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Dokumentenidentifikation DE102004053905A1 24.05.2006
Titel Verfahren zur berührungslosen Erfassung von geometrischen Eigenschaften einer Objektoberfläche
Anmelder My Optical Systems GmbH, 97232 Giebelstadt, DE
Erfinder Jurca, Marius, 63755 Alzenau, DE
Vertreter Ostertag & Partner, Patentanwälte, 70597 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 05.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004053905
Offenlegungstag 24.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.05.2006
IPC-Hauptklasse G01B 11/30(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Das Licht einer Weißlichtlampe (1) oder alternativ einer Laserdiode (5) wird über den Kollimator (6) und über die Fokussierlinse (7) von einem drehbar gelagerten Scannerspiegel (8) auf die zu messende Objektoberfläche (9) umgelenkt. Das vom Objekt zurückgestreute und/oder reflektierte Licht gelangt auf demselben Weg zurück, wo es über eine fokussierende Komponente (ein Hohlspiegel dargestellt) (10) auf ein Spiegel mit einem koaxialen Pinhole (11) konzentriert wird. Der Detektor (12) mißt im Falle einer Laserlichtquelle das zurückreflektierte Licht gemäß des konfokalen Meßprinzips. Das Licht, das das Pinhole nicht passieren kann, wird auf einem weiteren Detektor abgebildet, wodurch der Glanzgrad der Objektoberfläche mit dem Detektor (13) ermittelt werden kann. Im Falle der Weißlichtquelle gelangt das Licht nach dem Kollimator (6) und über die chromatisch nicht korrigierte Fokussierlinse (7) und den Scannerspiegel (8) auf die Objektoberfläche (9). Beim Auftreffen des Lichtes auf die Objektoberfläche wird die exakt darauf fokussierte Wellenlänge zurückreflektiert und kann aus der Faser (2) über den Verzweiger (3) ausgekoppelt und mit dem spektralen Analysator (4) ausgewertet werden. Die hier gemessene Wellenlänge entspricht der Position des Auftreffpunktes des Lichtes im Höhenmeßbereich (14).

Beschreibung[de]

Für die berührungslose Messung vom Abstand zu einer beliebigen Objektoberfläche gibt es unzählige Meßverfahren.

Das Ziel der vorliegenden Entwicklung ist ein konfokales Meßverfahren, eine bevorzugte Anordnung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie einige vorteilhafte Ergänzungen der beiden zur sehr schnellen Ermittlung der geometrischen Daten einer abgetasteten Objektoberfläche vorzuschlagen. Eine derartige Messung eines geometrischen Profils kann bekanntlich mit Triangulationsmeßverfahren erfolgen, jedoch sind die Nachteile von solchen Verfahren im Vergleich zur vorliegenden Erfindung so groß, daß sie erst gar nicht näher zitiert werden.

Ferner sind aus dem Stand der Technik sogenannte AutoFokus-Meßvorrichtungen bekannt, womit eine Punkt-Messung durchgeführt werden kann, so daß durch einen seitlichen translatorischen Versatz der Vorrichtung auch Objektprofile ermittelt werden können. Bei diesen konfokal arbeitenden Vorrichtungen wird üblicherweise kollimiertes Laserlicht über eine Linse auf die zu messende Oberfläche fokussiert, wobei die Fokussierlinse entlang der optischen Achse der Meßvorrichtung schnell oszillierend bewegt wird und zur Ermittlung des Objektabstandes das Maximum des von der Objektoberfläche reflektierten Lichtes ermittelt wird.

Das beschriebene Verfahren ist zwar sehr präzise, zeigt aber große Nachteile im Bezug auf die Meßgeschwindigkeit und Größe des Meßbereiches in axialer Richtung. Dies liegt daran, daß die Beschleunigung und das Abbremsen der Masse der Fokussierlinse nicht beliebig schnell erfolgen kann.

Um die Messung jedoch möglichst schnell durchzuführen, ist die Amplitude der oszillierenden Bewegung der Fokussierlinse sehr klein und entspricht damit dem Meßbereich der Meßvorrichtung, d. h. um eine stark profilierte Objektfläche zu vermessen, muß die beschriebene bekannte Vorrichtung sowohl lateral, als auch vertikal mit einem übergeordneten Bewegungssystem positioniert werden.

Solche Vorrichtungen errechen beispielsweise Schwingungsfrequenzen der Fokussierlinse im Bereich von 100 Hz. Bei höheren Frequenzen nimmt die mechanische Belastung der Vorrichtung und der Linse zu, so daß Verzerrungen und Verfälschungen der Meßwerte entstehen.

Im allgemeinen sind im Bild einer konventionellen optischen Abbildung auch Objektteile sichtbar, die außerhalb der Fokusebene des Abbildungssystems liegen, d.h. der Betrachter sieht also die zweidimensionale Projektion einer dreidimensionalen Verteilung von Licht aus dem Objektbereich. In der konfokalen Abbildung (z.B. Mikroskopie) wird ein Lichtpunkt auf das Objekt abgebildet und dort gestreut und/oder reflektiert.

Anschließend wird das Streulicht auf ein Pinhole abgebildet, dessen Abbild in der Fokusebene am Objekt genau auf dem Abbild des Lichtpunkts liegt. Daher wird Streulicht, das nicht von der Fokusebene ausgeht, unscharf auf das Pinhole abgebildet und dort zu einem großen Teil weggefiltert. Der Lichtdetektor hinter dem Pinhole „sieht" also nur Streulicht aus der Fokusebene. Um dieses punktförmige Abbildungsverfahren zur Messung von zwei- oder dreidimensionalen Objektprofilen einzusetzen, ist es bekannt, das Objekt relativ zum gemeinsamen Bildpunkt von Lichtpunkt und Pinhole zu verschieben, wie z.B. in Patent Nr. US 4,863,252, das die Integration eines konfokalen Sensors in ein Lichtmikroskop beschreibt. Um die Justage von solchen Vorrichtungen zu vereinfachen und die Anzahl der Komponenten zu verringern, ist es bekannt, nur ein einziges Abbildungssystem für die Strahlengänge zur Objektbeleuchtung und Streulichtdetektion zu verwenden und ein Strahlteilerelement zur Aufspaltung der Strahlengänge und zur räumlichen Trennung von Lichtpunkt und Pinhole einzusetzen.

Um die Scangeschwindigkeit insbesondere bei schweren Meßobjekten zu steigern, ist es bekannt, einen Teil der Abbildungsoptik beweglich auszuführen. In Patent Nr. US 5,880,465 (Boettner et al.) wird die Objektivlinse, die das kollimierte Meßlicht auf das Objekt fokussiert, in allen drei Raumrichtungen verfahren; der Fokuspunkt vollzieht diese Bewegung nach. Das Patent Nr. US 4,748,322 (Breitmeier, 5/1988) sieht eine schnelle geregelte Bewegung der Objektivlinse parallel zur optischen Achse vor, wobei der Fokuspunkt mit Hilfe eines Autofokussensors nachgeführt wird und immer auf der Objektoberfläche steht; in lateraler Richtung wird entweder das Meßobjekt oder der gesamte Meßapparat verschoben. Im US-Patent Nr. 5035476 (Ellis, 6/90) wird zur lateralen Fokusverschiebung jeweils ein Ablenkmodul pro Raumrichtung eingesetzt, das die Richtung des kollimierten Meßstrahls steuert. Das Ablenkmodul besteht aus einem Kippspiegel mit Motorantrieb, der den Strahl umlenkt und einer afokalen Optik, die für die zentrierte Ausleuchtung der Fokussierlinse sorgt.

Wie bereits prinzipiell beschrieben, ist die Scanrichtungsumkehr bei diesen kartesischen Scanverfahren sehr nachteilig.

Um die Meßgeschwindigkeit und den Meßbereich des erfindungsgemäßen Meßverfahrens zu erhöhen, wurde die schnelle translatorische Linsenbewegung in eine äquivalente Rotationsbewegung eines Spiegels umgewandelt, wodurch das fokussierte Licht eine kreisförmige Trajektorie in einer Ebene vorzugsweise senkrecht auf der optischen Achse erzeugt. Durch die Drehbewegung wurden die Probleme verbunden mit der Überwindung der mechanischen Trägheit der Linse im Falle der „Autofokus-Messung" und insbesondere die begrenzte Meßgeschwindigkeit eliminiert. Die translatorische Bewegung der Fokussierlinse ist weiterhin notwendig, aber sie ist zur Einstellung des Meßbereiches verwendet und kann daher verhältnismäßig langsam erfolgen.

Der schnell rotierende Spiegel (vorzugsweise 90°-Umlenkung), (L6 in Bild 1) ist nach der Fokussierlinse des konfokalen Systems (L2 in Bild 1) so angeordnet, daß seine Drehachse vorzugsweise mit der optischen Achse des konfokalen Systems (Systemachse) übereinstimmt.

Der Bahnradius der o.g. Fokustrajektorie wird synchron oder asynchron zur Spiegeldrehung durch die lineare Verschiebung der Fokussierlinse des konfokalen Systems in Richtung der Systemachse verändert. Zur Verdeutlichung: Bei einer konstanten linearen Geschwindigkeit der Fokussierlinse und gleichzeitiger Drehung des Spiegels mit konstanter Drehzahl beschreibt der Fokuspunkt des Systems eine spiralförmige Trajektorie. Für 3D-Messungen wird die gesamte Meßvorrichtung vorzugsweise parallel mit der optischen Achse der konfokalen Vorrichtung verfahren.

Die Position des Fokuspunktes im Meßvolumen wird deshalb zweckmäßigerweise mit Polarkoordinaten angegeben (Bahnradius r entspricht der axialen Position z, Drehwinkel des Spiegels phi). Vorteilhaft ist, daß die Koordinaten des Fokuspunkts direkt aus den Koordinaten der bewegten Scannerelemente ohne Umrechnung hervorgehen. Eine Kalibrierung der Position, wie sie bei der Verwendung von Ablenkmodulen wie in US-Patent Nr. 5,035,476 (Ellis, 6/90) notwendig ist, kann entfallen.

Unter anderem ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut zur Vermessung von zylindrischen Hohlräumen (Bohrungen, Rohre) geeignet. Dank des konfokalen Meßprinzips können auch innerhalb der Meßebene, definiert durch die Fokustrajektorie, stark geneigte Objektoberflächen zuverlässig erfaßt werden.

Ferner kann durch eine seitliche translatorische Bewegung der gesamten Meßvorrichtung in der Meßebene erfindungsgemäß die Meßauflösung mit Hilfe der entstehenden „synthetischen Apertur" wesentlich erhöht werden.

Die Pupille des Abbildungssystems ist aufgeteilt in einen inneren Bereich, der den Beleuchtungsstrahlengang enthält, und einen äußeren ringförmigen Bereich für den Detektorstrahlengang. Diese Anordnung vermeidet die Nachteile von halbdurchlässigen Strahlteilerplatten (Lichtverluste durch Strahlaufspaltung, direkte Einkopplung von Beleuchtungslicht in den Detektor, d.h. Crosstalk).

Beschreibung

Das von einer Laserdiode, einem Faserende oder einer anderen Quelle ausgehende Meßlicht wird von einer mit L1 bezeichneten Kollimatoroptik, die nur den inneren Pupillenbereich ausfüllt, kollimiert, von einer mit L2 bezeichneten Fokussieroptik, die die gesamte Pupille ausfüllt, fokussiert und von dem rotierenden Scanspiegel auf das Meßobjekt gelenkt. Das am Objekt reflektierte Licht läuft über den Scanspiegel und die Fokussieroptik zurück und ist danach kollimiert. Das im äußeren Pupillenbereich laufende Licht wird an der Kollimatoroptik vorbeigeführt und trifft auf einen Fokushohlspiegel, mit L3 bezeichnet, der den Strahl auf einen Pinhole-Hohlspiegel L5 fokussiert, in den ein Pinhole mit ca. 5 bis 20 &mgr;m Durchmesser gebohrt ist. Das durch das Pinhole tretende Licht trifft auf einen Photodetektor und erzeugt ein zur Lichtleistung proportionales Signal S1. Vorzugsweise wird an dieser Stelle ein APD (Avalanche-PhotoDetector) verwendet.

Das außerhalb des Pinholes eintreffende Licht wird in Richtung Fokusoptik L3 reflektiert, wobei durch den Feldlinsen-Effekt des Pinhole-Hohlspiegels der Öffnungswinkel des reflektierten Strahls verringert ist. Daher kann dieses Licht durch ein zentrales Loch im Fokussierhohlspiegel auf einen zweiten Photodetektor gebracht werden, wo er ein zur auftreffenden Lichtleistung proportionales Signal S2 erzeugt.

Mit Hilfe des Defokus-Signals S2 ist eine Normierung des konfokalen Signals S1 möglich, wodurch das Meßverfahren auch bei großen Variationen der Objektreflektivität sicher funktioniert. Denn das Verhältnis der Signale S1 und S2 bildet ein Maß für die Brennpunktgröße des Rückreflexes und damit für die Defokussierung des Objektpunkts. Darüber hinaus entspricht die Summe der beiden Signale der rückgestreuten Lichtintensität. Bei bekannter Beleuchtungsstärke kann damit die gerichtete Reflektivität der Probenoberfläche bestimmt werden.

Auch das plötzliche Auftreten der Glanzbedingung (spiegelnde Objektoberfläche steht senkrecht zum Beleuchtungsstrahl) wird mit Hilfe des Signals S2 problemlos erkannt. Herkömmliche Detektionsmethoden, die nur S1 auswerten, könnten den plötzlichen Lichtanstieg fälschlich darauf zurückführen, daß die Objektoberfläche soeben die Fokusebene gekreuzt hat.

Wegen des Scanwinkels von 360° ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur das Meßobjekt, sondern gleichzeitig auch einen Referenzkörper zu vermessen, dessen Lage und Form bekannt ist. Dieser Umstand kann in vielfältiger Weise genutzt werden:

  • 1. Der Referenzkörper, vorzugsweise als Hohlzylinder ausgeführt, erlaubt die Absolutbestimmung des Bahnradius.
  • 2. Drehwinkel phi und axiale Position können durch auf den Referenzkörper aufgebrachte Rastermarken relativ oder absolut bestimmt werden. Damit ist eine Regelung der Scan-Antriebe (Drehzahl bzw. Vorschub) möglich.
  • 3. Periodische Störungen der Fokusposition (durch Rattern, Vibrationen, usw.) können in Stärke und Richtung bestimmt und bei der Meßauswertung herausgerechnet werden.

Für die meisten bekannten Applikationen werden jedoch keine 360° Meßwinkelbereiche benötigt, so daß erfindungsgemäß ein Teil des Winkelbereiches mit einer geometrisch bekannten starren Haube abgedeckt wird. In diesem Bereich (vorzugsweise ca. 50% von 360°) wird die Meßeinrichtung und der Verstärkungsfaktor der APD kalibriert. Damit werden die 360° in einen Meßwinkel (vorzugsweise 200°) und einen Kalibrierwinkel (360 – 200 = 160°) geteilt. Außerdem ist die technisch realisierbare maximale Drehzahl des Scannerspiegels so groß (ca. 24.000,-Umdrehungen/min), daß die Übertragung der Meßdaten in einen übergeordneten Rechner in Echtzeit schwierig wird und erfindungsgemäß während der Kalibrierungsphase erfolgen kann. Die dabei erzielte Auflösung von ca. 2&mgr;m in einem z-Meßbereich von ca. 60mm zeigt, wie vorteilhaft das hier vorgeschlagene Meßverfahren ist.

Da das verwendete Pinhole nicht beliebig klein gemacht werden kann, wird vom Detektor 1 noch etwas Licht von außerhalb der Fokustrajektorie „gesehen". Dies kann in Verbindung mit der monotonen linearen Bewegung der Fokussierlinse in z-Richtung erfindungsgemäß korrekt interpretiert werden, so daß eine gewisse Tiefenschärfe der Messung auch im Stillstand der linearen Achse angegeben und ausgewertet werden kann. Das führt dazu, daß erfindungsgemäß die Linearbewegung der Fokussierlinse schrittweise erfolgen kann.

Um das Pinhole möglichst klein zu halten, wurde der Detektor 1, wie oben beschrieben, als APD ausgelegt. Jedoch auch das Signal S1 der Avalanche-Photodiode muß möglichst hoch verstärkt werden. Erfahrungsgemäß erzeugt eine APD bei höchster Verstärkung ein deutliches Rauschsignal. Die mittlere Amplitude des Rauschsignals ist gut mit dem Verstärkungsfaktor korreliert, so daß die Rauschsignalamplitude erfindungsgemäß zur Regelung und Kalibrierung des Verstärkungsfaktors vorteilhafterweise herangezogen werden kann. Die Kalibrierung der Verstärkung der APD erfolgt erfindungsgemäß während der Scanspiegel L6 den Strahl auf die Kalibrierhaube im Kalibrierwinkelbereich umlenkt. Während der Meßphase (Strahl im Meßwinkelbereich umgelenkt) wird das Signal SZ (Glanzsignal) erfindungsgemäß gemessen und bei Bedarf zur Korrektur des APD-Verstärkungfaktors verwendet. Dies verhindert u.a., daß Meßsignale falsch interpretiert werden. Bild 2 zeigt einen prinzipiellen Signalverlauf von S1 und von S2 beim Scannen einer schrägen Objektoberfläche. Die reellen Kurven sind asymmetrisch, da die Tiefenschärfe für kleinere und größere Abstände als die Brennweite unterschiedlich ist. Die Amplitude des Signals S2 im Maximum von S1 beträgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren 0V, falls kein störender direkter Rückreflex von der Objektoberfläche entsteht. Größere Werte sind ein Maß für den Rückreflex und werden erfindungsgemäß zur Änderung der APD-Verstärkung und der korrekten Interpretation der Meßergebnisse verwendet. Zur Verbesserung der Meßsicherheit und/oder Glättung der Meßwerte können erfindungsgemäß einzelne Meßwerte beim selben Scanwinkel über zwei oder mehrere Umdrehungen gemittelt werden.

Ferner ist der Einbau einer Matrix-Kamera in den Strahlengang der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, um den praktischen Einsatz der Vorrichtung zu verbessern, wobei die Kamera stets erfindungsgemäß an einer bestimmten vorwählbaren Winkelposition des Scannerspiegels getriggert wird, um ein stehendes Bild zu erhalten (ohne Abbildung). Da die Scannergeschwindigkeit viel größer ist als die Bildwiederholfrequenz der Matrix-Kamera, erfolgt der Triggerzeitpunkt der Kamera jeweils nach einer einstellbaren Anzahl von Scannerumdrehungen. Vorzugsweise wird die Kamera in der Mitten-Position des Meßwinkelbereiches getriggert. Ein vorteilhafter Platz für den Einbau der Kamera ist hinter dem Scannerspiegel, so daß erfindungsgemäß die spiegelnde Rückseite des Scannerspiegels zur Umlenkung des Kamerastrahlenganges verwendet werden kann. Diese Einbaulage hat jedoch den Nachteil, daß das Bild ohne den Auftreffpunkt des Meßstrahles erfolgt. Alternativ kann die Kamera zwischen der Linse L1 und L2 über einen Strahlteiler eingekoppelt werden.

Ein wichtiges konstruktives Detail wurde bei der Entwicklung der vorliegenden Vorrichtung ebenfalls erfindungsgemäß vorteilhaft gelöst, nämlich das Auswuchten des elliptischen Scannerspiegels, um die hohen erforderlichen Drehzahlen fahren zu können. Dabei wurde ein ebenfalls elliptischer Ring aus Stahl konstruiert und so mit dem Scannerspiegel starr beidseitig im Endbereich der kurzen Achse der Ellipse verbunden, daß der Ring den gleichen Winkel zur optischen Achse nur mit umgekehrtem Vorzeichen im zusammengebauten Zustand bildet.

Besonders vorteilhaft ist ferner die Verwendung einer fasergekoppelten Weißlichtquelle als Lichtquelle, denn dadurch und in Verbindung mit einer chromatisch nicht korrigierten Linse L2 kann die Meßgenauigkeit in einem verhältnismäßig großen Meßbereich um die jeweilige Fokuslage erhöht werden. Dabei wird die Fokussierlinse der beanspruchten Vorrichtung mit einem möglichst großen und linear verlaufenden chromatischen Fehler ausgelegt, ohne dabei den Öffnungsfehler zu groß werden zu lassen, so daß die Brennpunkte von unterschiedlichen Wellenfängen, die gleichzeitig auf das zu messende Objekt projiziert werden, in unterschiedlichen Entfernungen liegen.

Erfindungsgemäß wird dann die o.g. Rückreflex-Meßvorrichtung mit einer spektralen Trenn- und Analysevorrichtung ergänzt, die in der Lage ist, die Wellenlänge und die Intensität des Rückreflexes kontinuierlich zu erfassen (s. Bild 3). Für einfache Aufgaben reichen zwei oder drei diskrete Wellenlängen zur Ermittlung eines groben geometrischen Höhenprofils aus dem Fokus der beanspruchten Vorrichtung aus. Für komplexe Aufgaben kann weißes Licht einer Lampe (1) (Bild 3) verwendet werden, wobei die chromatisch nicht korrigierte Fokussierlinse der beanspruchten Vorrichtung das vorhandene Spektrum der Weißlichtquelle im Bereich der Meßlinie in spektrale Bestandteile zerlegt, so daß eine in diesem Fokusbereich liegende Oberfläche nur die Lichtanteile zurückreflektiert, die exakt auf die zu messenden Oberfläche fokussiert sind. Demnach entspricht die Wellenlänge des Rückreflexes der Lage der Objektoberfläche im Fokus, wobei der Rückreflex auf demselben optischen Weg in die Faser (2) gelangt, um dann über den Verzweiger (3) im Spektrumanalysator (4) erfaßt zu werden, so daß in Verbindung mit der Scannerbewegung die gesamte Profilform der Objektoberfläche im Fokus ohne Nachstellen der linearen Achse gemessen wird. Eine entsprechende Vorrichtung kann auch an anderen Stellen im Strahlengang des Scanners in die optische Achse integriert werden (o. weitere Angaben). Auf dieser Art und Weise kann bei einer Brennweite der Fokussierlinse von ca. 100mm der chromatisch aufgelöste Meßbereich im Fokus ca. 5mm betragen. Erfahrungsgemäß beträgt dabei die erreichbare Auflösung ca. 1:30.000 vom Meßbereich. Das Meßprinzip ist linear skalierbar.

Erfindungsgemäß kann der lineare Antrieb und der Scannerspiegel auch im Zusammenspiel gezielt positioniert werden, um bestimmte bekannte zu messende Punkte eines Objektes im Rahmen eines QS-Prüfplans (Qualitätssicherung) anzufahren und zu vermessen. Damit können komplexe Maßhaltigkeitsprüfaufgaben sehr schnell und präzise erfolgen.

Um die Meßgeschwindigkeit zu erhöhen, oder den Meßwinkelbereich zu reduzieren, kann der Scannerspiegel erfindungsgemäß mit einem Polygonspiegelsystem ersetzt werden, dabei kann auch die Scannrichtung geändert werden. Eine sehr vorteilhafte Ergänzung ergibt sich aus der Verwendung eines Polygonspiegelsystems mit den Facetten derart versetzt, daß bei jeder Facette der Meßstrahl einen Winkel- oder einen translatorischen Offset in Richtung der optischen Achse erfährt. Dadurch beschreibt der Meßstrahl auf der Objektoberfläche die Anzahl von parallel liegenden Meßlinien, wie der Polygonscanner versetzte Facetten aufweist, so daß der Scanner ohne insgesamt bewegt zu werden, eine 3D-Fläche abtasten kann.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur berührungslosen Erfassung von geometrischen Eigenschaften einer Objektoberfläche entlang einer gedachten Linie, bei welchem von der Objektoberfläche gestreutes und/oder reflektiertes Licht erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung einer Lichtquelle kollimiert und durch eine koaxial montierte Fokussierlinse auf eine zu erfassende Objektoberfläche über einen im Strahlengang der Fokussierlinse angebrachten (elliptischen oder runden) in der optischen Achse der Fokussierlinse drehbar gelagerten Umlenkspiegel, der vorzugsweise um 45° zur Drehachse geneigt ist, zur Erfassung der von der Objektoberfläche gestreutes und/oder reflektiertes Licht umgelenkt wird, so daß das zurückreflektierte und/oder gestreute Licht über dieselbe o.g. Fokussierlinse in die entlang der optischen Achse beweglichen Meßvorrichtung, die aus der Fokussierlinse, der Kollimatoroptik, der Lichtquelle, einem Hohlspiegel, einem Pinhole und zweier koaxial montierten Detektoren besteht, zurück am Kollimator und Lichtquelle vorbei geführt, um dann über den Hohlspiegel derart fokussiert zu werden, daß das eigentliche Meßsignal über einen schnellen Detektor hinter einem Pinhole erfaßt wird, der genau im Brennpunkt des Hohlspiegels liegt, und wobei das vom Hohlspiegel auf das Pinhole fokussierte Licht, das nicht durch das Pinhole auf den schnellen Detektor gelangt, von der Fläche in der das Pinhole gebohrt ist, zur Erfassung und Analyse des Rückreflexes auf einen weiteren Detektor reflektiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Meßauflösung und der Größe des Meßbereichs ohne den konfokalen Teil der Meßvorrichtung entlang der optischen Achse zu verstellen, das Licht einer multispektralen sichtbaren (Weiß-)Lichtquelle in denselben Strahlengang koaxial an geeigneter Stelle so eingekoppelt wird, daß das von der Objektoberfläche gestreutes und/oder reflektiertes Licht in die Meßvorrichtung zurückgeführt und einer spektralen und intensitätsmäßigen Auswertung des Rückreflexes der multispektralen Lichtquelle von der Objektoberfläche unterzogen wird.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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