DE3435059C2 - - Google Patents
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- DE3435059C2 DE3435059C2 DE3435059A DE3435059A DE3435059C2 DE 3435059 C2 DE3435059 C2 DE 3435059C2 DE 3435059 A DE3435059 A DE 3435059A DE 3435059 A DE3435059 A DE 3435059A DE 3435059 C2 DE3435059 C2 DE 3435059C2
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G—PHYSICS
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung
der Anisotropiezustände von optisch aktiven
Materialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.
Aus der DE-OS 24 49 475 ist ein derartiges Verfahren
zum Bestimmen des Anisotropiezustandes von transparenten
oder translucenten Polymeren durch Messen der
Orientierungsdoppelbrechung unter Verwendung eines
Kompensators bekannt, der den zum Bestimmen der Doppelbrechung
notwendigen Gangunterschied liefert, wobei
zum Messen des Gangunterschieds eine fotoelektronische
Analyse des Interferenzfarbbildes vorgenommen wird,
das hinter einem dem Kompensator, der ein Keilkompensator
ist, nachgeschalteten Analysator erhalten wird.
Der als optisch sichtbares Signal erscheinende
Gangunterschied wird mit Hilfe fotoempfindlicher Bauteile,
wie beispielsweise Fotozellen, in ein elektrisches
Signal umgewandelt. Zum Bestimmen des Anisotropiegrades
werden zumindest zwei Strahlengänge ausgewertet,
von denen einer bevorzugt senkrecht und ein anderer
schräg die zu untersuchende Probe durchdringt. Das dem
optischen Gangunterschied entsprechende elektrische
Signal kann zur Steuerung des Herstellungsprozesses
oder zur halbkontinuierlichen Qualitätskontrolle mit
Rechnersteuerung verwendet werden. Die Vorrichtung zur
Messung der Orientierungsdoppelbrechung weist einen
positionsempfindlichen Streifendetektor auf, der die
gesamte auf ihn einfallende Lichtintensität bei
gleichzeitiger Angabe des Ortes maximaler Helligkeit
mißt und der das vom Kompensator erhaltene Interferenzbild
aufnimmt. Anstelle eines Streifendetektors
kann auch ein Vielfachdetektor vorgesehen werden, bei
dem die einzelnen Detektoren über eine Ansteuerlogik
einzeln nach den vom Interferenzfarbbild empfangenen
Lichtintensitäten abgefragt werden und der Detektor,
der die maximale Intensität empfängt, den Gangunterschied
bzw. die Phasenverschiebung durch das durchstrahlte
optisch aktive Material wiedergibt. Ebenso
können zum Messen des optischen Gangunterschiedes eine
oder mehrere lichtempfindliche Elemente vorgesehen
werden, die das Interferenzfarbbild empfangen und die
zum Ermitteln des Ortes maximaler Helligkeit bei
parallelen Polarisatoren bzw. maximaler Dunkelheit bei
gekreuzten Polarisatoren elektromechanisch über den
Kompensator bewegt werden.
Der in diesem Verfahren als Kompensator verwendete, an
sich bekannte Kompensationskeil deckt einen bestimmten
Bereich des Gangunterschieds ab und liefert bei seiner
Durchstrahlung mit Licht bei gekreuzten Polarisatoren
eine schwarze Linie und bei parallelen Polarisatoren
eine weiße Linie, die weiterhin als Interferenzstreifen
0ter Ordnung bezeichnet wird. Links und rechts
schließen an diese Linie Interferenzfarbstreifen 0ter
bis n-ter Ordnung an. Die Lage der einzelnen Interferenzstreifen
kann beispielsweise anhand einer Skalenteilung
in Nanometer, die an den marktgängigen
Kompensationskeilen angebracht ist, abgelesen werden. Werden
der Kompensationskeil und das optisch aktive Material,
das gleichfalls doppelbrechende Eigenschaften besitzt,
zusammengefügt, so addieren sich die Gangunterschiede
von Kompensationskeil und Material, was zur Folge hat,
daß sich der Interferenzstreifen 0ter Ordnung auf dem
Kompensationskeil verlagert. Diese örtliche Verlagerung
ist ein direktes Maß für den Gangunterschied im
Material. Dabei ergibt sich für eine fortlaufende Messung
der Anisotropieeigenschaften die Schwierigkeit,
daß im optisch aktiven Material wie biaxial verstreckten
Folien im allgemeinen Inhomogenitäten auftreten,
die u. a. auch den Beginn eines Abreißens des Folienmaterials
anzeigen können. Diese Inhomogenitäten bewirken
dann häufig einen so großen Gangunterschied, daß
durch die Addition dieses Gangunterschieds mit dem
Gangunterschied des Kompensationskeils der
Interferenzstreifen 0ter Ordnung aus dem Meßbereich des
Kompensationskeils hinauswandert, d. h. in der Praxis das
Interferenzbild auf dem Kompensationskeil keinen
Interferenzstreifen 0ter Ordnung enthält. Der Streifendetektor,
der Vielfachdetektor oder ein elektromechanisch
über den Kompensationskeil bewegtes lichtempfindliches
Element erfassen dann nur, wenn überhaupt,
einen wesentlich lichtschwächeren Interferenzfarbstreifen
bestimmter Ordnung, der keine Aussage über
die Doppelbrechung des Materials zuläßt. Es liegt
somit auf der Hand, daß mit dem bekannten Verfahren die
Abrißgefahr für eine Folienbahn, die sich durch stärkere
Änderungen in der Doppelbrechung bzw. im Gangunterschied
anzeigt, nicht kontinuierlich gemessen und
nur in sehr engen Grenzen erfaßt werden kann, um
rechtzeitig dagegensteuern zu können. Wird der Bereich
des Kompensationskeils zum Messen des Gangunterschieds,
um diesen Nachteil zu vermeiden, vergrößert,
so verschlechtert sich die Auflösung der einzelnen
Interferenzstreifen erheblich, so daß die fotoempfindlichen
Detektoren häufig nicht in der Lage sind, den Ort
maximaler Helligkeit bzw. stärkster Dunkelheit innerhalb
des Interferenzfarbbildes auf dem Kompensationskeil
zu lokalisieren und daher der Gangunterschied
bzw. die Doppelbrechung nicht berechnet werden können.
Aus der DE-PS 23 38 305 ist ein Verfahren zum Ermitteln
der linearen Doppelbrechung eines optisch aktiven
Materials bekannt, bei dem das Material mit linear
polarisiertem Licht durchstrahlt und das austretende
Licht in einer zur Polarisationsebene des einfallenden
Lichts senkrechten Polarisationsebene erfaßt wird, wobei
zumindest eine Wellenlänge ermittelt wird, bei der
das erfaßte Licht ausgelöscht wird. Die dazu verwendete
Meßeinrichtung umfaßt eine Lichtquelle, deren
Strahl einen Polarisator durchstrahlt, in dem die
erforderliche linear polarisierte Welle gebildet wird,
welche die zu messende Folie durchdringt und in einen
Analysator gelangt und von dort aus in ein Detektorsystem.
Das Detektorsystem kann als Prisma bzw. Gitter
oder als optischer Vielkanal-Analysator mit einer
Vielzahl von Detektoren ausgebildet sein. Die Lichtquelle
sendet monochromatisches oder weißes Licht aus.
Ein Kompensationskeil zum Bestimmen des Gangunterschieds,
der durch die Folie bewirkt wird, ist nicht
vorhanden.
Aus der DE-OS 31 06 818 ist schließlich ein Verfahren
zur kontinuierlichen Bestimmung mehrachsiger Orientierungszustände
von verstreckten Folien oder Platten
über ihre Hauptdoppelbrechungswerte bekannt, bei dem
drei Laserstrahlengänge, erzeugt durch drei Laser oder
durch Aufteilung eines Laserstrahls, verwendet werden,
von denen der eine die Folie senkrecht und die beiden
anderen sie so geneigt durchlaufen, daß die Neigungsebenen
senkrecht auf der Folienebene stehen und die
beiden Orientierungshauptrichtungen enthalten. Die
Phasendifferenzen der Laserstrahl-Intensitäten werden
nach Durchlaufen der Folie, eines λ /4-Plättchens und
eines rotierenden Analysators fortlaufend gemessen.
Aus den drei Phasendifferenzen werden unter Berücksichtigung
der beiden Neigungswinkel der geneigten Laserstrahlen
und der auf andere Weise gemessenen Foliendicke
die drei Hauptdoppelbrechungswerte der Folie
laufend bestimmt. Die Meßvorrichtung umfaßt drei
Laser, die durch eine geeignete Linsen- oder Spiegelanordnung
nach dem Durchstrahlen der Folie parallel
gerichtet werden. Der Lichtstrahl des einen Lasers
trifft senkrecht auf die Folienebene, während die
Lichtstrahlen der beiden übrigen Laser unter einem
Winkel Φ zur Foliennormalen auf die Folie auftreffen,
wobei der Lichtstrahl des einen Lasers in einer Ebene
verläuft, die die Foliennormale und die Hauptreckrichtung
der Folie enthält, während der Lichtstrahl des
anderen Lasers in einer Ebene liegt, die durch die
Foliennormale und Transversalreckrichtung der Folie
festgelegt ist. Durch die optische Anisotropie der
verstreckten Folie werden die von den Lasern ausgehenden,
zunächst linear polarisierten Lichtstrahlen
elliptisch polarisiert. Ein g /4-Plättchen unterhalb
der Folie wandelt die elliptische Polarisation der
drei Laserstrahlen in eine lineare Polarisation um.
Ein rotierendes Polarisationsfilter unterhalb des
g /4-Plättchens bewirkt eine Auslöschung der Strahlen,
wenn ihre Polarisationsrichtungen senkrecht auf die
Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters stehen.
Die Intensitäten der Laserstrahlen werden durch
fotoempfindliche Detektoren in periodische elektrische
Signale umgewandelt, die gegeneinander phasenverschoben
sind. Diese Phasenverschiebungen können mit Hilfe
von zwei Phasenmetern bestimmt werden, wobei die
dritte Phasenverschiebung die beiden anderen zu 0°
ergänzt. Aus den gemessenen Phasenverschiebungen lassen
sich die Doppelbrechungswerte in einem Rechner ermitteln
und als Meßgrößen für die biaxiale Folienorientierung
direkt zur Steuerung einer Folienreckanlage
verwenden.
Diese bekannte Meßvorrichtung ist apparativ durch den
Einsatz von drei Lasern bzw. eines optischen Systems
zum Aufteilen eines einzigen Laserstrahls in drei
Strahlen aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßverfahren und
eine Meßvorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der
es möglich ist, die Doppelbrechungswerte eines optisch
aktiven Materials wie einer mono- oder biaxial
verstreckten Folie kontinuierlich zu bestimmen und die
Gefahr des bevorstehenden Abrisses der Folie frühzeitig
zu erkennen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
In Weiterbildung der Erfindung werden von jeder zu
untersuchenden Hauptrichtung des optisch aktiven Materials
mehrere Interferenzbilder, die durch Kompensationskeile
mit unterschiedlichen optischen Gangunterschiedsbereichen
erzeugt werden, auf die fotoempfindliche
zweidimensionale Matrix abgebildet und wird das
Interferenzbild desjenigen Kompensationskeils ausgewertet,
der in seinem Gangunterschiedsbereich die
größte Auflösung für den einzelnen Interferenzstreifen
aufweist. Dabei sind die Gangunterschiedsbereiche der
Kompensationskeile dem Absolutbetrag nach gleichgroß
und die optischen Gangunterschiedsbereiche der
Kompensationskeile schließen mit einer Überlappung bis zu
12,5% des einzelnen Gangunterschiedsbereichs aneinander
an.
In Ausgestaltung des Verfahrens werden die von den
Kompensationskeilen erzeugten Interferenzbilder nebeneinander
und/oder untereinander auf einem Bildschirm
abgebildet und bei der Abtastung wird auf die einzelnen
Interferenzbilder solange umgeschaltet, bis das
Interferenzbild mit einem einzigen Interferenzstreifen
0ter Ordnung aufgefunden ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet
sich dadurch aus, daß eine Festkörperkamera mit
einer fotoempfindlichen x-y-Diodenmatrix die Interferenzbilder
von Kompensationskeilen abtastet, die im
Strahlengang einer Lichtquelle oberhalb des optisch
aktiven Materials und einem Analysator angeordnet sind
und daß die Festkörperkamera mit einem Rechner und
einem Monitor verbunden ist, der an den Rechner
angeschlossen ist und auf dessen Bildschirm die Interferenzbilder
entsprechend ihrer punktuellen Helligkeit
in Abhängigkeit von der x-y-Lage der Interferenzstreifen
0ter Ordnung abgebildet sind.
In Ausgestaltung der Vorrichtung ist im Rechner ein
Diskriminator vorhanden, der die von den Dioden der
x-y-Diodenmatrix der Festkörperkamera gelieferten
elektrischen Analogsignale zur punktuellen Helligkeit
des auf die betreffende Diode auffallenden Lichtes
erst ab einem bestimmten Pegel hindurchläßt und alle
darunter liegenden Analogsignale diskriminiert, so daß
das Analogbild des Interferenzverlaufs für den vorgegebenen
Pegel in ein Binärbild umgesetzt wird, während
alle Analogsignale und somit Grauwerte, die eine
bestimmte Helligkeit nicht überschreiten, unterdrückt
sind. Unter Binärbild wird im folgenden stets ein
Helligkeitsbild ohne Grauwerte verstanden, das maximal
zwei Helligkeitsniveaus, beispielsweise weiß/schwarz,
enthält. Des weiteren ist in unmittelbarer Nähe der
optischen Meßvorrichtung aus Lichtquelle, Kompensationskeilen
und Polarisatoren ein an sich bekanntes
Dickenmeßgerät angeordnet, das mit dem Rechner verbunden
ist und in diesen die gemessene Dicke des
Materials eingibt.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung
können gleichzeitig und kontinuierlich mehrachsige
Orientierungszustände von optisch aktiven transparenten
Materialien durch Messung der Doppelbrechnungen
aus dem jeweiligen Gangunterschied, der mit Hilfe von
Kompensationskeilen bestimmt wird, und der örtlichen
Dicke des optisch aktiven Materials bestimmt werden.
Durch eine rechnerunterstützte, sich selbst stabilisierende
Auswertung der durch die Kompensation auf den
Gangunterschied 0 erzeugten Interferenzstreifenbilder
des optisch aktiven Materials im weißen Licht werden
Ausagen über aktuelle verfahrenstechnische Parameter
und zu erwartende physikalische Eigenschaften des zu
untersuchenden Materials möglich, sofern die Korrelationen
zwischen diesen Eigenschaften und den
Doppelbrechungswerten bekannt sind. Das Verfahren und die
Vorrichtung werden vorteilhafterweise an mehreren
Stellen des Produktionsprozesses gleichzeitig eingesetzt,
so daß der Zusammenhang zwischen den gemessenen
Doppelbrechungswerten und den Prozeßparametern und
weiterer Materialeigenschaften örtlich eindeutig
lokalisierbar ist, wodurch dann eine kontinuierliche
Qualitätskontrolle des laufenden Materials bzw. der Materialbahn
und eine Prozeßsteuerung möglich sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines zeichnerisch
dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der Meßvorrichtung,
Fig. 2a den Intensitätsverlauf eines Interferenzbildes,
das beim Durchstrahlen des optisch aktiven
Materials auf dem Kompensationskeil der
Meßvorrichtung nach Fig. 1 abgebildet wird,
Fig. 2b bis 2d die aus dem Interferenzbild nach
Fig. 2a durch unterschiedliche Pegeldiskriminierung
der elektrischen Analogsignale
abgeleiteten Bilder des Intensitätsverlaufs des
Interferenzbildes,
Fig. 3a bis 3c die untereinanderliegenden Abbildungen
der Interferenzbilder mehrerer Kompensationskeile
auf eine fotoempfindliche x-y-Diodenmatrix
einer Festkörperkamera der Meßvorrichtung
nach Fig. 1,
Fig. 4a bis 4c den schematischen Aufbau der
Meßvorrichtungen für den Gangunterschied, der durch
das optisch aktive Material hervorgerufen
wird und die Dickenmessung des optisch aktiven
Materials während des Herstellungsprozesses,
Fig. 5 ein Flußdiagramnm, das im Rechner der
Meßvorrichtung nach Fig. 4 für die Bildanalyse
durchlaufen wird, und
Fig. 6 eine schematische Abbildung eines infolge von
Inhomogenitäten unterbrochenen Interferenzstreifens
0ter Ordnung auf einem Monitor der
Meßvorrichtung nach Fig. 4.
Bei der Kompensationskeilmethode, die anhand des
schematischen Aufbaus nach Fig. 1 erläutert wird, passiert
das Licht einer monochromen oder weißen
Lichtquelle 1 einen Polarisator 2, das zu untersuchende
doppelbrechende Medium, beispielsweise eine monoaxial
oder biaxial verstreckte Folie 3 aus einem Plastomeren,
einen Kompensationskeil 4 und einen Analysator
5, der zweckmäßigerweise mit seiner Polarisationsebene
um 90°C zu dem Polarisator 2 gedreht ist, und trifft
dann auf eine elektronische Kamera, wie eine Festkörperkamera
6, die als Empfängerfläche eine x-y-Matrix
aus fotoempfindlichen Dioden besitzt. Diese Diodenmatrix
wird von einer speziellen, nicht dargestellten
Elektronik so ausgewertet, daß das optisch sichtbare
Interferenzbild auf dem Kompensationskeil 6 nach seiner
punktuellen Helligkeit in Abhängigkeit des Ortes
bzw. der x-y-Lage der einzelnen Diode abgefragt und
auf einem Monitor sichtbar gemacht werden kann.
Das Zustandekommen der Doppelbrechung ist an sich bekannt
und wird hier nur kurz erläutert.
Ein optisch aktives Materials zerlegt linear polarisiertes
Licht in zwei zueinander senkrechte Richtungen,
in denen unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten
für die beiden Lichtwellenkomponenten
bestehen. Dadurch treten diese zeitlich versetzt aus
dem doppelbrechenden Material aus und haben somit
eine Phasendifferenz in einer bestimmten Größenordnung.
Beim Austritt aus dem optisch aktiven Material
addieren sich die beiden Lichtwellenkomponenten zu
einer Welle, die je nach der Größe der Phasenverschiebung
unterschiedlich polarisiert sein kann. Entspricht
der Gangunterschied einem ganzzahligen Vielfachen der
Wellenlänge der Lichtwelle, so ist die Ausgangswelle
gleichfalls linear polarisiert und schwingt in der
gleichen Ebene wie die linear polarisierte Eingangswelle.
Handelt es sich um polychromatisches Licht, so
dringt durch einen hinter dem doppelbrechenden Material
aufgestellten Analysator, dessen Polarisationsebene
um 90° zu derjenigen des Polarisators gedreht
ist, kein Licht durch, d. h. mit anderen Worten: es
erfolgt eine Lichtauslöschung und es erscheint ein
schwarzer Interferenzstreifen. Bei nichtgekreuztem
Polarisator und Analysator, d. h. die Polarisationsebenen
der beiden sind zueinander parallel, erfolgt keine
Lichtauslöschung, vielmehr eine Verstärkung und es
tritt ein Interferenzstreifen großer Helligkeit auf.
Wird weißes, d. h. polychromatisches Licht verwendet,
so erscheint die Komplementärfarbe zur ausgelöschten
Farbe. Der Gangunterschied und die Phasenverschiebung
hängen linear zusammen und sind eine Linearfunktion
des von den Lichtwellen zurückgelegten Weges im
doppelbrechenden Material. Wird der Gangunterschied Γ auf
die Dicke D des gemessenen Materials bezogen, so
ergibt sich die Doppelbrechnung Δ n
Die Doppelbrechung Δ n ist die Differenz der Lichtbrechungsindizes
in Richtung der Anisotropie bzw. senkrecht
dazu.
Der in der Kompensationsmethode verwendete Kompensationskeil
ist ein doppelbrechendes Medium, dessen
Anisotropierichtungen gekreuzt sind. Die eintretende
linear polarisierte Lichtwelle wird doppelt gebrochen,
d. h. in eine Welle in Anisotropierichtung und eine
dazu senkrechte Welle zerlegt. An der Austrittsstelle
aus dem Keil, an der die beiden Geschwindigkeitsdifferenzen
der beiden Wellen gleich sind, ergibt sich
ein summarischer Gangunterschied 0, und somit
erscheint bei gekreuzten Polarisatoren eine schwarze
Linie und bei parallelen Polarisatoren eine weiße
Linie. Auf der übrigen Keilfläche erscheinen
Interferenzfarbstreifen 0ter bis nter Ordnung, die jedoch
nicht schwarz bzw. weiß sind. Wirkt der doppelbrechende
Kompensationskeil mit einem doppelbrechenden
anisotropen Material zusammen, addieren sich die
Gangunterschiede des Kompensationskeils und des Materials,
d. h. die schwarze bzw. weiße Linie, weiterhin als Interferenzstreifen
0ter Ordnung bezeichnet, verlagert
sich auf dem Kompensationskeil. Die örtliche Verlagerung
des schwarzen bzw. weißen Interferenzstreifens
0ter Ordnung ist ein direktes Maß für den Gangunterschied
im anisotropen Material.
Fig. 2a zeigt den Intensitätsverlauf einer
Interferenzkurve auf dem Kompensationskeil 4 in Fig. 1, der
unterhalb der Interferenzkurve mit den Interferenzstreifen
schematisch angedeutet ist. Bei zueinander
parallelen Polarisatoren in der Meßvorrichtung nach
Fig. 1 ist der Ort der maximalen Helligkeit auf dem
Kompensationskeil 4 ein Maß für den Gangunterschied
bzw. gilt bei gekreuzten Polarisatoren, daß dies der
Ort maximaler Dunkelheit ist, wie in Fig. 2a dargestellt
ist. Der Interferenzstreifen maximaler Dunkelheit,
weiterhin als Interferenzstreifen 0ter Ordnung
bezeichnet, liegt symmetrisch zu der Ordinatenachse J
und rechts und links von diesem Streifen erstrecken
sich Interferenzfarbstreifen 0ter bis nter Ordnung
mit abnehmender Intensität, je weiter weg sie sich von
der Ordinatenachse befinden. Das optische Ortssignal
des Interferenzverlaufs auf dem Kompensationskeil wird
durch die fotoempfindlichen Dioden der x-y-Diodenmatrix
der Festkörperkamera 6 in ein elektrisches
Analogsignal umgewandelt, das von einer mit dem Rechner
verbundenen Elektronik über einen zwischengeschalteten
Diskriminator in ein Binärbild, dargestellt auf einem
mit dem Rechner verbundenen Monitor, umgesetzt wird.
Der Diskriminator führt eine Pegeländerung durch, die
anhand der Fig. 2b bis 2d noch näher beschrieben werden
wird.
Ab einem von dem Diskriminator eingestellten Helligkeitspegel
wird nur der Zustand "hell" dargestellt.
Wird von der Interferenzkurve nach Einstellung des
Pegels eine bestimmte Helligkeit nicht überschritten,
so ergibt sich die Intensität 0, gleichbedeutend mit
dem Zustand "dunkel", anderenfalls die Intensität 1,
gleichbedeutend mit dem Zustand "hell", so daß alle
Grauwerte verschwinden.
Wegen der Unterscheidung einzig und allein zwischen
den beiden Zuständen bei der Weiterverarbeitung des
elektrischen Analogsignals durch die Diskriminator
pegelveränderung wird das auf diese Weise erzeugte
Bild als Binärbild bezeichnet.
Die Fig. 2b bis 2d zeigen die Auswirkungen unterschiedlich
hoher Schwellenwerte des Diskriminators
beim Übergang vom Schwarzweißbild zum Binärbild. Das
Schwarzweißbild umfaßt neben den Niveaus hell/dunkel
auch Grauwerte. Bei einem Pegel I ergeben sich vier
eng begrenzte Hellbereiche auf dem Bildschirm des
Monitors, wie Fig. 2b erkennen läßt. Wird beispielsweise
der Hintergrund des Bildschirms des Monitors
hell gehalten, so sind diese Hellbereiche visuell
nicht zu erkennen, sondern nur die dazwischen
liegenden Dunkelbereiche. Wird der Schwellenwert auf den
Pegel II abgesenkt, so werden die vier Hellbereiche
breiter, wobei die beiden äußeren Hellbereiche nach
außen hin nicht begrenzt sind (Fig. 2c). Wird der
Schwellenwert noch weiter auf den Pegel III abgesenkt,
so bleibt in der Mitte der Interferenzkurve ein
einziger Dunkelbereich, nämlich der Interferenzstreifen
0ter Ordnung übrig, während sich rechts und links
davon nach außen hin je ein offener Hellbereich
erstreckt. Nach der Erfindung wird der Interferenzstreifen
0ter Ordnung allein zur Auswertung herangezogen,
da er gegen den hellen Hintergrund des Bildschirms des
Monitors gut erkennbar ist. Selbstverständlich kann
auch in umgekehrter Weise die Schwellenwertänderung
des Diskriminators vorgenommen werden, d. h. der
Schwellenwert schrittweise angehoben werden, wenn die
Interferenzkurve mit zueinander parallelen Polarisatoren
aufgenommen wird, d. h. der Ort der maximalen
Helligkeit auf dem Kompensationskeil ein Maß für den
Gangunterschied ist und der Bildschirmhintergrund des
Monitors im Vergleich zu der Signaldarstellung dunkel
ist.
In den Fig. 3a bis 3c ist jeweils die x-y-Diodenmatrix
9 der Festkörperkamera schematisch angedeutet
sowie die Geometrie von untereinanderliegenden auf die
Diodenmatrix abgebildeten Kompensationskeilen mit
Interferenzstreifen 0ter Ordnung in einem bestimmten
x-Streifenbereich der Diodenmatrix 9. Der Lage des
einzelnen Interferenzstreifens 0ter Ordnung auf dem
Kompensationskeil entspricht ein bestimmter Gangunterschied
Γ , dem eine zugehörige Wellenlänge g ,
beispielsweise in Nanometern, zugeordnet ist, da bekannterweise
der Gangunterschied ist, mit der
Phasenverschiebung Φ .
Die Diodenmatrix 9 nimmt somit in einem bestimmten x-
Streifenbereich den Interferenzstreifen 0ter Ordnung
auf. Gemäß der Erfindung können räumlich dicht nebeneinander
liegende Kompensationskeile in der Meßvorrichtung
verwendet werden, die auf die Diodenmatrix 9
nebeneinander und/oder untereinander abgebildet werden.
Fig. 3a zeigt beispielsweise drei untereinander
liegende Kompensationskeile, die unterschiedlich große
Gangunterschiedsbereiche abdecken, die aneinander mit
einer bestimmten Überlappung anschließen. Wird die
Anisotropie des optisch aktiven Materials jeweils an der
gleichen Stelle mit jedem dieser Kompensationskeile
gemessen, so ergibt sich jeweils der gleiche Gangunterschied
Γ i = Γ j = Γ k für den Interferenzstreifen
0ter Ordnung. Die Lage des Interferenzstreifens 0ter
Ordnung im Interferenzbild hat eine feste Beziehung
zum Gangunterschied, der Phasenverschiebung bzw. zur
Geometrie des Kompensationskeils, so daß über die
x-Position auf der Diodenmatrix 9 der Festkörperkamera
die besagten Gangunterschiede Γ i, Γ j oder Γ k resultieren.
In Fig. 3a deckt beispielsweise der obere Keil
mit dem Gangunterschied Γ i = 4300 nm des Interferenzstreifens
0ter Ordnung einen Gangunterschiedsbereich
von 0 bis 8000 nm ab, der mittlere Kompensationskeil
mit dem Gangunterschied Γ j = Γ i deckt einen Gangunterschiedsbereich
von 0 bis 4500 nm ab, und der untere
Kompensationskeil mit dem Gangunterschied Γ k =Γ j = Γ i
einen Gangunterschiedsbereich von 0 bis 16 000 nm. Es
liegt auf der Hand, daß der mittlere Kompensationskeil
die größte Auflösung für den Gangunterschied Γ j des
Interferenzstreifens 0ter Ordnung besitzt, da er von
den drei Kompensationskeilen vom Absolutwert her gesehen
den kleinsten Gangunterschiedsbereich abdeckt.
Es bedarf keiner Begründung, daß ein Kompensationskeil,
der beispielsweise einen Gangunterschiedsbereich
von 6000 bis 10 000 nm, diesen Interferenzstreifen
0ter Ordnung nicht erfassen kann.
In der Praxis werden die Kompensationskeile so ausgewählt,
daß ihre Gangunterschieds- bzw. Wellenlängenbereiche
aneinander mit geringer Überlappung anschließen,
beispielsweise in der Art, daß ein erster Kompensationskeil
einen Wellenlängenbereich von 0 bis
4500 nm, ein zweiter einen Wellenlängenbereich von
4000 bis 8500 nm und ein dritter einen Wellenlängenbereich
von 8000 bis 12 500 nm abdeckt. Wird bei dieser
Auswahl der Keile, deren Gangunterschiedsbereiche dem
Absolutbetrag nach gleichgroß sind, der Überlappungsbereich
von 500 nm zwischen zwei aneinander angrenzenden
Keilen jeweils in Beziehung zu dem nichtüberlappten
Absolutbereich von 4000 nm des einzelnen Keils
gesetzt, so ergibt sich eine Überlappung von 12,5%.
Diese Überlappung wird aus Sicherheitsgründen gewählt,
um sicherzustellen, daß auch Interferenzstreifen 0ter
Ordnung mit einem Gangunterschied, der nahe den Grenzbereichen
benachbarter Kompensationskeile liegt, gut
aufgelöst werden.
Fig. 3b zeigt drei auf die Diodenmatrix 9 abgebildete
Interferenzmuster von Kompensationskeilen mit
unterschiedlichen Gangunterschieden Γ i ≠ Γ j ≠ Γ k. Sie sind
Interferenzstreifen 0ter Ordnung, wobei jeweils das
gleiche doppelbrechende Material an einer anderen
Stelle gemessen wurde. Die Kompensationskeile decken
dabei wieder Gangunterschieds- bzw. Wellenlängenbereiche
ab, die mit geringer Überlappung aneinander
anschließen.
Fig. 3c zeigt eine zur Fig. 3b ähnliche Darstellung
von drei auf die Diodenmatrix 9 abgebildeten Interferenzmustern
mit unterschiedlichen Gangunterschieden
Γ i ≠ Γ j ≠ Γ k der Interferenzstreifen 0ter Ordnung.
Es handelt sich dabei um Interferenzmuster, die bei
unterschiedlichen, doppelbrechenden Materialien an
ein- und derselben oder auch an jeweils einer anderen
Stelle gemessen wurden.
Pro Meßstelle werden in der Praxis mehrere Kompensationskeile
bzw. Interferenzstreifenmuster und pro
Festkörperkamera mehrere Meßstellen gleichzeitig neben-
und/oder untereinander abgebildet. Da mehrere, räumlich
dicht nebeneinander liegende Kompensationskeile
verwendet werden, kann je nach der Größe des Gangunterschieds
der Kompensationskeil mit der maximalen
Auflösung über ein entsprechendes Rechenprogramm
bestimmt und für die Steuerung des Prozeßvorganges
herangezogen werden. Im Falle der Fig. 3a, wie schon
zuvor erwähnt wurde, wäre es der mittlere Kompensationskeil
mit dem Gangunterschied Γ j, der die größte
Auflösung für die Weiterverarbeitung ergibt.
Fig. 4a zeigt schematisch den Aufbau einer Meßvorrichtung
mit einem Kompensationskeil 4 und einem Dickenmeßgerät
7. Das zu untersuchende Material, hier als
laufende verstreckte Polymerfolie 3 in einem
Ausschnitt aus einem Produktionsprozeß dargestellt,
durchläuft die aus den Polarisatoren 2 und 5 und dem
Keil 4 dargestellte Meßstrecke, die von der Lichtquelle
1 durchstrahlt wird. Die Festkörperkamera 6 mit
der x-y-Diodenmatrix als Empfangsfläche, wie in Fig. 3
dargestellt, ist einmal direkt und das andere Mal über
den Rechner 8 an den Monitor 9 angeschlossen. Direkt
neben der optischen Meßvorrichtung ist das geeignete,
an sich bekannte Dickenmeßgerät 7 angeordnet, welches
ebenfalls an den Rechner 8 angeschlossen ist. Das
Dickenmeßgerät 7 kann eine Infrarot-, Isotropen-, Meßfühler-
oder dgl. Anlage sein.
Der Rechner ermittelt aus dem Gangunterschied Γ aufgrund
des Interferenzbildes und der Dicke D des zu
untersuchenden Materials die Doppelberechnung
Δ n = Γ /D.
Fig. 4b zeigt schematisch eine Anordnung von drei
Kompensationskeilen 4′, 4″, 4′″ oberhalb der Folie 3.
Unterhalb der Folie befindet sich ein gemeinsamer
Polarisator 2 a für die drei Kompensationskeile. Ein
gemeinsamer Flächenstrahler 1 a durchstrahlt den
Polarisator 2 a, die Kompensationskeile und einen gemeinsamen
Analysator 5 a und bildet die Interferenzbilder
der Kompensationskeile auf die x-y-Diodenmatrix der
Kamera 6 (vgl. Fig. 3a-3c) ab. Die Kompensationskeile
haben bei geometrisch gleicher Länge
unterschiedliche Gangunterschiedsbereiche.
In Fig. 4c ist schematisch die Einblendung bzw. die
Abbildung von räumlich auseinanderliegenden Meßstellen
mit Hilfe von Spiegelsystemen 11′, 11″ und 11″′, 11IV
auf die x-y-Diodenmatrix einer gemeinsamen Kamera 6
dargestellt. Jede Meßstelle ist in der gleichen Weise
wie in Fig. 4a aufgebaut und das einzelne Spiegelsystem
mit zwei zueinander parallelen Spiegeln, die
schwenkbar sind, bildet das Interferenzbild des
Kompensationskeils auf die Kamera 6 ab. An jeder einzelnen
Meßstelle wiederum können mehrere Kompensationskeile,
obgleich nicht dargestellt, in einer Anordnung
gemäß Fig. 4b vorhanden sein.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm für die Steuerung des
Rechners 8. Nach Eingabe bestimmter Daten, wie Folienart,
Datum der Herstellung und insbesondere der Lage
der Kompensationskeile 4 in bezug auf die Empfangsfläche
der Diodenmatrix mit Angaben über minimalen
und maximalen Kompensationsweg der verschiedenen
Kompensationskeile erfolgt die Bilderstellung und
Bildüberprüfung für jedes einzelne Interferenzbild solange
über den Diskriminator als entsprechendes
Schwarzweißbild, das in der Endstufe das Binärbild,
bei geeignetem Helligkeitspegel mit nur einem Interferenzstreifen
ergibt. Ist die Anzahl der Interferenzstreifen
größer als 1, dabei werden auf dem Monitor 9
in Fig. 4 Interferenzstreifenmuster ähnlich den Fig.
2b und 2c empfangen, wird der Pegel um einen Schritt
abgesenkt und das Programm kehrt wieder an den Anfang
der Bilderstellung und Bildüberprüfung zurück. Ist von
dem ersten Kompensationskeil überhaupt kein Interferenzstreifen
von der Festkörperkamera zu empfangen, so
erfolgt eine Pegelanhebung in zwei Schritten von unten
her. Dieser Pegel wird mit einem Maximalpegel
verglichen, um zu vermeiden, daß der Pegel zu hoch angehoben
wird, da es dann zu einer Überstrahlung kommt,
bei der die einzelnen Interferenzstreifen des Interferenzbildes
nicht erkennbar sind (vgl. hierzu Fig. 2a).
Ist der angehobene Pegel kleiner als der Maximalpegel,
wird mit der Bilderstellung und Bildüberprüfung des
aufgrund des angehobenen Pegels erstellten
Schwarzweißbildes neu begonnen. Ist andererseits der
angehobene Pegel gleich dem Maximalpegel bzw.
überschreitet er diesen, so schaltet der Rechner auf das
darunterliegende, mit einem anderen Kompensationskeil
4 erzeugte Interferenzbild um, d. h. es wird eine neue y-
Position auf der Diodenmatrix der Festkörperkamera
ausgewählt. Danach beginnt wieder eine neue
Bilderstellung und Bildüberprüfung.
Die Bilderstellung und Bildüberprüfung erfolgt in der
beschriebenen Weise, wenn mehrere oder ein einziger
Interferenzstreifen von der Festkörperkamera empfangen
werden. Über einen vorgegebenen Gangunterschiedsbereich
wird der Helligkeitspegel solange verändert, bis
ein einzelner Interferenzstreifen im Binärbild vorliegt.
Da die Kompensationskeile so ausgewählt sind,
daß auf jeden Fall eines der Interferenzbilder den
Interferenzstreifen 0ter Ordnung liefert, ist stets
eine Auswertemöglichkeit bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren gegeben. Sobald dieser einzelne Interferenzstreifen
0ter Ordnung erscheint, führt der Rechner
die Berechnung der Gangunterschiedsdifferenz aus, und
es werden die Dickenwerte des doppelbrechenden Materials
eingelesen. Im allgemeinen wird eine laufende
Anzahl von N-Dickenwerten eingelesen, bis eine fest
programmierte Anzahl N max von beispielsweise 50 Dickenwerten
erreicht ist. Sobald dies eintritt, erfolgt die
Berechnung der Dicke, nämlich des arithmetischen Mittelwertes
der N max -Dickenwerte, und mit diesem
arithmetischen Mittelwert der Dicke wird die Berechnung der
Doppelbrechung ausgeführt. Es wird eine Anzahl ND von
Doppelbrechungen bis zum Erreichen einer fest einprogrammierten
Anzahl ND max von Doppelbrechungen berechnet.
Solange die fest einprogrammierte Anzahl ND max
nicht erreicht ist, wird stets an den Anfang des
Programms zurückgekehrt und für ein neuerstelltes Bild
und die anschließende Bildüberprüfung werden die einzelnen
Programmschritte durchlaufen. Sobald die Anzahl
ND von Doppelbrechungen die fest einprogrammierte
Anzahl ND max erreicht hat, erfolgt eine Mittelwertbildung
der Doppelbrechung und als nächstes die Korrelation
zwischen der berechneten Doppelbrechung und den
in den Rechner fest eingegebenen Prozeß- und Materialparametern.
Die Korrelation wird vom Rechner ausgedruckt
und auf Datenträger zur Kontrolle, Auswertung
und Analyse abgespeichert. Des weiteren werden diese
erhaltenen Meßdaten zur Prozeßsteuerung und Herstellung
des doppelbrechenden Materials, insbesondere bei
der Folienherstellung, verwendet.
In analoger Weise wird die Messung ausgeführt, wenn
anstelle eines einzigen Kompensationskeils mehrere
Kompensationskeile für verschiedene Hauptrichtungen
des anisotropen, doppelbrechenden Materials oder mehrere
Meßvorrichtungen an verschiedenen Stellen innerhalb
der Produktionsanlage eingesetzt werden.
Das Verfahren kann außerdem zur Ermittlung der Doppelbrechung
in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel angewendet
werden, was bei Extrapolation des Einfallwinkels
auf 90° zur Ermittlung der Hauptdoppelbrechung in
der Folienebene dienen kann. Ein bei der Schwenkung
der Durchstrahlungsrichtung mitgeführtes Spiegelsystem
11′, 11″ oder 11′″, 11IV (vgl. Fig. 4c) bildet dabei den
oder die Kompensationskeile stets in der gleichen
Position auf der Diodenmatrix ab. Statt der relativ
aufwendigen Führungen für das Spiegelsystem 11′, 11″
kann auch ein eigenes schwenkbares Kamerasystem angebaut
werden.
Die Berechnung der Hauptdoppelbrechung in der Folienebene
kann ohne Schwierigkeiten von dem vorhandenen
Rechner übernommen werden.
In der Praxis ergeben sich bei der Auswertung von Meßdaten,
die über die Bestimmung der Doppelbrechung nach
bekannten Verfahren gewonnen werden, wie in den
DE-OSen 24 49 475 und 31 06 818 beschrieben, erhebliche
Schwierigkeiten, da dort stets von dem theoretischen
Intensitätsverlauf innerhalb des Interferenzbildes
ausgegangen wird. Die Praxis zeigt jedoch, daß
durch Unregelmäßigkeiten, die die verschiedensten
Ursachen haben können, wie starke Schwankungen im
Folienmaterial durch unterschiedliche Orientierungszustände,
hervorgerufen z. B. durch ungünstige Temperaturführungen
während des Produktionsprozesses, der
Intensitätsverlauf keineswegs an jedem Ort der Folie dem
theoretischen Verlauf entspricht, so daß örtlich die
zu analysierenden Interferenzstreifen starken und sehr
unregelmäßigen Intensitätsschwankungen unterworfen
sind. Die bekannten Verfahren bieten keine Möglichkeiten
zur Kompensation dieser Schwankungen, so daß sie,
insbesondere in kritischen Produktionsstufen angewandt,
keine brauchbaren Ergebnisse für die Prozeßsteuerung
liefern. Gerade kritische Prozeßstufen
bedürfen jedoch der eingehenden Analyse und der Steuerung,
um unerwünschten Materialeigenschaften entgegenwirken
zu können.
In Fig. 6 ist schematisch für einen Kompensationskeil
der Verlauf eines Interferenzstreifens 0ter Ordnung,
wie er auf die Diodenmatrix in der Praxis abgebildet
wird, dargestellt. Es kommt dabei immer wieder vor,
daß entgegen dem theoretischen durchgehenden Verlauf
des Interferenzstreifens über mehrere Diodenzeilen
hinweg, Unterbrechungen in einer oder in mehreren
Diodenzeilen, bedingt durch Überstrahlungen oder starke
Schwankungen der Materialeigenschaften, auftreten.
Wird im binären Digitalbild im Bereich der Diodenzeile
Y n der Diodenmatrix kein Helligkeitsübergang
Hell-Dunkel festgestellt, so wird auf die Zeilen Y n + i
oder Y n - i umgeschaltet, falls Änderungen des
Diskriminatorpegels zu keiner Abbildung durch die Diodenzeile
Y n führen.
Mit den an sich zeilenfesten Systemen für die Bilderzeugung
und Auswertung nach dem Stand der Technik ist
dies nicht möglich. Das Fehlen des Interferenzstreifens
0ter Ordnung im Bereich der Diodenzeile Y n würde
somit kein oder ein falsches Ausgangssignal liefern.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung
bieten demgegenüber die Gewähr, daß auch bei raschen
und örtlich starken Intensitätsschwankungen Messungen
des Gangunterschiedes des doppelbrechenden Materials
möglich sind. Dies wird mit zwei Schritten erreicht,
nämlich
- a) durch das Verschieben des Helligkeitsniveaus für das Schwarzweißbild solange nach oben oder unten, bis im Interferenzbild nur noch ein Interferenzstreifen sichtbar ist, der sich zumindest über zwei Spalten der fotoempfindlichen Diodenmatrix der Festkörperkamera erstreckt, beispielsweise über zwei Spalten einer 512 × 256er Diodenmatrix. Zwei Streifen sind das Minimum, da das Bild nach einem Übergang Hell-Dunkel und Dunkel-Hell zu den benachbarten Spalten bei Horizontalabtastung abgefragt wird.
- b) Sollte diese Minimalbreite der abgebildeten Interferenzstreifen unterschritten werden, der einzelne Streifen also zu schmal werden oder gar verschwinden, so kann auf eine andere y-Diodenzeile der gleichen Abbildung des Interferenzbildes auf der Diodenmatrix umgeschaltet werden und dort ein neuer Abtastvorgang zum Bestimmen des Gangunterschiedes ausgeführt werden. Das Verfahren bietet somit die Möglichkeit, auch bei negativem Ergebnis vieler Diodenzeilen der fotoempfindlichen Diodenmatrix aufgrund ungünstiger optischer Verhältnisse sowie von Inhomogenitäten des zu untersuchenden Materials, stets die Intensitätsverläufe mit maximaler Auflösung zu bestimmen, d. h. zu optimieren und somit den durch das doppelbrechende Material verursachten Gangunterschied meßtechnisch zu erfassen.
Im folgenden werden zwei Zahlenbeispiele zu Messungen
der Doppelbrechung eines Folienmaterials und zu dem
Zusammenhang zwischen der Doppelbrechung und der Dicke
und Festigkeit bzw. der Dicke allein angeführt.
Während eines Streckprozesses bei der Folienproduktion
wurde die Temperatur im Streckaggregat in fünf Stufen
verändert. In unmittelbarer Nähe des Ortes der Messung
des Gangunterschiedes wurde auch die Dicke der Folie
bestimmt und dem Rechner über einen A/D-Wandler eingelesen.
Die aufgetretenen Kontrastschwankungen der
über die Festkörperkamera und den Rechner erzeugten
binären Interferenzbilder, hervorgerufen durch die
raschen Änderungen des Verfahrensparameters Temperatur,
konnten ohne Schwierigkeiten erfaßt und zur Analyse
herangezogen werden. Da die Korrelation zwischen
Doppelbrechungs- und Festigkeitswerten in den Rechner
fest eingegeben war, konnte die zu erwartende Festigkeit
aufgrund der gemessenen Doppelbrechung unter diesen
speziellen Produktionsbedingungen berechnet
werden. Die angegebenen Mittelwerte der Dicke und
Doppelbrechung beziehen sich auf jeweils fünf Einzelmessungen.
Die Nachmessungen der Festigkeitswerte ergaben
sehr gute Übereinstimmungen mit den in der Tabelle
angegebenen, vorausberechneten Festigkeitswerten.
Während eines Produktionsprozesses einer refraktiven
Folie wurde das Längsstreckverhältnis Lambda = 3,4 auf
Lambda = 3,6 erhöht. Das Längsstreckenverhältnis Lambda
gibt das Längenverhältnis verstreckter Folie zu
unverstreckter Folie an. Um für das Fertigprodukt eine
konstante Dicke zu erhalten, wurde gleichzeitig die
Rohstofförderleistung um den Faktor 3,6/3,4 = 1,05 erhöht.
Die Übergangsphase von Lambda gleich 3,4 zu 3,6 begann
nach der Messung Nr. 4 und endete nach der Messung
Nr. 6.
Die Auswertung der während der Übergangsphase aufgetretenen
Unregelmäßigkeiten in der Struktur der
Interferenzstreifen konnte nach dem Auswerteverfahren ohne
Schwierigkeiten durchgeführt werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Bestimmung der Anisotropiezustände
von optisch aktiven Materialien über ihre Doppelbrechungen
in einer oder mehreren Hauptrichtungen, bei
dem Gangunterschiede von interferierenden Wellenzügen
mit Hilfe von zumindest einem optischen Kompensator
erzeugt, gleichzeitig eine Dickenmessung des optisch
aktiven Materials erfolgt und jedes Interferenzbild
positionsabhängig fotoelektrisch ausgewertet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die interferierenden
Wellenzüge des optisch aktiven Materials in jeder Hauptrichtung
nach dem Durchgang durch den oder die Kompensatoren
ohne Zwischenschaltung von Abbildungselementen
direkt auf eine fotoempfindliche zweidimensionale
Diodenmatrix kontinuierlich abgebildet werden, daß die
von der Diodenmatrix in elektrische Signale umgewandelten
optischen Signale einer Pegeldiskriminierung
derart unterzogen werden, daß für jede Diode der
Diodenmatrix das elektrische Signal ausgewertet wird, das
dem Interferenzstreifen 0ter Ordnung des Interferenzbildes
entspricht und daß das Interferenzbild nach
einem Übergang Hell-Dunkel und Dunkel-Hell zu den
benachbarten Diodenspalten horizontal abgetastet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß von jeder zu untersuchenden Hauptrichtung des
optisch aktiven Materials mehrere Interferenzbilder,
die durch Kompensationskeile mit unterschiedlichen
optischen Gangunterschiedsbereichen erzeugt werden,
auf die fotoempfindliche zweidimensionale Matrix abgebildet
werden und daß das Interferenzbild desjenigen
Kompensationskeils ausgewertet wird, der in seinem
Gangunterschiedsbereich die größte Auflösung für den
einzelnen Interferenzstreifen aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gangunterschiedsbereiche der Kompensationskeile
dem Absolutbetrag nach gleich groß sind und daß
die optischen Gangunterschiedsbereiche der Kompensationskeile
mit einer Überlappung bis zu 12,5% des
einzelnen Gangunterschiedsbereichs aneinanderschließen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die von den Kompensationskeilen erzeugten Interferenzbilder
nebeneinander und/oder untereinander auf
einem Bildschirm abgebildet werden und daß bei der
Abtastung auf die einzelnen Interferenzbilder solange
umgeschaltet wird, bis das Interferenzbild mit einem
einzigen Interferenzstreifen 0ter Ordnung aufgefunden
ist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Festkörperkamera (6) mit einer fotoempfindlichen
x-y-Diodenmatrix (9) die Interferenzbilder von
Kompensationskeilen (4) abtastet, die im Strahlengang einer
Lichtquelle (1) oberhalb des optisch aktiven Materials
(3) und einem Analysator (5) angeordnet sind und daß
die Festkörperkamera (6) mit einem Rechner (8) und
einem Monitor (10) verbunden ist, der an den Rechner
(8) angeschlossen ist und auf dessen Bildschirm die
Interferenzbilder als Digitalbilder entsprechend ihrer
punktuellen Helligkeit in Abhängigkeit von der x-y-
Lage der Interferenzstreifen 0ter Ordnung abgebildet
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß im Rechner (8) ein Diskriminator vorhanden
ist, der die von den Dioden der x-y-Diodenmatrix (9)
der Festkörperkamera (6) gelieferten elektrischen
Analogsignale zur punktuellen Helligkeit des auf die
betreffende Diode auffallenden Lichtes erst ab einem
bestimmten Pegel hindurchläßt und alle darunter liegenden
Pegel hindurchläßt und alle darunter liegenden
Analogsignale diskriminiert, so daß das Analogbild
des Interferenzverlaufs für den vorgegebenen Pegel in
ein Schwarzweiß- bzw. Binärbild umgesetzt wird, während
alle Analogsignale und somit Grauwerte, die eine
bestimmte Helligkeit nicht überschreiten, als Dunkelstreifen
im Bild erscheinen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein an sich bekanntes Dickenmeßgerät (7) nahe
der optischen Meßvorrichtung aus Lichtquelle (1),
Kompensationskeilen (4) und Polarisatoren (2, 5) angeordnet
sowie mit dem Rechner (8) verbunden ist und in
diesen die gemessene Dicke des Materials (3) über
einen A/D-Wandler eingibt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein optisches Abbildungssystem (11) die in
den Hauptrichtungen des optisch aktiven Materials (3)
erzeugten Interferenzbilder auf die x-y-Diodenmatrix
(9) der Festkörperkamera (6) gemeinsam nebeneinander
und/oder untereinander abbildet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Pegel des Diskriminators so eingestellt
ist, daß jedes von einem Kompensationskeil (4) gelieferte
Interferenzbild in ein Binärbild mit einem
einzigen Interferenzstreifen 0ter Ordnung umgesetzt ist,
der sich zumindest über zwei Spalten der x-y-Diodenmatrix
(9) erstreckt und daß das Bild der x-y-Diodenmatrix
zeilenweise abtastbar ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843435059 DE3435059A1 (de) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen bestimmung der anisotropiezustaende von optisch aktiven materialien |
US06/777,979 US4692026A (en) | 1984-09-25 | 1985-09-19 | Process and apparatus for continuous determination of the states of anisotropy of optically active materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843435059 DE3435059A1 (de) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen bestimmung der anisotropiezustaende von optisch aktiven materialien |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3435059A1 DE3435059A1 (de) | 1986-03-27 |
DE3435059C2 true DE3435059C2 (de) | 1987-06-19 |
Family
ID=6246233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843435059 Granted DE3435059A1 (de) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen bestimmung der anisotropiezustaende von optisch aktiven materialien |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4692026A (de) |
DE (1) | DE3435059A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4211467A1 (de) * | 1992-04-06 | 1993-10-07 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Verfahren zur Bestimmung räumlicher Anisotropiezustände eines niedrig orientierten zweiachsigen Objektes |
DE102006062157A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Gleichzeitige Messung hoher Gangunterschiede und der Verdrehung der optischen Achse von doppelbrechenden Medien |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3543632A1 (de) * | 1985-12-11 | 1987-06-19 | Hoechst Ag | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von dicken- und/oder orientierungsaenderungen innerhalb einer optisch aktiven materialbahn |
DE9212406U1 (de) * | 1992-09-15 | 1992-12-17 | Röhm GmbH, 6100 Darmstadt | Vorrichtung zur Ermittlung und Einstellung der Wulsthöhe im Glättwerkspalt bei der Extrusion von Kunststoff-Folien |
WO2001042771A1 (de) * | 1999-12-11 | 2001-06-14 | Qualico Gmbh | Vorrichtung zum erfassen von eigenschaften einer bewegten papierbahn mit polychromator und ir-detektormatrix |
JP2002107119A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-04-10 | Nippi:Kk | 被測定物の厚さ測定方法及びその装置 |
DE102007055396A1 (de) * | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Messung, Einstellung und Regelung der definierten Orientierungslage der optischen Achsen der Makromoleküle in einer durchsichtigen und doppelbrechenden Folie |
TWI405959B (zh) * | 2008-12-31 | 2013-08-21 | Hannstar Display Corp | 利用穿透式外差干涉術量測異方性物質之物理參數的裝置及方法 |
DE102015201909B4 (de) | 2015-02-04 | 2016-10-20 | Technische Universität München | Verfahren und System zum Ermitteln eines optischen Gangunterschieds zwischen in einem doppelbrechenden Objekt entstehenden Teillichtwellen |
DE102017006566B3 (de) * | 2017-07-12 | 2018-10-31 | Inlevel Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur optischen Überwachung von Oberflächen eines Körpers |
CN114174903A (zh) * | 2019-07-26 | 2022-03-11 | 奇跃公司 | 面板延迟测量 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2338305C3 (de) * | 1973-07-27 | 1979-06-13 | Vereinigung Zur Foerderung Des Instituts Fuer Kunststoffverarbeitung In Industrie Und Handwerk An Der Rhein.- Westf. Technischen Hochschule Aachen E.V., 5100 Aachen | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der linearen Doppelbrechung eines Materials |
US3902805A (en) * | 1973-09-17 | 1975-09-02 | Vishay Intertechnology Inc | Automatic birefringence measuring apparatus |
DE2449475C2 (de) * | 1974-10-19 | 1987-05-14 | Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der Rhein.-Westf. Technischen Hochschule Aachen e.V., 5100 Aachen | Vorrichtung zur Bestimmung des Anisotropiezustandes durch Messen der Orientierungsdoppelbrechung |
DE3106818A1 (de) * | 1981-02-24 | 1982-09-09 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur kontinuierlichen bestimmung mehrachsiger orientierungszustaende von verstreckten folien oder platten |
DE3128306A1 (de) * | 1981-07-17 | 1983-02-03 | Krautkrämer, GmbH, 5000 Köln | Schaltungsvorrichtung zur digitalisierung und extremwertermittlung analoger signale |
JPS5833106A (ja) * | 1981-08-22 | 1983-02-26 | Nippon Paint Co Ltd | 塗料層の層厚変化量測定装置 |
DE3218571A1 (de) * | 1982-05-17 | 1983-11-17 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Verfahren und vorrichtung zur qualitativen und quantitativen bestimmung von unebenheiten und verunreinigungen auf und in transparenten oder semitransparenten flexiblen flaechengebilden |
GB8406690D0 (en) * | 1984-03-14 | 1984-04-18 | Secr Defence | Remote sensing of gases &c |
-
1984
- 1984-09-25 DE DE19843435059 patent/DE3435059A1/de active Granted
-
1985
- 1985-09-19 US US06/777,979 patent/US4692026A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4211467A1 (de) * | 1992-04-06 | 1993-10-07 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Verfahren zur Bestimmung räumlicher Anisotropiezustände eines niedrig orientierten zweiachsigen Objektes |
DE102006062157A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Gleichzeitige Messung hoher Gangunterschiede und der Verdrehung der optischen Achse von doppelbrechenden Medien |
DE102006062157B4 (de) * | 2006-12-22 | 2008-09-04 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Gleichzeitige Messung hoher Gangunterschiede und der Verdrehung der optischen Achse von doppelbrechenden Medien |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4692026A (en) | 1987-09-08 |
DE3435059A1 (de) | 1986-03-27 |
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