DE3926349A1 - Optische fehlerinspektionsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Fehlerinspektionsvor­ richtung für die Erkennung von in einem vorzugsweise ebenen transparenten Platten- oder blattförmigen Material endlicher Dicke vorhandenen Fehlstellen und von deren Lage zwischen den beiden Oberflächen, wie sie im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 bzw. 14 beschrieben ist.

Eine derartige Fehlerinspektionsvorrichtung ist aus der DE-OS 38 00 053 bekannt. Dort wird eine auf dem zu unter­ suchenden Material befindliche Abtastlinie mit einem paral­ lel zu sich selbst verschobenen Fahrstrahl abgetastet, der so gegen die Oberfläche des Materials geneigt ist, daß der Fahrstrahl in Abtastrichtung gesehen einen von 0° verschiede­ nen Einfallswinkel mit der Normalen zur Materialoberfläche einschließt. Die Erzeugung des Fahrstrahls erfolgt dabei mit­ tels einer Laserlichtquelle, deren Ausgangslichtstrahl von einem Spiegelrad über eine Beleuchtungsoptik auf das zu untersuchende Material geworfen wird.

Nachteilig bei einer derartigen Fehlerinspektionsvorrichtung ist das mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Spiegelrad zur Erzeugung der Abtastbewegung des Fahrstrahls und das Erfor­ dernis einer Lichtquelle mit hoher Strahldichte, da jeder Punkt auf dem zu überwachenden Material nur kurzzeitig von dem Fahrstrahl beleuchtet wird.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zur Erzeugung eines möglichst genauen Abtastlichtflecks, durch dessen Verschie­ bung ein Beleuchtungs-Abtaststreifen erzeugt wird, eine sehr präzise und damit aufwendige Beleuchtungsoptik erforderlich ist.

Aus der DE-OS 35 34 019 ist es nun bereits bekannt, für die Inspektion von Materialbahnen eine Diodenzeilenkamera zu ver­ wenden, wobei die auf dem Material befindliche Inspektions­ linie streifenförmig und stationär beleuchtet wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische Fehlerinspektionsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne eine mechanische und optisch aufwendige Beleuchtungsanordnung eine präzise Erfassung von Defekten in Platten- oder blattförmigen ebenen Material ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des nebengeordneten Anspruchs 14 gelöst.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Beleuchtungsoptik, die eine stationär beleuchtete Beleuchtungspupille so über das zu untersuchende Material in ein Objektiv einer Photoempfän­ gerkamera abbildet, daß der Beleuchtungsbereich gegen den Inspektionsbereich versetzt ist, wird erreicht, daß ein im Material befindlicher Fehler oder Defekt von zwei an ver­ schiedenen Stellen auf das Material auftreffenden Beleuch­ tungsstrahlen erfaßt wird, so daß die den Inspektionsbereich beobachtende Photoempfängerkamera ein doppeltes Bild vom je­ weiligen Fehler erfaßt. Aufgrund des doppelten oder zumin­ dest verbreiternden Fehlers läßt sich die Fehlerlage im Mate­ rial, also der Abstand des Fehlers von den Oberflächen des Materials bestimmen.

Um in einem Fehlerdoppelsignal das primäre Fehlersignal vom zugeordneten sekundären Fehlersignal besser unterscheiden zu können, sind die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 bzw. 15 vor­ gesehen.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Abbildung des Inspek­ tionsbereiches mit kleiner Schärfentiefe wird insbesondere erreicht, daß das primäre Fehlersignal stets mit einer größe­ ren Schärfe oder Genauigkeit abgebildet wird, als das sekun­ däre Fehlersignal. Auf diese Weise lassen sich auch bei dicht beieinanderliegenden Fehlern, die jeweils ein Fehler­ doppelsignal erzeugen, die einzelnen Fehlersignale einander sicher zuordnen.

Für die Zuordnung der einzelnen Fehlersignale zueinander ist es dabei von besonderem Vorteil, daß sich die Unschärfe der Fehlersignale nicht nur in Richtung der die Fehlerdoppel­ signale bewirkenden Signalverbreiterung, sondern auch quer dazu bemerkbar macht, so daß sich selbst bei einem sich überlagernden Fehlerdoppelsignal über die Erfassung der Unschärfe der Abbildung die Signale voneinander trennen las­ sen.

Eine Verbesserung der Auswertbarkeit der Fehlersignale er­ gibt sich bei den Ausführungsformen nach Anspruch 4 bis 6 bzw. Anspruch 16.

Bei den Ausführungsformen nach Anspruch 7 bzw. 17 und 18 er­ gibt sich trotz der schrägen Beobachtung stets eine scharfe Abbildung des Inspektionsbereiches auf die Photoempfängeran­ ordnung der verwendeten Photoempfängerkamera.

Besonders einfache Ausführungsformen der Erfindung sind in Anspruch 8 und 9 bzw. 19 beschrieben.

Durch die Ausführungsformen nach Anspruch 10 und 11 läßt es sich erreichen, daß die beiden Fehlersignale eines Fehlerdop­ pelsignals im wesentlichen in gleicher Weise von den auf den Fehler auftreffenden Beleuchtungsstrahlen erfaßt werden, so daß die Unterschiede in den erfaßten Fehlersignalen aus­ schließlich von der unterschiedlich scharfen Abbildung der Fehler durch die Photoempfängerkamera hervorgerufen werden.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 12 lassen sich hin­ gegen Fehler an der Oberseite des Materials besonders prä­ zise von im Material befindlichen Fehlern unterscheiden.

Eine für die Bestimmung der Lage eines Fehlers im Material besonders günstige Signalverbreiterung erhält man bei der Ausführungsform nach Anspruch 13.

Die Ausführungsformen nach den Ansprüchen 20 bis 22 sind vor­ gesehen, um bei der Untersuchung von auf seiner Unterseite mit einem Beugungsgitter versehenen Material den störenden Einfluß der wellenlängenabhängigen Lage der höheren Beugungs­ ordnungen zu beseitigen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer optischen Fehler­ inspektionsvorrichtung,

Fig. 2 eine stark vereinfachte schematische Ansicht der Fehlerinspektionsvorrichtung nach Fig. 1 in Vorschub­ richtung des Materials,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des von der Diodenzei­ lenkamera abgegebenen Videosignals im Falle verschie­ dener im Material befindlicher Fehler, und zwar als Amplituden-Ortsdiagramm,

Fig. 4 eine schematische Ansicht entsprechend Fig. 2,

Fig. 5 eine Darstellung des Videosignals entsprechend Fig. 3 für einen in Fig. 4 dargestellten Oberflächenfehler,

Fig. 6 eine schematische Ansicht der Fehlerinspektionsvor­ richtung entsprechend Fig. 2,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Videosignals ent­ sprechend Fig. 3, im Falle eines in Fig. 6 darge­ stellten Fehlers im zu untersuchenden Material,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer anderen opti­ schen Fehlerinspektionsvorrichtung,

Fig. 9 eine weitere Darstellung einer optischen Fehler­ inspektionsvorrichtung mit telezentrischem Strahlen­ gang,

Fig. 10 eine schematische Ansicht einer optischen Fehlerin­ spektionsvorrichtung nach Fig. 8 oder 9 quer zur Vor­ schubsrichtung des Materials,

Fig. 11 eine dreidimensionale perspektivische Darstellung der Videosignale der in Reflexion arbeitenden Diodenzeilenkamera der optischen Fehlerinspektionsvorrichtung nach Fig. 8 oder 9,

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform einer optischen Fehler­ inspektionsvorrichtung mit senkrecht auf die Ober­ fläche des Materials auftreffenden Beleuchtungsstrah­ len und einem an der Unterseite des Materials ange­ ordneten Beugungsgitter,

Fig. 13 das von einer Diodenzeilenkamera der Fehlerinspek­ tionsvorrichtung nach Fig. 12 gelieferte Fehler- Videosignal als Amplituden-Ortsdiagramm bei einem in Fig. 12 dargestellten Oberflächenfehler,

Fig. 14 ein Blockschaltbild für eine Auswerteelektronik, die bei der mit einer Diodenzeilenkamera in Reflexion arbeitenden Fehlerinspektionsvorrichtung nach Fig. 1 angewendet werden kann,

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer Auswerteelektronik für eine in Reflexion und Transmission arbeitende opti­ sche Fehlerinspektionsvorrichtung, und

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer Auswerteelektronik für eine optische Fehlerüberwachungsvorrichtung nach Fig. 8 oder 9.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent­ sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Nach Fig. 1 wird eine Lichtquelle 11 mittels eines Konden­ sors 12 auf eine Blende 10 abgebildet, die die Eintritts­ pupille eines Beleuchtungsstrahlengangs bildet. Die Blende 10 wird von einem Hohlspiegelstreifen 13 in ein Objektiv 15 einer Diodenzeilenkamera 16 abgebildet. Bei dieser Abbildung wird der vom Hohlspiegelstreifen 13 kommende Beleuchtungs­ strahlengang an einem zu untersuchenden, ebenen transparen­ ten Material 14 endlicher Dicke unter Bildung eines Beleuch­ tungsstreifens 17 reflektiert, der in der Einfallsebene des Mittenstrahls 18 angeordnet ist und quer zur Vorschubs­ richtung F des Materials 14 verläuft. Die Diodenzeile 19 der Diodenzeilenkamera 16 ist über eine Ausleseelektronik 20 mit einem Ausgang 21 verbunden, an den eine Auswerteelektronik 50 (Fig. 14-16) anschließbar ist.

Die Diodenzeilenkamera 16 ist so angeordnet, daß das Objek­ tiv 15 eine mit dem Beleuchtungsstreifen 17 im wesentlichen zusammenfallende Inspektionslinie auf die Diodenzeile 19 ab­ bildet. Um dabei eine scharfe Abbildung zu erreichen, ist die Diodenzeile 19 so unter einem Winkel zur optischen Achse 22 des Objektivs 15 angeordnet, daß sich die Verlängerung der Diodenzeile 19 mit einer Verlängerung des Beleuchtungs­ streifens 17 bzw. der Inspektionslinie in einem Punkt P schneidet, der in der Objektivebene 23 des Objektivs 15 liegt. Die Objektivebene 23 steht dabei in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene. Die durch die Diodenzeile 19 und den Be­ leuchtungsstreifen 17 bzw. die Inspektionslinie gegebene Ebene fällt also mit der durch den Mittenstrahl 18 und eine auf dem Beleuchtungsstreifen 17 stehende Normale zum Mate­ rial 14 gegebenen Einfallsebene zusammen.

Unterhalb des transparenten Materials 14 kann eine weitere in Transmission arbeitende Diodenzeilenkamera 16′ angeordnet sein, in deren Objektiv 15′ die Blende 10 ebenfalls abgebil­ det ist. Die Diodenzeile 19′, die über eine Ausleseschaltung 20′ mit einem Ausgang 21′ verbunden ist, ist so angeordnet, daß sich ihre Verlängerung mit der Verlängerung des Beleuch­ tungsstreifens 17 bzw. Inspektionslinie im Punkt P schnei­ det, der in der Objektivebene 23′ des Objektivs 15′ liegt.

Die Funktionsweise der optischen Fehlerinspektionsvorrich­ tung nach Fig. 1 wird nun im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 7 näher beschrieben. Da anstelle eines im Be­ reich des Beleuchtungsstreifens 17 konvergenten Beleuch­ tungsstrahlengangs auch mit einem telezentrischen Strahlen­ gang gearbeitet werden kann, ist der Übersichtlichkeit hal­ ber in den Fig. 2, 4 und 6 eine telezentrische Beleuchtung, also eine Beleuchtung mit parallel zueinander verlaufenden Beleuchtungsstrahlen 25 dargestellt. Wie in den Fig. 2, 4 und 6 gezeigt, treffen die einzelnen Beleuchtungsstrahlen 25 jeweils unter einem Winkel α zur Normalen 24 auf die Ober­ fläche des Materials 14 auf und werden sowohl reflektiert als auch teilweise in das Material 14 hineingebrochen. Die in das Material eingedrungenen Beleuchtungsstrahlen treffen unter einem Winkel β auf die untere Oberfläche des Materials 14 auf, werden dort reflektiert und treten durch die obere Oberfläche des Materials 14 aus, wo sie unter dem Winkel α zur Diodenzeilenkamera 16 gelangen.

Der Übersichtlichkeit halber wurden in den Fig. 2, 4 und 6 einige der reflektierten und transmittierten Strahlen wegge­ lassen.

Befindet sich in der Oberfläche des Materials 14 ein Defekt oder Fehler, der absorbierend und/oder streuend sein kann, wie bei I dargestellt, so erfaßt der an der Unterseite des Materials 14 reflektierte Beleuchtungsstrahl 25, der sich in Position 1 befindet, den Fehler I. Gleichzeitig erfaßt auch der in Position 2 befindliche Beleuchtungsstrahl 25 den Fehler I, so daß sowohl das an der Oberseite des Materials 14 reflektierte als auch das in das Material 14 hineinge­ brochene Licht des in Position 2 befindlichen Beleuchtungs­ strahls 25 vom Fehler I beeinflußt wird. Es ergibt sich somit ein Fehlersignal A1, das von der Diodenzeilenkamera 16 am Ort des Fehlers I erfaßt wird. Gleichzeitig sieht die Diodenzeilenkamera 16 am Ort I′ der Oberseite des Materials 14 ein vorzugsweise unscharfes Bild des Fehlers I, da der an dieser Stelle normalerweise austretende Beleuchtungsstrahl 25 von Position 2 durch den Fehler I geschwächt ist. Die Unschärfe des Bildes am Ort I′ ergibt sich aus der optischen Wegdifferenz zwischen dem Ort des Fehlers I und dem Ort I′, auf den die Diodenzeilenkamera 16 scharfgestellt ist. Das Licht des in Position 3 befindlichen Beleuchtungsstrahls 25, das am Ort I′ auf die Oberseite des Materials 14 auftrifft, wird dort ungestört reflektiert, so daß sich ein verringer­ tes Fehlersignal A2 ergibt, das ebenfalls durch den Fehler I hervorgerufen ist.

Aufgrund der Unschärfe ergibt sich am Ort I′ ein verringer­ tes und verbreitertes Fehlersignal A₂, das mit durchge­ zogener Linie dargestellt ist. Bei einer Abbildung der In­ spektionslinie mit großer Schärfentiefe ergibt sich das bei A2 gestrichelt dargestellte Fehlersignal. Es zeigt sich also, daß die Signalverringerungen infolge der Unschärfe und infolge der unterschiedlichen Lichtbeeinflussung durch den Fehler I in der gleichen Richtung wirken.

Aus dem Abstand d_I der Fehlersignale A1, A2 läßt sich die Höhe h des Fehlers im Material nach der folgenden Formel bestimmen:

d = 2h · tanβ (1)

β ergibt sich dabei aus dem Brechungsgesetz n₁×sinα=n₂×sinβ.

d ergibt sich dabei unter Berücksichtigung des Abbildungs­ maßstabs der Diodenzeilenkamera aus der Lage der Fehler­ signale A1, A2 auf der Diodenzeile 19. Der Abstand d wird zu einem Maximum, wenn sich der Fehler, wie der Fehler I in Fig. 2 an der oberen Oberfläche des Materials 14 befindet. In diesem Fall wird die Höhe h des Fehlers gleich der Material­ dicke s.

Der Abstand d wird zu Null, wenn sich der Fehler, wie der Fehler III in Fig. 2, an der unteren Oberfläche des Mate­ rials 14 befindet. In diesem Fall wird nur der in Position 4 befindliche Beleuchtungsstrahl 25 bei seiner Reflexion an der Unterseite des Materials 14 vom Fehler III beeinflußt. Die Diodenzeile 16 erfaßt somit ein einziges Fehlersignal A5, das der Stelle III′ auf der Oberseite des Materials 14 zugeordnet wird.

Befindet sich der Fehler zwischen den Oberflächen des Mate­ rials 14, wie der Fehler II in Fig. 2, so werden die in Posi­ tion 3 und 5 befindlichen Beleuchtungsstrahlen 25 einmal vor ihrer Reflexion an der Unterseite des Materials 14 (Beleuch­ tungsstrahl 25 in Position 3) und einmal nach ihrer Reflexion an der Unterseite des Materials 14 (Beleuchtungs­ strahl 25 in Position 5) durch den Fehler II beeinflußt. Es ergeben sich somit zwei Fehlersignale A3 und A4, die den Orten II′ und II′′ auf der Oberseite des Materials 14 zugeord­ net sind. Bei Abbildung mit großer Schärfentiefe sind die beiden Fehlersignale im wesentlichen gleich hoch, wie ge­ strichelt dargestellt.

Befindet sich ein relativ großflächiger Fehler IV im wesent­ lichen an der oberen Oberfläche des Materials 14, so ergibt sich das in Fig. 5 schematisch dargestellte Fehlersignal A6, das unterschiedliche Signalamplituden aufweist. Die zwischen Position 1 und im wesentlichen Position 3 befindlichen Be­ leuchtungsstrahlen 25 erfassen den Fehler IV von der Unter­ seite her, während die zwischen Position 2 und Position 4 befindlichen Beleuchtungsstrahlen 25 den Fehler von der Ober­ seite her feststellen. Somit ergibt sich im Bereich iv des Fehlersignals A6, der mit dem Ort x des Fehlers IV im Mate­ rial 14 entspricht, ein höheres Fehlersignal als im Bereich iv′, wo der Fehler nur noch von den zwischen Position 3 und Position 4 befindlichen Beleuchtungsstrahlen von oben her erfaßt wird. Die Länge des zweiten Abschnitts iv′ des Fehler­ signals A6 entspricht dabei dem Signalabstand d zwischen zwei Einzelfehlersignalen, wie sie bei kleinen Fehlern auf­ treten. Somit lassen sich große Oberflächenfehler sowohl an einem gestuften Fehlersignal, entsprechend dem Fehlersignal A6, als auch aufgrund der Länge d des zweiten Signalab­ schnitts als solche erkennen.

Erfindungsgemäß kann durch das Auftreten eines Fehlerdoppel­ impulses A1, A2 bzw. A3, A4 innerhalb des maximal möglichen Abstandes d auf einen Fehler oberhalb der unteren Oberfläche geschlossen werden. Die Feststellung des Doppelimpulses wird erhärtet durch das charakteristische Amplitudenverhältnis A1 zu A2 bzw. A3 zu A4.

Die Fehlerauswertung kann in einer an die Diodenzeilenkamera 16 angeschlossene Auswerteelektronik 50 (siehe Fig. 14 bis 16) erfindungsgemäß nach der oben angegebenen Formel (1) vor­ genommen werden, wobei durch eine einfache Rechenschaltung aus der Größe d und dem bekannten Winkel α (bzw. β) die Fehlerhöhe h bestimmt werden kann.

Mit der vergleichsweise einfachen Oberflächeninspektionsvor­ richtung können unter Umständen bei sehr großflächigen Feh­ lern und einem sehr geringen Abstand des Fehlers von der unteren Oberfläche Probleme auftreten. Um dem entgegenzuwir­ ken, kann zweckmäßig auch noch unter dem Material 14 eine Diodenzeilenkamera 16′ angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist.

In Fig. 6 ist ein Fehler V in einem relativ geringen Abstand h von der unteren Oberfläche des Materials 14 dargestellt. Die in Reflexion arbeitende Diodenzeilenkamera 16 erzeugt hierbei ein Fehlersignal A7, das möglicherweise nur eine geringe Abstufung aufweist, da die Unschärfeunterschiede relativ gering sein können. Die in Fig. 6 nicht dargestellte unterhalb des Materials 14 angeordnete, in Transmission arbeitende Diodenzeilenkamera 16′ erfaßt die durch das Material 14 hindurchgegangenen Beleuchtungsstrahlen 25′, wobei nur die zwischen den in Position 1 und Position 2 befindlichen Beleuchtungsstrahlen auf das Material 14 auftreffenden Beleuchtungsstrahlen 25 durch den Fehler V beeinflußt zur Diodenzeilenkamera 16 gelangen. In Position 3 ist ein derartiger Beleuchtungsstrahl 25 dargestellt, der den Fehler V erfaßt, bevor er zur Unterseite des Materials 14 gelangt. Die in Transmission arbeitende Diodenzeilen­ kamera 16 erfaßt somit ein Fehlersignal A′₇, das in Fig. 7 zusammen mit dem Fehlersignal A7 der Diodenzeilenkamera 16 dargestellt ist.

Die Breite b des Fehlersignals A′₇ der in Transmission arbeitenden Diodenzeilenkamera entspricht dabei im wesent­ lichen dem Fehlerdurchmesser entlang der Inspektionslinie.

Die Breite d′_V des Fehlersignals A7, das von der in Reflexion arbeitenden Diodenzeilenkamera 16 geliefert wird, entspricht der Summe aus dem Fehlerdurchmesser entlang der Inspektionslinie und der Länge zwischen den Austrittspunkten 3′ und 2′ der in Position 3 bzw. Position 2 befindlichen Beleuchtungsstrahlen 25, die dem Abstand des in Position 2 befindlichen, an der Unterseite des Materials 14 reflektier­ ten Beleuchtungsstrahls 25 in der jeweiligen Fehlerhöhe h.

Die Länge der Differenz der beiden Fehlersignale (d′_V-b) hängt also nur ab vom Einfallswinkel α (bzw. β) der Beleuch­ tungsstrahlen 25 und von der Fehlerhöhe h im Material 14.

Die Differenz (d′-b) wird 0, wenn der Fehler sich an der unteren Oberfläche des Materials 14 befindet, wenn also h=0 ist. In diesem Fall haben die Fehlersignale A7 und A7′ der beiden Diodenzeilenkameras 16, 16′ die gleiche Breite b. Die Differenz (d′-b) wird maximal, wenn sich der Fehler an der oberen Oberfläche des Materials 14 befindet, wenn also h=s ist. Das Maximum der Differenz hängt von der Dicke s des Materials ab.

Durch die elektronische Berechnung der Differenz (d′-b) in der Rechenschaltung 31 der Auswerteelektronik 30 kann nun neben der Fehlerbreite b in Richtung der Inspektionslinie auch die Fehlerhöhe h eindeutig bestimmt werden, und zwar nach der Formel:

d′-b = 2h · tanβ (2)

Dabei läßt sich β wiederum mittels des Brechungsgesetzes aus dem Einfallswinkel α berechnen.

Erfaßt die in Reflexion arbeitende Diodenzeilenkamera 16 ein Fehlerdoppelsignal, so entspricht der Ort x des ersten Teils des Fehlerdoppelsignals im wesentlichen dem Ort eines Fehler­ signals, das von der in Transmission arbeitenden Diodenzei­ lenkamera 16′ erfaßt ist. Damit ist auch beim Auftreten von Fehlerdoppelsignalen die Festlegung von d′-b auf ähnliche Weise eindeutig möglich.

Bei transparentem Material kann auch mit einer mit großer Schärfentiefe arbeitenden Diodenzeilenkamera untersucht werden, wenn gleichzeitig in Reflexion und Transmission gearbeitet wird.

Bei unscharfer Beobachtung wird ein Fehler, z.B. der Fehler II in Fig. 2, der als streuender und/oder absorbierender Feh­ ler angenommen, erscheint also dann, wenn er von dem in Posi­ tion 5 befindlichen Beleuchtungsstrahl 25 beleuchtet wird, was dem Beobachtungsort II′ entspricht, nur relativ wenig unscharf, während er bei einer Beleuchtung mit dem in Posi­ tion 3 befindlichen Beleuchtungsstrahl 25, was einem Beobach­ tungsort II′′ entspricht, deutlich unschärfer als vorher. Auf­ grund der mehr oder weniger scharfen Abbildung des Fehlers durch die Diodenzeilenkamera 16 ergibt sich eine Änderung in der Fehlersignalamplitude, aus der ebenfalls auf die Höhe des Fehlers innerhalb des zu untersuchenden Materials 14 ge­ schlossen werden kann. Mittels dieser Unschärfe bedingten Fehlersignal-Amplitudenänderungen läßt sich also ein Kriterium für die einander zuzuordnenden Fehlersignale finden.

Bei zu untersuchenden Materialien, die auf der Unterseite nahezu lichtundurchlässig verspiegelt sind, so daß mit einer zusätzlichen, in Transmission arbeitenden Diodenzeilenkamera nicht gearbeitet werden kann, um die Fehlerlagen eindeutig zu bestimmen, läßt sich für einen im Material vorliegenden großen Fehler, der z.B. als Fehler V in Fig. 6 dargestellt ist, das gestufte Fehlersignal erzeugen. Aus der Länge der Stufe läßt sich dann wiederum der Abstand d der beiden in unterschiedlichen Ebenen beobachteten Bildern des Fehlers ermitteln, um die Fehlerhöhe eindeutig zu bestimmen. Dabei liefert die Unschärfe bedingte Amplitudenänderung im Fehler­ signal ein weiteres Maß für die Höhe des Fehlers im Mate­ rial.

Ist das Verhältnis der beiden in einem Fehlersignal vorkom­ menden Signalamplituden gleich einem Maximalwert, so befin­ det sich der beobachtete Fehler an der oberen Oberfläche des Materials 14 und wird demzufolge einmal scharf und einmal völlig unscharf beobachtet. Tritt andererseits in einem unscharf beobachteten Fehlersignal keine Änderung der Fehler­ signalamplitude auf, so befindet sich der Fehler an der unte­ ren Oberfläche des Materials 14 und wird mit einer mittleren Unschärfe beobachtet.

Die in Fig. 8 gezeigte optische Fehlerinspektionsvorrichtung besitzt eine Lichtquelle 11, die über einen als Kondensor 12′ dienenden Hohlspiegelstreifen auf eine Blende 10 abgebil­ det wird. Die Blende 10 wird von einem weiteren Hohlspiegel 13 über einen Umlenkspiegel 26 und das Material 14 in ein Objektiv 15 einer Diodenzeilenkamera 16 abgebildet, wobei die Beleuchtungsstrahlen 25, die auf dem Material einen Beleuchtungsstreifen 17 bilden, vom Material 14 zum Objektiv 15 hin reflektiert werden.

Unterhalb des Materials 14 kann wiederum eine zweite, in Transmission arbeitende Diodenzeilenkamera 16′ vorgesehen sein.

Die von den einzelnen Beleuchtungsstrahlen 25 gebildete Be­ leuchtungsebene schließt mit einer Normalen 24 zur Material­ oberfläche einen Winkel α ein. Die Beleuchtungsstrahlen 25 sind somit in einer senkrecht zum Beleuchtungsstreifen 17 stehenden Ebene geneigt.

Das Objektiv 15 der Diodenzeilenkamera 16 bildet wiederum den Beleuchtungsstreifen 17 bzw. eine in dessen Bereich lie­ gende Inspektionslinie auf die Diodenzeile 19 der Diodenzei­ lenkamera 16 ab. Dabei ist die Diodenzeile 19 parallel zum Beleuchtungsstreifen 17 und senkrecht zur optischen Achse des Objektivs 15 angeordnet.

Die in Fig. 9 gezeigte Fehlerinspektionsvorrichtung weist eine lineare Lichtquelle 11 auf, die eine Blende 10 beleuch­ tet. Die Blende 10 wird von einem ersten Hohlspiegelstreifen 13′ nach Unendlich abgebildet, wobei der Beleuchtungsstrah­ lengang zwischen der Blende 10 und dem ersten Hohlspiegel­ streifen 13 durch zwei Umlenkspiegel 27, 28 aufgefaltet ist.

Die von dem ersten Hohlspiegelstreifen 13′ kommenden zuein­ ander parallelen Beleuchtungsstrahlen 25 treffen in einem Beleuchtungsstreifen 17 auf das zu inspizierende Material 14 auf und werden von diesem auf einen zweiten Hohlspiegelstrei­ fen 13′′ reflektiert, der die Blende 10 über einen weiteren Umlenkspiegel 28′ in ein Objektiv 15 einer Diodenzeilen­ kamera 16 abbildet. Die Diodenzeilenkamera ist wiederum so angeordnet, daß ihr Objektiv den Beleuchtungsstreifen 17 auf die Diodenzeile 19 abbildet, die senkrecht zur optischen Achse des Objektivs 15 steht.

Die Funktion der in Fig. 8 oder 9 dargestellten Fehlerinspek­ tionsvorrichtung wird anhand der Fig. 10 und 11 näher erläu­ tert.

Wie Fig. 10 zeigt, treffen die Beleuchtungsstrahlen 25 unter einem Winkel α auf die Oberseite des Materials 14 auf und bilden dort einen Beleuchtungsstreifen 17, der senkrecht zur Vorschubsrichtung F des Materials 14 eine Breite B besitzt, die so gewählt ist, daß eine vom Objektiv 15 auf die Dioden­ zeile 19 abgebildete Inspektionslinie 29 auf der Oberseite des Materials 14 von einem Teil der Beleuchtungsstrahlen 25 im Auflicht, also von oben, und von einem anderen Teil der Beleuchtungsstrahlen 25 im Durchlicht, also von unten, be­ leuchtet ist. Die Breite B_I der Inspektionslinie 29 wird dabei durch die Größe der Dioden der Diodenzeile 19 und den Abbildungsmaßstab des Objektivs 15 der Diodenzeilenkamera 16 bestimmt.

Erreicht ein Fehler, der z.B. an der Oberseite des Materials 14 vorliegen kann und eine streuende und/oder absorbierende Charakteristik aufweist, die Position I1 in Fig. 10, so wird der Fehler von dem Teil der Beleuchtungsstrahlen 25 erfaßt, die den Inspektionsstreifen 29 von unten her beleuchten. Da­ mit erfaßt die Diodenzeilenkamera den Fehler in zeitlich auf­ einanderfolgenden Schritten, in denen die Diodenzeile 19 je­ weils ausgelesen wird. Dies ist in Fig. 11 durch die Fehler­ signalverteilung A₁ dargestellt.

Erreicht der Fehler die Position I2, so werden die den Inspektionsstreifen beleuchtenden Beleuchtungsstrahlen 25 durch ihn nicht beeinflußt, so daß die Diodenzeilenkamera 16 kein Fehlersignal erfaßt.

Sobald der Fehler die Position I3 erreicht hat, in der der Fehler unmittelbar unter dem Inspektionsstreifen 29 liegt, wird sowohl der den Inspektionsstreifen 29 von vorne als auch der diesen von hinten beleuchtende Beleuchtungsstrahl 25 durch den Fehler beeinflußt, wodurch sich ein Fehler­ signal A2 mit höherer Amplitude ergibt, wie in Fig. 11 darge­ stellt.

Die Bestimmung der Höhe des Fehlers im Material 14 erfolgt wiederum wie oben beschrieben.

Wird bei den anhand von Fig. 8 und 9 beschriebenen Fehler­ inspektionsvorrichtungen mit einer Diodenzeilenkamera 16 gearbeitet, die eine große Schärfentiefe aufweist, so wird der Fehler beide Male scharf erfaßt, so daß das Amplituden­ verhältnis der beiden Teile des Fehlerdoppelsignals nur durch die unterschiedliche Beeinflussung der Beleuchtungs­ strahlen 25 in den Positionen I1 und I3 bestimmt ist. Wird jedoch eine Diodenzeilenkamera 16 mit geringer Tiefenschärfe verwendet, so wird der erste Teil A1 des Fehlerdoppelimpul­ ses zusätzlich durch die unscharfe Beobachtung mit der Diodenzeilenkamera 16 in seiner Amplitude verringert. Auch hierbei erfolgt die Auswertung wie oben beschrieben.

Anstelle des beschriebenen Beleuchtungsstreifens 17 mit rela­ tiv großer Breite kann auch ein Beleuchtungsstreifen verwen­ det werden, der eine relativ schmale Breite B′ aufweist, die im wesentlichen gleich der Breite BI des Inspektionsstrei­ fens ist. In diesem Fall muß der Beleuchtungsstreifen 17 so parallel zum Inspektionsstreifen 29 entgegen der Vorschub­ richtung F des Materials 14 versetzt sein, daß das in das Material hineingebrochene und an der Unterseite reflektierte Licht den Inspektionsstreifen 29 von hinten beleuchtet. Bei einer derartigen Anordnung treten Änderungen in der Fehler­ signalamplitude eines Doppelfehlersignals nur bei unscharfer Beobachtung, also bei Beobachtung mit großer Apertur, auf.

Obwohl die Erfindung in bezug auf eine Fehlerinspektion mit einer Diodenzeilenkamera beschrieben wurde, kann auch eine Matrixkamera verwendet werden, mit der eine Inspektionsflä­ che auf dem zu inspizierenden Material 14 erfaßt werden kann. Anstelle eines Beleuchtungsstreifens muß dann ein ent­ sprechender Beleuchtungsbereich ausgeleuchtet werden.

Wird eine Matrixkamera bei der erfindungsgemäßen Fehlerin­ spektionsvorrichtung verwendet, so muß bei der Auswertung berücksichtigt werden, daß eine Signalverdoppelung oder -ver­ breiterung nur in der Richtung auftreten kann, die durch die zueinander parallelen Schnittgeraden der Einfallsebenen der einzelnen Beleuchtungsstrahlen 25 mit der Materialebene ge­ geben ist. Hierbei muß stets die Photoempfängermatrix so gegen die optische Achse des Objektivs geneigt sein, daß die Ebene der Photoempfängermatrix, die Mittelebene des Objek­ tivs und die Ebene der Materialoberfläche sich in einer Geraden schneiden.

Fig. 12 zeigt rein schematisch die Anwendung der Erfindung bei einer Fehlerinspektionsvorrichtung, die für ein trans­ parentes Material 14 gedacht ist, auf dessen Unterseite ein Beugungsgitter 32 vorgesehen ist.

Die von einer in Fig. 12 nicht dargestellten Beleuchtungsan­ ordnung erzeugten Beleuchtungsstrahlen bilden einen zur Zei­ chenebene parallelen Beleuchtungsstreifen 17, der quer zur Vorschubrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) des Materials 14 verläuft.

Die im wesentlichen senkrecht auf das Material 14 auftreffen­ den Beleuchtungsstrahlen 25 werden an der Unterseite des Materials 14 reflektiert und gleichzeitig vom Beugungsgitter 32 so gebeugt, daß die an der Unterseite reflektierten Be­ leuchtungsstrahlen im Material 14 mit den einfallenden Be­ leuchtungsstrahlen einen Winkel γ einschließen.

Die Diodenzeilenkamera 16 ist nun so angeordnet, daß sie nur das in eine Beugungsordnung, z.B. in die erste Beugungsord­ nung gebeugte Licht empfängt. Dabei ist wiederum darauf zu achten, daß sich die Verlängerung der Diodenzeile 19 mit der Verlängerung des Beleuchtungsstreifens 17 in einem Punkt schneidet, der in der Ebene des Objektivs 15 liegt.

Wie Fig. 12 zu entnehmen ist, wird ein Fehler I, der sich z.B. in der Höhe h nahe der Oberseite des Materials 14 be­ findet, sowohl von dem in Position 1 befindlichen als auch von dem in Position 2 befindlichen Beleuchtungsstrahl 25 er­ faßt, so daß die Diodenzeilenkamera 16 das in Fig. 13 sche­ matisch dargestellte Video-Fehlersignal liefert.

Da die Diodenzeilenkamera 16 nur zurückgebeugtes Licht empfängt, erscheinen beide Fehlersignale im Videosignal mit gleicher Amplitude. Auch die Breite der beiden Fehlersignale ist nahezu gleich, sie entspricht dabei im wesentlichen dem Durchmesser des Fehlers entlang der Inspektionslinie bzw. des Beleuchtungsstreifens 17.

Der Abstand d der beiden Fehlersignale, also der Abstand der Fehlersignalmaxima hängt nur vom Beugungswinkel γ und von der Fehlerhöhe h im Material 14 ab. Für den Winkel γ gilt dabei die Gleichung

a · sinγ = m · λ (3)

Darin bedeutet m die Nummer der empfangenen Beugungsordnung, λ die Wellenlänge des verwendeten Lichts und a den Gitterab­ stand.

Aus dem Abstand d der Fehlersignale A1, A2 in Fig. 13 läßt sich die Fehlerhöhe nach der folgenden Formel berechnen:

d = h · tanγ (4)

Der in in Fig. 12 und 13 dargestellte Abstand d führt zu einem Maximum für h=s. Dieser Abstand d wird zu 0 für h=0, also für Fehler, die an der Unterseite des Materials 14 vor­ liegen.

Die Feststellung des Fehlerdoppelsignals ist hier besonders deutlich durch die gleichen Amplituden beider Einzelsignale, durch die gemeinsame Fehlersignalbreite b und durch das Auf­ treten des Fehlerdoppelsignals innerhalb eines maximalen Ab­ standes, der durch die Dicke s des Materials 14 und den Beu­ gungswinkel γ gegeben ist.

Aus dem Abstand d kann auf die Höhe h des Fehlers über der unteren Oberfläche des Materials 14 geschlossen werden.

Da der Beugungswinkel γ außer vom Gitterabstand a auch von der Wellenlänge λ des verwendeten Lichts abhängt, ist es zweckmäßig, für die anhand von Fig. 12 beschriebene Fehler­ inspektionsvorrichtung als Lichtquelle eine Halogenlampe zu verwenden, aus deren Spektrum eine für die Fehlerinspektion vorgesehene Wellenlänge mittels eines Filters herausgefil­ tert wird, das z.B. vor dem Objektiv 15 der Diodenzeilen­ kamera 16 angeordnet ist.

Es kann jedoch auch jede andere geeignete monochromatische Beleuchtungsanordnung verwendet werden, z.B. kann die Blende 12 mittels eines Monochromators oder eines entsprechend auf­ geweiteten Laserstrahls beleuchtet werden.

Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild für die Auswertung der von der Reflexion arbeitenden Diodenzeilenkamera 16 nach Fig. 1 abgegebenen elektrischen Signale in einer Auswerteelektronik 50, die an die Ausleseschaltung 20 der Diodenzeilenkamera 16 angeschlossen ist.

Die Ausleseschaltung 20 ist über einen Hochpaß 28 zur Extrak­ tion von Fehlerimpulsen und zur Datenreduktion an einen nor­ malen Video-Auswerteausgang 29 angeschlossen. Der Ausgang des Hochpaßfilters 28 liegt außerdem an einem Bandpaßfilter 30, dessen Frequenzumfang auf die größte zugelassene Fre­ quenz abgestimmt ist, die einem kürzesten Fehlersignal ent­ spricht, das durch die Breite der Dioden der Diodenzeile 19 und durch die Auslesegeschwindigkeit der in der Diodenzeile 19 erfaßten Signale gegeben ist. Das Bandpaßfilter 30 be­ stimmt weiter die kleinste zugelassene Frequenz, die einem möglichen Doppelsignal mit größtmöglichen Signal- bzw. Impulsabstand entspricht. Außerdem besorgt das Bandpaßfilter 30 eine weitere Datenreduktion.

Dem Bandpaßfilter 30 folgt eine erste Auswertestufe 31, die der Bestimmung der Impulsamplituden sowie der Kontrolle der Amplitudenverhältnisse aufeinanderfolgender Impulse zwecks Datenreduktion dient. Weiter erfolgt hier die Bestimmung der Zählabstände von Doppelimpulsen mit Hilfe eines DA-Impulses (line clock) und des internen Rechentaktes. Die Zählabstände der Doppelimpulse entsprechen dabei den Ortsabständen auf der Inspektionslinie bzw. in der Diodenzeile.

Der DA-Impuls wird beispielsweise von der Ausleseelektronik 20 zu Beginn jedes Auslesens des Inhalts der Diodenzeile er­ zeugt. Es handelt sich hier also um das Startsignal für eine interne Zählung der von den einzelnen Photoempfängern oder Pixeln einer Diodenzeile, z.B. einer CCD-Zeile, gelieferten Signale. Durch die Zählung der Pixel kann also die Lage der­ jenigen Pixel bestimmt werden, deren Fehlersignalamplituden einen Schwellenwert überschreiten, so daß auf diese Weise eine Bestimmung der Fehlerlage erfolgt.

Außerdem erfolgt in der ersten Auswertestufe die Bestimmung von d nach einer Tabelle programmierter, endlich vieler sinnvoller d-Werte.

Der Ausgang der ersten Auswertestufe 31 wird einer zweiten Auswertestufe 32 zugeführt, in welcher entschieden wird, ob D kleiner oder gleich D_max ist. Im Falle, daß diese Beziehung verneint wird, erfolgt die Videoauswertung zweier Einzelimpulse am Ausgang 34a. Wird die Beziehung bejaht, bedeutet dies, daß ein Doppelimpuls vorliegt. Ein entspre­ chendes JA-Signal wird an eine Zuordnungsstufe 33 gegeben, in der die Zuordnung des h-Wertes zu dem d-Wert nach Tabelle erfolgt. Die Zuordnungsstufe 33 stellt eine dritte Auswerte­ stufe dar. Am Ausgang 34 wird der h-Wert für die Fehler- Klassifikation ausgewertet.

Die Auswerteelektronik 50 besteht also im wesentlichen aus den drei hintereinandergeschalteten Auswertestufen 31, 32, 33.

Fig. 15 zeigt eine Auswerteschaltung 50 für eine Ausführungs­ form der Erfindung, bei der sowohl eine in Reflexion als auch eine in Transmission arbeitende Diodenzeilenkamera 16 bzw. 16′ verwendet wird. Die Ausleseschaltung 20 der in Reflexion arbeitenden und die Ausleseschaltung 20′ der in Transmission arbeitenden Diodenzeilenkamera 16, 16′ sind nach Fig. 15 jeweils an ein Hochpaßfilter 35, 36 angeschlos­ sen, die an eine normale Videoauswertung 37, 38 angelegt sind. Weiter sind die Ausgänge der Hochpaßfilter 35, 36 an Bandpaßfilter 39, 40 angelegt.

Die Hochpaßfilter 35, 36 dienen der Extraktion von Fehler­ impulsen und der Datenreduktion. In den Bandpaßfiltern 39, 40 entspricht die größte zugelassene Frequenz einem kürzesten Fehlersignal, also einem von einer einzelnen Diode einer Diodenzeile 19 erzeugten Fehlersignal, und die kleinste zugelassene Frequenz dem längsten Fehlersignal, für das eine h-Bestimmung sinnvoll ist. Auf diese Weise wird die Anzahl der weitergeleiteten Daten erheblich reduziert.

Die Ausgänge der Bandpaßfilter 39, 40 sind an eine erste Auswertestufe 41 angelegt, der auch ein DA-Impuls zur Fest­ legung des Beginns jedes Auslesezyklus aus der Diodenzeile 19 zugeführt ist (line clock). In der ersten Auswertestufe erfolgt der Vergleich der Fehlerimpulse beider Empfänger und die Bestimmung der Größe (d′-b), wobei vom Auftreten zähl­ gleicher, also von demselben Ort zugeordneten Fehlerimpuls­ anfängen ausgegangen wird. Die Feststellung der Zählwerte der Impulsanfänge erfolgt mittels Amplitudenschwellen.

Sind zwei zählgleiche Impulsanfänge in den von den Auswerte­ elektroniken 20, 20′ aus den Diodenzeilen 19, 19′ ausgelese­ nen Signalen gefunden worden, so werden im Signal von der Diodenzeile 19 alle Fehlerereignisse bis zum nächsten zähl­ gleichen Impulsanfang als ein Fehlersignal betrachtet. Daraus wird dann der Wert (d′-b) gebildet.

Der Ausgang der ersten Auswertestufe 41 wird an eine zweite Auswertestufe 42 angelegt, in der die Zuordnung von h-Werten zu (d′-b)-Werten nach Tabelle erfolgt.

Am Ausgang der zweiten Auswertestufe 42 erfolgt die Berück­ sichtigung des h-Wertes für die Fehler-Klassifikation.

Das Ausgangssignal der Ausführungsform nach Fig. 10 kann mittels eines Blockschaltbildes nach Fig. 16 ausgewertet werden.

Das Ausgangssignal der Ausleseschaltung 20 wird über ein rekursives Filter 43 zum einen der normalen Videoauswertung 44 und zum anderen einem Längskorrelator 45 mit Bandpaß­ charakter zugeführt, dem auch der DA-Impuls zur Festlegung des Beginns jedes Auslesezyklus zugeführt ist (line clock). Der Längskorrelator registriert und korreliert Fehlerimpul­ se, die bei nacheinander erfolgtem Auslesen, was nacheinan­ der erfolgten Abtastungen entspricht, mit demselben Zählwert bzw. zum selben Zeitpunkt während des Auslesens bzw. der Abtastung auftreten, die also von denselben Pixeln der CCD-Zeile erzeugt werden, also Fehlersignale von Defekten oder Fehlern in Materialvorschubrichtung. Die größte zugelassene Frequenz entspricht einem Fehlersignal während eines Auslesens. Die kleinste zugelassene Frequenz des Längskorrelators entspricht der Abtastlinienzahl eines möglichen Doppelsignals mit größtmöglichem Impulsabstand. Die Datenmenge wird durch den Längskorrelator 45 mit Bandpaß­ charakter wesentlich reduziert.

An den Längskorrelator 45 ist eine erste Auswertestufe 46 angeschlossen, in der mögliche Doppelimpulse erkannt und extrahiert werden. Es erfolgt die Bestimmung der Amplituden und die Kontrolle des Amplitudenverhältnisses. Die Bestim­ mung von d erfolgt nach Tabelle. Es erfolgt eine Entschei­ dung, ob die Beziehung d d_max erfüllt ist oder nicht. Ist die Bedingung nicht erfüllt, so erscheint an einem Ausgang 47 ein Signal, welches die Videoauswertung zweier Ein­ zelimpulse auslöst.

Ist die Bedingung erfüllt, so wird über einen Ausgang 48 ein JA-Signal abgegeben, und in einer zweiten Auswertestufe 49 erfolgt die Zuordnung von h-Werten zu d-Werten nach Tabelle.

Am Ausgang 50 der zweiten Auswertestufe erfolgt die Berück­ sichtigung des h-Wertes für die Fehler-Klassifikation.

Die Auswertestufen 46, 49 bilden zusammen die Auswerteelek­ tronik 50.

Claims (22)

1. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung zur Erkennung von in einem vorzugsweise ebenen transparenten Platten- oder Blattmaterial endlicher Dicke vorhandenen Fehlstellen und von deren Lage zwischen den beiden Oberflächen, mit einer Lichtquelle, mit einer Beleuchtungsoptik, die das von der Lichtquelle kommende Licht auf einen zu beleuchtenden Be­ reich auf dem zu untersuchenden Material lenkt, wobei die einzelnen Beleuchtungsstrahlen mit der normalen zur Materialoberfläche einen von 0° verschiedenen Einfalls­ winkel einschließen, sowie mit einer Lichtempfangsanord­ nung, die von einem Inspektionsbereich ausgehende, reflek­ tierte Beleuchtungsstrahlen über eine Optik auf eine Photoempfangsanordnung wirft, die dem empfangenen Licht entsprechende elektrische Signale, von denen jedes einer Stelle auf dem zu untersuchenden Material zugeordnet ist, an eine elektronische Auswerteschaltung liefert, in der diese Signale in bezug auf die Signalhöhe, -breite und -abstände der Fehlerimpulse unter Berücksichtigung des Einfallswinkels ausgewertet werden, um die Fehlerhöhe im Material zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik (13) eine von der Lichtquelle (11) stationär beleuchtete Beleuchtungspupille (10) über das zu untersuchende Material (14) in ein Objektiv (15) einer Photoempfängerkamera (16) abbildet, auf deren Photo­ empfängeranordnung (19) der Inspektionsbereich abgebildet ist, und daß der Beleuchtungsbereich (17) so gegen den Inspektionsbereich in Richtung einer Schnittgeraden von Einfallsebene und Materialoberfläche versetzt angeordnet ist, daß zumindest die an der Unterseite des Materials reflektierten Beleuchtungsstrahlen den Inspektionsbereich beleuchten.

2. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (15) der Photoempfängerkamera (16) eine große Beobachtungsapertur aufweist, so daß die Abbildung des auf der Oberseite des Materials (14) liegenden Inspek­ tionsbereichs mit kleiner Schärfentiefe erfolgt.

3. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsapertur der Beleuchtungsoptik (13) sehr viel kleiner als die Beobachtungsapertur des Objek­ tivs (15) der Photoempfängerkamera (16) ist.

4. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungspupille (10) im Brennpunkt eines ersten Beleuchtungsobjektivs (13′) angeordnet ist und daß die von dem Beleuchtungsbereich (17) ausgehenden, paral­ lelen Beleuchtungsstrahlen von einem in Lichtrichtung hinter dem Beleuchtungsbereich (17) angeordneten zweiten Beleuchtungsobjektiv (13′′) in das Objektiv (15) der Photo­ empfängerkamera (16) fokussiert sind, um eine telezentri­ sche Beleuchtung zu erhalten.

5. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Beleuchtungsobjektive (13′, 13′′) die gleiche Brennweite aufweisen.

6. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Beleuchtungsobjektive Hohlspiegel (13; 13′, 13′′) sind.

7. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoempfängeranordnung (19) so gegen die opti­ sche Achse (22) des Objektivs (15) der Photoempfänger­ kamera (16) geneigt ist, daß sich die Ebene der Photo­ empfängeranordnung (19), die Mittelebene (23) des Objek­ tivs (15) und die durch die Oberseite des Materials (14) gegebene Ebene in einer Geraden schneiden.

8. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Photoempfängerkamera eine Diodenzeilenkamera (16) dient, auf deren Diodenzeile eine den Inspektionsbereich bildende Inspektionslinie abgebildet ist, daß die Inspek­ tionslinie quer zu einer Vorschubsrichtung (F) des zu untersuchenden Materials (14) angeordnet ist und daß der gegen die Inspektionslinie versetzte Beleuchtungsbereich (17) streifenförmig ist.

9. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfallsebene des Mittenstrahls (18) des Beleuch­ tungsstrahlenbündels parallel zur Inspektionslinie ange­ ordnet ist.

10. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfallsebene des Mittenstrahls (18) des Beleuch­ tungsstrahlenbündels im wesentlichen senkrecht zur In­ spektionslinie bzw. zum Beleuchtungsstreifen (17) ange­ ordnet ist.

11. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Beleuchtungsstreifens (17) im wesent­ lichen gleich der Breite der Inspektionslinie ist.

12. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Beleuchtungsstreifens (17) zumindest gleich der Summe der Breite der Inspektionslinie und der Größe des Versatzes des Beleuchtungsstreifens (17) gegen­ über der Inspektionslinie ist und daß der Beleuchtungs­ streifen (17) so zur Inspektionslinie angeordnet ist, daß die Inspektionslinie sowohl von den an der Untersei­ te des Materials (14) reflektierten als auch von den auf die Oberseite des Materials (14) auftreffenden Beleuch­ tungsstrahlen beleuchtet wird.

13. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel (α) zwischen 15° und 60°, vorzugsweise zwischen 30° und 50°, insbesondere 40° beträgt.

14. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung zur Erkennung von in einem vorzugsweise ebenen transparenten Platten- oder Blattmaterial endlicher Dicke vorhandenen Fehlstellen und von deren Lage zwischen den beiden Oberflächen, wo­ bei das Material auf der Unterseite ein Beugungsgitter trägt, mit einer Lichtquelle, mit einer Beleuchtungsop­ tik, die das von der Lichtquelle kommende Licht auf ei­ nen zu beleuchtenden Bereich auf dem zu untersuchenden Material lenkt, sowie mit einer Lichtempfangsanordnung, die an der Unterseite des zu untersuchenden Materials reflektierte und in Richtung der ersten und/oder zweiten Beugungsanordnung gebeugte Beleuchtungsstrahlen, die von einem Inspektionsbereich ausgehen, über eine Optik auf eine Photoempfangsanordnung wirft, die dem empfangenen Licht entsprechende elektrische Signale, von denen jedes einer Stelle auf dem zu untersuchenden Material zugeord­ net ist, an eine elektronische Auswerteschaltung lie­ fert, in der diese Signale in bezug auf die Signalhöhe, -breite und -abstände der Fehlerimpulse unter Berücksich­ tigung des Beugungswinkels ausgewertet werden, um die Fehlerhöhe im Material zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik eine von der Lichtquelle sta­ tionär beleuchtete Beleuchtungspupille über das zu unter­ suchende Material (14) in ein Objektiv (15) einer Photo­ empfängerkamera (16) abbildet, auf deren Photoempfänger­ anordnung (19) der Inspektionsbereich abgebildet ist, und daß der Beleuchtungsbereich (17) so gegen den Inspek­ tionsbereich in Beugungsrichtung versetzt angeordnet ist, daß die an der Unterseite des Materials reflektier­ ten und gebeugten Beleuchtungsstrahlen den Inspektions­ bereich beleuchten.

15. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (15) der Photoempfängerkamera (16) eine große Beleuchtungsapertur aufweist, so daß die Abbildung des auf der Oberseite des Materials (14) liegenden In­ spektionsbereichs mit kleiner Schärfentiefe erfolgt, wo­ bei vorzugsweise die Beleuchtungsapertur der Beleuch­ tungsoptik sehr viel kleiner als die Beobachtungsapertur des Objektivs (15) der Photoempfängerkamera (16) ist.

16. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet; daß die Beleuchtungsoptik so ausgebildet ist, daß sie eine telezentrische Beleuchtung bewirkt.

17. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoempfängeranordnung (19) so gegen die optische Achse (22) des Objektivs (15) geneigt ist, daß sich die Ebene der Photoempfängeranordnung (19), die Mittelebene des Objektivs (15) und die durch die Mate­ rialoberseite gegebene Ebene in einer Geraden schneiden.

18. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Photoempfängerkamera eine Diodenzeilenkamera (16) vorgesehen ist, deren Diodenzeile (19) so gegen die optische Achse (22) des Objektivs (15) der Diodenzeilen­ kamera (16) geneigt ist, daß sich die in Verlängerung der Diodenzeile (19) erstreckende Gerade mit einer den streifenförmig ausgebildeten Beleuchtungsbereich verlän­ gernden Gerade in einem Punkt schneidet, der in der Mit­ telebene (23) des Objektivs (15) der Diodenzeilenkamera (16) liegt.

19. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Inspektionslinie bzw. der dazu parallele Beleuch­ tungsstreifen (17) in Beugungsrichtung angeordnet ist.

20. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die die Beleuchtungspupille bildende Blende (10) von einer monochromatischen Lichtquelle (11) beleuchtet ist.

21. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (11) von einer Halogenlampe gebildet ist, der ein optisches Farbfilter zugeordnet ist.

22. Optische Fehlerinspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Objektiv (15) der Photoempfängerkamera (16) ein optisches Farbfilter (60) angeordnet ist.