molded-on cylindrical portion 51, the article 49 of similar design the device described in Figure 2. Figure 4 is . The prismatic part 50 and the cylindrical part 51 are penetrated together by a through opening 52 which has a longitudinal slot 53 which is open to the outside. Through this longitudinal slit 53, for example, a thread can be inserted into the object and continuously scanned. The optical component shown in FIG. 3 can also be designed geometrically in one piece, which is shown in FIG. 5. A cylindrical, one-piece, transparent object 54, which has a central through bore 55, * - has a cone-shaped or bowl-shaped interior on its lower end
2 Spiegelfläche 57 auf. An seinem oberen Ende besitzt der optische Gegenstand 54 2 mirror surface 57. The optical object 54 has at its upper end
3 eine keilförmige Aussparung unter Bildung von zwei schräg zueinander geneigten Teilflächen 64, 64', die nach innen weisend als Spiegelflächen ausgebildet sind. Im Bereich der Teilflächen 64, 64t ist der optische Gegenstand 54 auf seinem Umfang abgeplattet unter Bildung zweier sich gegenüberliegender, planparalle- 1er Flächen 56, 56'. Die Wirkungsweise dieses optischen Bauelementes ist gleich der Wirkungsweise des unter Figur 3 beschriebenen Bauelementes. Der in sämtlichen optischen Bauelementen eingesetzte opto-elektronische Sensor ist vorzugsweise ein CCD-Bauelement mit einer geraden oder ringförmigen Linien- zeile. Ebenso ist es denkbar, einen CCD-Matrix-Sensor einzusetzen und den Umfangsring in der Bildebene softwaremäßig zu definieren. 3 shows a wedge-shaped recess with the formation of two obliquely inclined partial surfaces 64, 64 ', which are designed as mirror surfaces pointing inwards. In the area of the partial surfaces 64, 64t, the optical object 54 is flattened on its circumference to form two opposing, plane-parallel surfaces 56, 56 '. The mode of operation of this optical component is the same as the mode of operation of the component described in FIG. 3. The optoelectronic sensor used in all optical components is preferably a CCD component with a straight or ring-shaped line line. It is also conceivable to use a CCD matrix sensor and to define the circumferential ring in the image plane using software.
Die Figuren 6 und 7 zeigen Teile von ringförmigen Spiegelkörpern 67 bzw. 68 zur Vermeidung von Abbildungsfehlern, die aufgrund der Krümmung einer Spiegelfläche in tangentialer Richtung auftreten, wie es die Ringspiegel der vor- gehend beschriebenen Figuren darstellen, weshalb sich die Randstrahlen nach ihrer Reflektion nicht in einem geometrischen Ort schneiden, der auf der Oberfläche des Objektes liegt, sondern in einem Ort, der außerhalb der Oberfläche des Objektes liegt; bei rotatioπssymmetrischen Spiegelkörpern sind die geometrischen Orte Kreise. Andere zwischen den Randstrahlen liegende Strahlen schneiden sich radial auf den Bündelmittellinien zwischen den geome- arischen Orten, was einen Verzug der Schnittpunkte über die Achsen des Lichtbündels ergibt. Dieser Verzug ist bei einem Kegelspiegel am augenfälligsten, er tritt jedoch auch bei anderen Spiegelformen auf, die als Spiegelkörper gestaltet sind und bei denen die Spiegelfläche in einer Richtung gekrümmt ist.FIGS. 6 and 7 show parts of ring-shaped mirror bodies 67 and 68 in order to avoid imaging errors which occur due to the curvature of a mirror surface in the tangential direction, as the ring mirrors of the figures described above show, which is why the edge rays do not differ after their reflection cut in a geometric location that is on the surface of the object, but in a location that is outside the surface of the object; in the case of rotationally symmetrical mirror bodies, the geometric locations are circles. Other rays lying between the marginal rays intersect radially on the bundle center lines between the geometric locations, which results in a distortion of the intersection points over the axes of the light bundle. This distortion is most noticeable with a conical mirror, but it also occurs with other mirror shapes that are designed as mirror bodies and in which the mirror surface is curved in one direction.
In den Figuren 6 und 7 sind mit den Bezugsziffern 74, 74' die Lichtbündel mit den radialen Randstrahlen 75, 76, 75', 76' und den tangentialen Randstrahlen 77, 78, 77', 78' eines abzubildenden Objektpunktes von Objekten 72, 72' mit- tels eines (nichtgezeigten) Objektives gezeigt. Die Spiegelkörper 67, 68 bestehen je aus einem transparenten Körper in Form eines Toroids mit der Hauptachse 73, 73', der durch je eine obere, vorzugsweise ebene, Oberfläche 69, 69', eine rückseitige, schräg geneigte und in Richtung der Schräge ebene, innen verspiegelte Spiegelfläche 70, 70' und eine umlaufende, der Hauptachse 73, 73' der Spiegelkörper 67, 68 zugewandte Oberfläche 71, 71' der Höhe h begrenzt ist. In Figur 6 ist die Oberfläche 71 zylindrisch und stellt eine zylindrische Linsenfläche der Höhe h dar; in Figur 7 ist die Oberfläche 71' konvex gewölbt. Durch die konvexe Krümmung der Linsenfläche 71' kann eine Anpassung der Abbildung an spezifische Erfordernisse des Objektes oder auch der Geometrie des verwendeten opto-elektronischen Sensors erreicht werden.In FIGS. 6 and 7, reference numbers 74, 74 'are the light bundles with the radial edge rays 75, 76, 75', 76 'and the tangential edge rays 77, 78, 77', 78 'of an object point of objects 72, 72 to be imaged ' With- shown a lens (not shown). The mirror bodies 67, 68 each consist of a transparent body in the form of a toroid with the main axis 73, 73 ', which has an upper, preferably flat, surface 69, 69', a rear, inclined plane and plane in the direction of the inclined plane, internally mirrored mirror surface 70, 70 'and a circumferential surface 71, 71' of the height h facing the main axis 73, 73 'of the mirror bodies 67, 68 is limited. In Figure 6, the surface 71 is cylindrical and represents a cylindrical lens surface of height h; in Figure 7, the surface 71 'is convex. Due to the convex curvature of the lens surface 71 ', the image can be adapted to specific requirements of the object or else the geometry of the optoelectronic sensor used.
Beispielsweise treffen sich in Figur 6 sowohl die radialen, als auch die tangentialen Randstrahlen 75, 76, 77, 78 auf einem geometrischen Ort, der eine kreisförmige Umfangslinie 79 auf dem Mantel des Objektes 72 bildet. In Figur 7 schneiden sich die tangentialen Randstrahlen 77', 78' in einem geometri- sehen Ort, der ebenfalls eine kreisförmige Umfangslinie 79 auf dem Mantel des Objektes 72 bildet; hingegen schneiden sich die radialen Randstrahlen 75', 76' auf einem geometrischen Ort, der innerhalb des Objektes 72' liegt, so daß dieselben auf den gepunkteten Umfangslinien 80, 80' des Objektes 72' auftref- fen. Durch die konvexe Krümmung der Oberfläche 71' wird eine vorteilhafte Adaption von marktüblichen Sensorgeometrien von CCD-Bausteinen an bei- spielsweise zylindrische oder runde oder sonstwie stabförmige Objekte erreicht.For example, in FIG. 6 both the radial and the tangential edge rays 75, 76, 77, 78 meet at a geometric location that forms a circular circumferential line 79 on the surface of the object 72. In FIG. 7, the tangential edge rays 77 ', 78' intersect in a geometrical location, which likewise forms a circular circumferential line 79 on the surface of the object 72; on the other hand, the radial marginal rays 75 ', 76' intersect at a geometrical location which lies within the object 72 ', so that they strike the dotted circumferential lines 80, 80' of the object 72 '. Due to the convex curvature of the surface 71 ', advantageous adaptation of commercially available sensor geometries of CCD components to, for example, cylindrical or round or other rod-shaped objects is achieved.
Des weiteren kann die rückseitige, schräg geneigte und in Richtung der Schräge ebene, umlaufend-innen verspiegelte Spiegelfläche halbdurchlässig sein, so daß diese einen Teilerspiegel zu bilden imstande ist. Die Beleuchtung des Objektes kann dann auch durch die halbdurchlässige Spiegelfläche und das transparente Toroid hindurch erfolgen. 1 Die dem Mittelpunkt des Spiegelkörpers zugewandte Linsenfläche kann in ihrer Krümmung in Richtung der Hauptachse des Spiegelkörpers veränderbar sein,Furthermore, the rear, obliquely inclined and in the direction of the bevel plane, all-round mirrored mirror surface can be semitransparent, so that it is able to form a divider mirror. The object can then be illuminated through the semitransparent mirror surface and the transparent toroid. 1 The curvature of the lens surface facing the center of the mirror body can be changed in the direction of the main axis of the mirror body,
3 dergestalt, daß die Brennweite der Linsenflächen veränderbar ist, um den Spiegelkörper an Objekte unterschiedlicher Geometrie, insbesondere an zylindri- * sehe Objekte mit unterschiedlichem Durchmesser, anzupassen. Dazu kann der 3 in such a way that the focal length of the lens surfaces can be changed in order to adapt the mirror body to objects of different geometry, in particular to cylindrical objects with different diameters. In addition, the
6 Spiegelkörper aus flexiblem, transparentem Material bestehen und beispielsweise 6 mirror body made of flexible, transparent material and for example
7 mit einer massiven, ringförmigen, transparenten Lochscheibe abgedeckt sein. 7 be covered with a solid, ring-shaped, transparent perforated disc.
8 Wird auf die Lochscheibe, symmetrisch oder unsymmetrisch, ein Druck 8 Is a pressure on the perforated disc, symmetrical or asymmetrical
9 ausgeübt, so verformt sich der Spiegelkörper, wobei aufgrund der Volumenver- 9 is exerted, the mirror body deforms, whereby due to the volume
0 kleinerung die innere, zylindrische Linsenfläche umlaufend bombiert wird und 0 reduction the inner cylindrical lens surface is cambered all around and
1 eine bezüglich der Richtung der Hauptachse konvexe, veränderbare Form an- 1 a shape which is convex and changeable with respect to the direction of the main axis
2 nimmt, ähnlich der in Figur 7 gezeigten Gestaltung der Linsenfläche 71'. 2 takes, similar to the design of the lens surface 71 'shown in FIG.
Gewerbliche Anwendbarkeit:Industrial applicability:
Die erfindungsgemäßen optischen Bauelemente eignen sich zur Überprüfung der 6 Oberfläche von Objekten nach vorgegebenen Gütekriterien. Die Objekte können dabei stehend oder bewegt abgetastet werden. Beispielsweise können mitThe optical components according to the invention are suitable for checking the surface 6 of objects according to predetermined quality criteria. The objects can be scanned standing or moving. For example, with
8 den Bauelementen, längliche, transparente und nichttransparente Körper, wie 8 the components, elongated, transparent and non-transparent body, such as
9 Bleistifte, Lippenstifte, Glasröhren, textile Fäden, Seile und vieles mehr auf ihre 0 Oberflächenbeschaffenheit einschließlich nach Mustern und der Farbe abgetastet 1 werden. i 9 pencils, lipsticks glass tubes, textile threads, ropes, and many more on their surface texture including 0 for patterns and color scanned. 1 i
Liste der Bezugszeichen: 1 keilförmiger Spiegelkörper, Keil 2, 2' plane, optisch wirksame Keilflächen 3 Kante 4 Durchgangsöffhung 5, 6, 7, 8 Spiegelkörper 5', 6', 7', 8' plane Spiegelflächen 9 Ringspiegel 10 Durchgangsöffhung 11 kegelförmige, innenliegende Spiegelfläche 12 Abbildungsoptik 13 SensorList of reference numerals: 1 wedge-shaped mirror body, wedge 2, 2 'plane, optically effective wedge surfaces 3 edge 4 through opening 5, 6, 7, 8 mirror body 5', 6 ', 7', 8 'plane mirror surfaces 9 ring mirror 10 through opening 11 conical, internal mirror surface 12 imaging optics 13 sensor
14 Hauptachse14 main axis
15 Objekt 16, 16' Teilstrahlenbündel15 Object 16, 16 'partial beam
17 beleuchteter Umfangsring auf dem Objekt17 illuminated circumferential ring on the object
18 einstückiger, durchsichtiger Gegenstand18 one-piece, transparent object
19 prismatischer Teil19 prismatic part
20 zylindrischer Teil20 cylindrical part
21 Durchgangsöffhung 22 Hauptachse 23, 23' plane, optisch wirksame Keilflächen 24, 24', 25, 25' optisch wirksame, plane Flächen 26 Abbildungsoptik 27 Sensor 28 Objekt 29, 29' Teilstrahlenbündel 30 beleuchteter Umfangsring auf dem Objekt 31 kegelförmige, innenliegende Spiegelfläche 32 Keü 21 through opening 22 main axis 23, 23 'plane, optically effective wedge surfaces 24, 24', 25, 25 'optically effective, flat surfaces 26 imaging optics 27 sensor 28 object 29, 29' partial beam bundle 30 illuminated circumferential ring on object 31 conical, internal mirror surface 32 Keü
Figure imgf000018_0001
59 kurze Mittellinie der Grundfläche des Keils 60 Grundfläche des Keils 61, 61' gleichgroße Hälften der Grundfläche des Keils 62 Spiegel- oder Brechungsfläche 63 Abdeckscheibe 64, 64' Keilflächen 65 gemeinsame Kante der Keilflächen 64, 64' 66 Achse 61, 68 Spiegelkörper 69, 69' Oberflächen 70, 70' innen liegende Spiegelflächen 71, 71' innere, dem Objekt zugewandte Oberflächen 72, 72' Objekte 73, 73' Mittelachsen 74, 74' Srahlenbündel 75, 75', 76, 76' Randstrahlen in radialer Richtung 77, IT, 78, 78' Randstrahlen in tangentialer Richtung 79, 79', 80, 80' geometrische Orte der Schnittpunkte der Randstrahlen δ Winkel
Figure imgf000018_0001
59 short center line of the base of the wedge 60 base of the wedge 61, 61 'equally large halves of the base of the wedge 62 mirror or refractive surface 63 cover plate 64, 64' wedge surfaces 65 common edge of the wedge surfaces 64, 64 '66 axis 61, 68 mirror body 69, 69 'surfaces 70, 70' internal mirror surfaces 71, 71 'inner surfaces 72, 72' facing the object, objects 73, 73 'central axes 74, 74' beam bundles 75, 75 ', 76, 76' edge rays in the radial direction 77, IT, 78, 78 'edge rays in the tangential direction 79, 79', 80, 80 'geometric locations of the intersection points of the edge rays δ angle

Claims

1 Patentansprüche: 1 claims:
22
3 1. Optisches Bauelement zum optischen Abtasten der Oberfläche eines Objektes 3 1. Optical component for optically scanning the surface of an object
4 (15,28) insbesondere bewegbares Objekt, dessen Oberfläche Licht zu reflektie- 4 (15,28), in particular a movable object, the surface of which reflects light
5 ren, zu streuen oder zu brechen imstande ist, mit einem ersten Spiegelkörper 5 is able to scatter or break with a first mirror body
6 (9,20,51), der eine zentrisch angeordnete Durchgangsöffhung (10,21,52) zum 6 (9,20,51), which has a centrally arranged through opening (10,21,52) for
7 Durchbewegen des Objektes (15,28) unter Beleuchtung mittels einer Lichtquelle 7 Moving the object (15, 28) under illumination using a light source
8 durch den Spiegelkörper aufweist, der eine rotationssymmetrische, kegel- oder 8 through the mirror body, which has a rotationally symmetrical, conical or
9 schalenförmige, innenreflektierte Spiegelfläche (11,31) besitzt, die den Strahlen- 9 bowl-shaped, internally reflected mirror surface (11,31), which
10 gang der Lichtstrahlen 16,16',29,29') im wesendichen radial zur Hauptachse 10 path of the light rays 16, 16 ', 29, 29') essentially radially to the main axis
11 (14,22) des Spiegelkörpers auf das Objekt rings dessen Umfang und umgekehrt 11 (14,22) of the mirror body on the object around its circumference and vice versa
12 umzulenken imstande ist, wobei in Richtung der Hauptachse des ersten Spiegel- 12 is able to deflect, wherein in the direction of the main axis of the first mirror
13 körpers innerhalb dessen öffhungswinkels und über dessen Durchgangsöffhung 13 body within its opening angle and through its through opening
1 sich ein zweiter optischer Körper (1,19,50) mit planen Spiegelflächen » (2,2',5',6',7',8,,23,23', 24,24',25,25') befindet, der senkrecht oberhalb der 1, a second optical body (1,19,50) with plane mirror surfaces "(2,2 ', 5', 6 ', 7', 8, 23,23 ', 24,24', 25,25 ') located vertically above the
16 Durchgangsöffhung des ersten Spiegelkörpers ebenfalls eine Durchgangsöffhung 16 through opening of the first mirror body also a through opening
17 (4,21,52) fiir das Objekt besitzt, und gegebenenfalls mit einem nachgeschalteten 17 (4,21,52) for the object, and possibly with a downstream one
18 opto-elektronischen Sensor (13,27) und einer elektrischen Auswerteeinrichtung, 18 opto-electronic sensor (13, 27) and an electrical evaluation device,
19 dadurch gekennzeichnet, 19 characterized in
20 daß zwei der Spiegelflächen des zweiten Körpers (1,19,50,54) als Keilflächen 20 that two of the mirror surfaces of the second body (1,19,50,54) as wedge surfaces
21 (2,2',23,23') unter einem Winkel (d) zueinander geneigt länglich gestaltet und 21 (2,2 ', 23,23') at an angle (d) inclined to each other elongated and
22 optisch zur Spiegelfläche (11,31,57) des ersten Körpers (9,20,51) symmetrisch 22 optically symmetrical to the mirror surface (11, 31, 57) of the first body (9, 20, 51)
23 gerichtet sind und die gemeinsame Kante (3,58) dieser Keilflächen zentrisch 23 are directed and the common edge (3,58) of these wedge surfaces centrally
24 oberhalb der Durchgangsöffhung (10,21,52,55) des ersten Körpers (9,20,51,54) 24 above the through opening (10,21,52,55) of the first body (9,20,51,54)
25 verläuft und die Durchgangsöffhung (4,21,52,55) durch den zweiten Körper 25 runs and the through opening (4,21,52,55) through the second body
26 beide Keilflächen symmetrisch in einer der Hälften (61,61') des zweiten Körpers 26 both wedge surfaces symmetrically in one of the halves (61, 61 ') of the second body
27 durchsetzt, so daß das Strahlenbündel in zwei Teilstrahlenbündel (16,16', 27 penetrates so that the beam bundle into two partial beam bundles (16, 16 ',
28 29,29') zerlegt auf je eine der Keilflächen fällt, denen weitere plane Spiegel- oder 28 29,29 ') disassembled on each of the wedge surfaces, which further plane mirror or
29 Brechungs-flächen (5,,6,,7',8,,24,24',25)25') gegenüberstehen dergestalt, daß die 29 refraction surfaces (5, 6, 7 ', 8, 24,24', 25) 25 ') face such that the
30 Teilstrahlen-bündel von den Keilflächen getrennt auf die Spiegel- oder * Brechungsflächen umgelenkt und auf dieselbe Keilfläche im Bereich der der 30 partial beams from the wedge surfaces separated on the mirror or * Refracted refractive surfaces and onto the same wedge surface in the area of the
2 Durchgangsöffhung entgegengesetzt liegenden Hälfte (61') des zweiten Körpers 2 through opening opposite half (61 ') of the second body
3 zurückgeworfen und danach die Keilflächen die Teilstrahlenbündel wieder zu einem gemeinsamen Strahlenbündel zusammensetzen und das Licht auf den 3 thrown back and then the wedge surfaces reassemble the partial beams into a common beam and direct the light onto the
* Sensor (13,27) fällt.* Sensor (13, 27) falls.
66
7 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 7 2. Component according to claim 1, characterized in
8 daß der zweite Körper ein keilförmiger Spiegelkörper (1) mit dreieckigem Quer- 8 that the second body is a wedge-shaped mirror body (1) with a triangular cross
9 schnitt ist, dessen Keilflächen (2,2') als Spiegelflächen ausgebildet sind, wobei ° den Keilflächen je zwei zueinander schräg gerichtete Spiegelflächen (5',6',7',8') von Spiegelkörpern (5,6,7,8) gegenüberstehen und daß der erste Spiegelkörper ein Ringspiegel in Form eines Toroids (9) ist. 9 is cut, the wedge surfaces (2,2 ') of which are formed as mirror surfaces, wherein the wedge surfaces each have two obliquely directed mirror surfaces (5', 6 ', 7', 8 ') of mirror bodies (5,6,7,8 ) face each other and that the first mirror body is an annular mirror in the form of a toroid (9).
3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Körper einstückig aus einem durchsichtigen, prismatisch-zylindri¬ schen, optischen Gegenstand (18,49) mit einer durchgehenden Längsbohrung3. Component according to claim 1, characterized in that both bodies in one piece from a transparent, prismatic-cylindrical, optical object (18, 49) with a continuous longitudinal bore
7 (21,52) bestehen, dessen unterer Teil (20,51) zylindrisch gestaltet ist und am Ende eine innenliegende, kegelstumpfförmige Spiegelfläche (31,62) aufweist und 7 (21,52) exist, the lower part (20,51) of cylindrical design and at the end has an inner, frustoconical mirror surface (31,62) and
9 dessen oberer Teil (19,50) prismatisch mit einer Mehrzahl von optisch wirksa- 0 men Spiegelflächen (23,23',24,24',25,25', 56,56') ausgebildet ist, von denen zwei ' die Keilflächen (23,23') bilden. 2 3 9 the upper part (19,50) is ( ', 24,24'',56,56' 23,23 25,25) is formed with a plurality of prismatic optical wirksa- 0 men mirror surfaces, two of which 'the wedge surfaces (23,23 '). 2 3
4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangs- oder Längsbohrung (52) innerhalb des oberen optischen 5 Körpers oder des einstückigen, optischen Gegenstandes (49) seidich einen über 6 die gesamte Länge des Körpers oder Gegenstandes (49) verlaufenden Längs- 7 schlitz (53) aufweist.4. Component according to claim 3, characterized in that the through or longitudinal bore (52) within the upper optical 5 body or the one-piece optical object (49) is a longitudinal over 6 the entire length of the body or object (49) - Has 7 slots (53).
5. Optisches Bauelement zum optischen Abtasten der Oberfläche eines durch- sichtigen Objektes (46), insbesondere bewegbares Objekt, dessen Oberfläche 5. Optical component for optically scanning the surface of a transparent object (46), in particular a movable object, the surface thereof
Licht zu reflektieren, zu streuen oder zu brechen imstande ist, mit einem ersten Spiegelkörper (37,54), der eine zentrisch angeordnete Durchgangsöffhung (39,55) zum Durchbewegen des Objektes (46) unter Beleuchtung mittels einer Lichtquelle (41) durch den Spiegelkörper aufweist, der eine rotationssymmet- tische, kegel- oder schalenförmige, innenreflektierte Spiegelfläche (40,57) besitzt, die den Strahlengang der Lichtstrahlen (47,47') im wesentlichen radial zur Hauptachse (45) des Spiegelkörpers auf das Objekt rings dessen Umfang und umgekehrt umzulenken imstande ist, wobei in Richtung der Hauptachse des er- sten Spiegelkörpers innerhalb dessen öffhungswinkels und über dessen Durchgangsöffnung sich ein zweiter optischer Körper (32,54) mit planen Spiegelflächen (34,34',56,56'64,64') befindet, der senkrecht oberhalb der Durchgangsöffhung des ersten Spiegel- oder Brechungskörpers ebenfalls eine Durchgangsöffhung (35,35',55) fiir das Objekt besitzt, und gegebenenfalls mit einem nachgeschalteten opto-elektronischen Sensor (44) und einer elektrischen Ausweπeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Körper ein keilförmiger Spiegelkörper (32,54) mit dreieckigem Querschnitt ist und die unter einem Winkel (d) zueinander geneigten Keilflächen (34,34', 64,64') als Spiegelflächen ausgestaltet und symmetrisch zur Spiegelfläche (40,57) des ersten Körpers (37,54) gerichtet sind und die gemeinsa- me Kante (36,36',65) der Keilflächen zentrisch oberhalb der Durchgangsöffhung (39,55) des ersten Körpers verläuft und die Durchgangsöffhung (35,35', 55) durch den zweiten Körper beide Keilflächen symmetrisch durchsetzt, wobei das Lichtstrahlenbündel (47) auf die erste Keilfläche (34',64) gerichtet ist, von dort auf die unter dieser Keilfläche liegende Hälfte (38) der Spiegelfläche (40,57) des ersten Körpers (37,54) fällt, auf das Objekt (46) geleitet, dieses durchdringt und auf die gegenüberliegende Hälfte (38') der Spiegelfläche (40,57) des ersten Körpers (37,54) trifft, von wo es auf die zweite Keilfläche (34,64') reflektiert und von dieser umgelenkt wird und danach auf den Sensor fällt. 1 6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, Is able to reflect, scatter or refract light with a first mirror body (37, 54) which has a centrally arranged through opening (39, 55) for moving the object (46) under illumination by means of a light source (41) through the mirror body has a rotationally symmetrical, cone-shaped or bowl-shaped, internally reflected mirror surface (40, 57) which essentially radially extends the beam path of the light beams (47, 47 ') to the main axis (45) of the mirror body onto the object around its circumference and is able to deflect conversely, with a second optical body (32, 54) with flat mirror surfaces (34, 34 ', 56, 56'64, 64') in the direction of the main axis of the first mirror body within its opening angle and over its through opening. is located, which also has a through-opening (35, 35 ', 55) for the object perpendicularly above the through-opening of the first mirror or refractive body, and optionally with a em downstream opto-electronic sensor (44) and an electrical Ausweπeeinrichtung, characterized in that the second body is a wedge-shaped mirror body (32,54) with a triangular cross-section and the wedge surfaces (34,34 ', inclined to each other at an angle (d), 64, 64 ') are designed as mirror surfaces and are oriented symmetrically to the mirror surface (40, 57) of the first body (37, 54) and the common edge (36, 36', 65) of the wedge surfaces is centered above the through opening (39, 55) of the first body and the through opening (35, 35 ', 55) passes symmetrically through both wedge surfaces through the second body, the light beam (47) being directed onto the first wedge surface (34', 64), from there towards the bottom half (38) of the mirror surface (40, 57) of the first body (37, 54) lying on this wedge surface falls onto the object (46), penetrates it and onto the opposite half (38 ') of the mirror surface (40, 57) of first body (37,54), from where it reflects on the second wedge surface (34,64 ') and is deflected by it and then falls on the sensor. 1 6. Component according to claim 5, characterized in
2 daß der erste und/oder der zweite optische Körper (32,37) aus zwei voneinander 2 that the first and / or the second optical body (32,37) from two of each other
3 trennbaren Teilkörpern (33,33',38,38') bestehen und der erste Körper (37) ein 3 separable partial bodies (33,33 ', 38,38') and the first body (37)
4 ringförmiges Toroid ist. 4 is toroidal.
55
66
7. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,7. The component according to claim 5, characterized in that
7 daß beide Körper einstückig aus einem durchsichtigen, prismatisch-zylindri- 7 that both bodies are made in one piece from a transparent, prismatic-cylindrical
8 sehen, optischen Gegenstand (54) mit einer durchgehenden Längsbohrung (55) 8 see optical object (54) with a continuous longitudinal bore (55)
9 bestehen, der endseitig eine innenliegende, rotationssysmmetrische, kegelstumpf- 0 oder schalenförmige Spiegelfläche (57) aufweist und der im oberen Bereich mit zwei Keilflächen (64,64') als Spiegelflächen ausgebildet ist, denen je eine Plan- 2 fläche (56,56') auf dem Umfang des Gegenstandes gegenübersteht. 9 are made having an inner end, rotationssysmmetrische, 0 truncated cone or cup-shaped mirror surface (57) and which is (64,64 ') formed in the upper region with two wedge surfaces as mirror surfaces, which each have a plan surface 2 (56.56 ') on the scope of the item.
3 8. Bauelement nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, ' daß der Winkel, unter dem die Keilflächen (2,2', 23,23', 34,34', 64,64') des 6 keilförmigen Körpers (1,32) oder des prismatischen Teils (19,54) zueinander ge¬ neigt sind, ein spitzer oder ein überstumpfer Winkel (d) ist.3 8. Component according to claim 1 or 5, characterized in that the angle at which the wedge surfaces (2,2 ', 23,23', 34,34 ', 64,64') of the 6 wedge-shaped body (1, 32) or the prismatic part (19, 54) are inclined towards one another, is an acute or an obtuse angle (d).
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9. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,9. Component according to one of the preceding claims, characterized in
20 daß der Sensor ein CCD-Bauelement (13,27,44) in Form einer Linien- oder 20 that the sensor is a CCD component (13,27,44) in the form of a line or
21 Ringzeile oder einer Matrix ist. 21 ring line or a matrix.
2222
2323
10. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,10. The component according to claim 1, characterized in that
2 daß den Keilflächen je zwei schräg gerichtete Brechungsflächen von Brechungs- 2 that the wedge surfaces each have two obliquely directed refractive surfaces of refractive
25 körpern gegenüberstehen. 25 bodies face each other.
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2727
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet,11. The device according to claim 1 or 5, characterized in that
28 daß der Spiegelkörper ein durchsichtiger Körper (67,68) in Form eines Toroids 28 that the mirror body is a transparent body (67,68) in the form of a toroid
29 ist, dessen äußere rückseitig-umlaufende, schräg geneigte Oberfläche als innen 29 , whose outer rear circumferential, inclined surface as the inside
30 verspiegelte Spiegelfläche (70,70') ausgebildet ist, wobei die der Hauptachse (73,73') des Spiegelkörpers (67,68) zugewandte innere umlaufende Oberfläche als zylindrische oder als gewölbte Linsenfläche (71,71') gestaltet ist. 30 mirrored mirror surface (70,70 ') is formed, which is the main axis (73, 73 ') of the mirror body (67, 68) facing inner circumferential surface is designed as a cylindrical or as a curved lens surface (71, 71').
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die innere umlaufende Linsenfläche (71') konvex oder konkav gewölbt ist und daß gegebenenfalls die Brennweite und/oder die Wölbung der Linsenfläche in Richtung der Hauptachse des Spiegelkörpers veränderbar sind.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the inner circumferential lens surface (71 ') is convex or concave and that the focal length and / or the curvature of the lens surface can be changed in the direction of the main axis of the mirror body.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere rückseitig-umlaufende, schräg geneigte Spiegelfläche (70,70') halbdurchlässig als Teilerspiegel ausgeführt ist. 13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that the outer rear circumferential, obliquely inclined mirror surface (70,70 ') is semi-transparent as a divider mirror.
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