DE2428123A1

DE2428123A1 - Anordnung zum nachweisen von fehlstellen mittels abtastung durch einen laserstrahl

Info

Publication number: DE2428123A1
Application number: DE19742428123
Authority: DE
Inventors: Monty Monroe Merlen; Peter Hill Nichols
Original assignee: Intec Corp
Current assignee: Intec Corp
Priority date: 1974-03-08
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1975-09-18
Also published as: SE409145B; NL7502757A; FR2263507A1; FR2263507B1; GB1473920A; CA1027203A; DE2428123C2; US3900265A; JPS5534897B2; JPS50120889A; SE7502591L

Description

Anordnung zum nachweisen von Fehlstellen mittels Abtastung durch einen Laserstrahl

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem Laser und einer Abtasteinrichtung zum Nachweisen von Fehlstellen und betrifft insbesondere eine derartige Anordnung mit verbesserten optischen Einrichtungen zum Abbilden eines Laserstrahls auf einem zugehörigen Detektor und zum Verringern des Einflusses der.Umgebungsbeleuchtung. Bei dieser Anordnung wird mit einer aktiven Abtastung von der Mitte zur Seite gearbeitet, um ein vollständiges Überstreichen der Oberfläche eines zu prüfenden Materials zu gewährleisten, wodurch die Gewinnung von Informationen über die Jeweilige Lage des Abtaststrahls vereinfacht wird. Zu dieser Anordnung zum Nachweisen von Fehlstellen gehört eine Einrichtung, die es ermöglicht, zu verhindern, daß beim Auftreten einer einzigen Fehlstelle das Vorhandensein mehrerer Fehlstellen angezeigt wird, und zwar ohne Rücksicht

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darauf, ob die Fehlstelle der Mitte des Abtastbereichs benachbart ist, wo sich der Strahl schnell bewegt, oder ob sie dem Rand des Abtastbereichs benachbart 'ist, wo sich der Strahl langsamer bewegt.

In der U.S.A.-Patentschrift 3 781 531 ist eine Laserstrahlabtastanordnung zum Nachweisen von Fehlstellen an der Oberfläche eines Materials beschrieben, bei dem es sich um sich kontinuierlich bewegende Materialhahnen oder aber um verschiedene einzelne Teile oder Stücke aus ähnlichen oder unterschiedlichen Materialien handeln kann. Bei dieser bekannten Anordnung überstreicht der Laserstrahl wiederholt die Oberfläche des zu prüfenden Materials, und je nach den Eigenschaften des zu untersuchenden Materials wird Licht von dem Material zurückgeworfen oder durchgelassen. Das durchgelassene oder zurückgeworfene Licht wird durch einen Photomultiplikatordetektor empfangen. In Jedem Augenblick während des Abtastvorgangs variiert das Ausgangssignal des Photomultiplikators bzw. des Photoelektronenvervielfachers in Abhängigkeit von dem Reflexionsvermögen, der Durchlässigkeit oder den Streuungseigenschaften des Punktes oder Flecks, der von dem Laserstrahl getroffen wird. Die Abweichungen von den normalen Änderungen des Lichtes, das von dem zu untersuchenden Material ausgeht, bieten die Möglichkeit, gegebenenfalls das Vorhandensein von Materialfehlern anzuzeigen. Hierbei ist es wichtig, die Winkelbeziehungen zwischen dem auftreffenden, die Abtastung bewirkenden Laserstrahl auf der Oberfläche des abzutastenden Materials und dem Licht, das von der Oberfläche zurückgeworfen, durchgelassen oder gestreut und auf der Photomultiplikatorröhre abgebildet wird, genau zu steuern und zu regeln. Ferner ist es erwünscht, das Bildfeld des Photomultiplikators gegenüber der Materialfläche, die durch den Laserstrahl überstrichen wird, zu beschränken, um. die Menge des aus der Umgebung aufgenommenen Lichtes möglichst klein zu halten und gleichzeitig bei dem Fehlersignal einen möglichst großen Kontrast zu erzielen, ohne daß es erforderlich ist, Lichtabschirmungen in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des

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zu prüfenden Materials anzuordnen. Mit diesen Problemen hat sich jedoch die eingangs genanten U.S.A.-Patentschrift nicht beschäftigt.

Gemäß der 'genannten U.S.A.-Patentschrift wird die Abtastung dadurch bewirkt, daß der Laserstrahl gegenüber dem sich bewegenden Material mit Hilfe eines Spiegels hin- und herbewegt wird, der an einem entsprechend einer Sinusfunktion gesteuerten Galvanometer befestigt ist. Nutzbare Abtastinformationen werden hierbei während der aktiven Abtastabschnitte bei jedem Abtastintervall gewonnen, das einer Abtastung von einer Seite her, z.B. von der äußersten linken Seite her, entspricht, Während der RücklaufIntervalle, d.h. während des Abtastens von rechts nach links, werden die Abtastinformationen unberücksichtigt gelassen. Die Phase des Galvanometerantriebssignals dient dazu, anzuzeigen, wann eine aktive Abtastung durchgeführt wird, und wann die nachgewiesenenen Fehlersignale verarbeitet werden sollen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß kleine Änderungen bezüglich der Charakteristik des Galvanometers oder der Antriebsfrequenz zu Fehlern führen, und daß die Winkelstellung des Galvanometerspiegels der Antriebsspannung nicht genau folgt. Vielmehr eilt die 'Winkelstellung nach, und das Ausmaß der Nacheilung oder Verzögerung ist eine Funktion der Eigenschaften des benutzten Galvanometers, der Antriebsfrequenz, der Temperatur, der Schmierung usw. Zwar könnte man verschiedene· mechanische und elektrische Kompensationsverfahren anwenden, um hier Abhilfe zu schaffen, doch hat es sich gezeigt, daß es erwünscht ist, eine mit höherer Genauigkeit arbeitende Einrichtung zum Anzeigen der Lage des Abtaststrahls zur Verfügung zu haben.

Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich beim Quantisieren der Fehlstellen; diese Schwierigkeit ist auf die Änderung der Abtastgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage des Laserstrahls während seiner Bewegung über das zu untersuchende Material hinweg zurückzuführen. Da es in bestimmten Anwendungsfällen erwünscht ist, die" einzelnen auf der Oberfläche des Materials vorhandenen

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Fehler zu zählen und gleichzeitig zu verhindern, daß ein und derselbe Fehler "bei einer wiederholten Abtastung zur Anzeige mehrerer Fehler führt, muß die elektronische Verarbeitung von ein und derselben Fehlstelle kommenden Signalen angepaßt sein, die bei den aufeinander folgenden Abtastvorgängen etwas gegeneinander versetzt sind. Zusätzlich zu langgestreckten, schräg verlaufenden Fehlstellen kann eine solche Verlagerung durch Unregelmäßigkeiten bei der Abtastung oder andere Anomalien der Anordnung hervorgerufen werden. Gemäß der genannten U.B.A.-Patentschrift wird ein festes, zur zeitlichen Steuerung dienendes Steuersignal erzeugt, das der nachgewiesenen Fehlstelle voraus- und nacheilt, und wenn dieses Signal bei aufeinander folgenden Abtastvorgängen innerhalb der gleichen ßteuersignalperiode erscheint, wird die betreffende Fehlstelle nicht erneut gezählt. Jedoch ist die zeitabhängige Steuerung des festen Steuersignals in der Mitte die gleiche wie an den Bändern der Abtastzone, und das Problem der Änderung der Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls bei seiner Bewegung von der Mitte zu einer Seite bleibt unberücksichtig. Wenn ein Zeitsteuersignal entsprechend einem festen Intervall in der Mitte der Abtastzone so festgelegt wird, daß ein fester Betrag der Verlagerung der Fehlstelle angenommen wird, kann das gleiche Steuersignal dann, wenn es zum einen oder anderen Rand gelangt, nur eine kleinere Verlagerung annehmen bzw. berücksichtigen. Wenn man umgekehrt das Zeitsteuersignal so einstellt, daß ein bestimmter Betrag der Bewegung einer Fehlstelle auf beiden Seiten angenommen wird, und wenn das gleiche Steuersignal in der Mitte des Abtastbereichs benutzt wird, kann das Signal eine solche Breite haben, daß eine benachbarte Fehlstelle, die durch einen erheblichen Abstand von einer vorausgehenden Fehlstelle getrennt ist, innerhalb des Steuersignalintervalls auftreten, so daß diese Fehlstelle nicht nachgewiesen wird. Daher würde es erwünscht sein, zum Nachweisen von Fehlstellen Steuersignale von unterschiedlicher Dauer zur Verfügung zu haben, die in der Mitte des Abtastbereichs eine kürzere Dauer und an den Bändern des Abtastbereichs eine längere

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Dauer haben.

Um weiter sicherzustellen, daß ein und dieselbe Fehlstelle nicht wiederholt gezählt wird, würde es erwünscht sein, für mehrere Abtastvorgänge eine Fehlstellen-Quantisierungseinrichtung in Form eines Speichers zur Verfügung zu haben,' die so ausgebildet ist, daß der zuerst aufgetretene Fehler innerhalb mehrerer Abtastlinien verschwindet, bevor ein neuer Fehler, der die gleiche Lage einnimmt, wieder gezählt wird. Ferner würde es erwünscht sein, sicherzustellen, daß die zuerst aufgetretene Fehlstelle nicht deshalb verschwindet, weil der Strahl eine Zitterbewegung ausführt, oder weil bei der Anordnung eine andere Anomalie auftritt, die bewirken könnte, daß die gleiche Fehlstelle bei nachfolgenden Abtastungen zu einem Signal mit einer kleineren Amplitude führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laserstrahl-Abtastanordnung zum Nachweisen von Fehlstellen zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Schwierigkeiten vermieden sind, bei der der Einfluß der Umgebungsbeleuchtung ausgeschaltet wird, ohne daß es erforderlich ist, Abdeckungen oder andere Konstruktionen zu verwenden, um eine Veränderung der Beleuchtung der Oberfläche des zu untersuchenden Materials durch die Umgebungsbeleuchtung zu verhindern, bei der es ferner möglich ist, genaue Informationen über die Lage des Abtaststrahls zu gewinnen, um Fehler auszuschalten, die sich aus einer falschen Anzeige der Lage des Abtaststrahls ergeben, bei der es weiterhin möglich ist, Fehler bei der Quantisierung zu vermeiden, die darauf zurückzuführen sind, daß Fehler in verschiedenen Lagen auf dem abgetasteten Material auftreten, wobei sich die Abtastgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Lage des Abtaststrahls gegenüber dem Material ändert, und bei der es schließlich möglich ist, die Fehler auszuschalten, die beim Quantisieren von Fehlstellen darauf zurückzuführen sind, daß die Amplitude des Fehlstellensignals bei der wiederholten Abtastung der gleichen Fehlstelle schwankt.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung bei einer Ausführungsform eine Anordnung geschaffen worden, bei der ein Laserstrahl durch eine Ablenkeinrichtung veranlaßt wird, wiederholt eine Fläche eines zu untersuchenden Materials zu überstreichen, und bei der eine Detektoreinrichtung so angeordnet ist, daß sie von der Materialfläche aus kommende, von dem Laserstrahl stammende Strahlung empfängt, um in Abhängigkeit von der Intensität der empfangenen Strahlung ein Signal zu erzeugen. Zu der Anordnung gehören optische Einrichtungen, die der Ablenkeinrichtung und der Detektoreinrichtung zugeordnet sind und dazu dienen, den Strahl auf dem Detektor genau abzubilden und den Laserstrahl zu steuern, der auf die Oberfläche des zu prüfenden Materials gerichtet wird. Ferner ist eine Einrichtung zum Anzeigen der Lage des Strahls vorhanden, die es ermöglicht, die Lage des Laserstrahls auf der Oberfläche des zu untersuchenden Materials sehr genau zu ermitteln. Die.durch den Detektor erzeugten Signale werden einer Fehleramplituden-Diskriminatorschaltung zugeführt, die Fehlersignale durchläßt, deren Amplitude einen vorbestimmten Wert überschreitet, so daß diese Signale zu einem Mehrfachabtast-Speicher-Fehl stellenquantisierer gelangen. An diese verstellbare Quantisierungseinrichtung ist eine verstellbare Fehlersteuersignal-Riegelschaltung angeschlossen, der Informationen über die Lage des Abtaststrahls zugeführt werden, damit es möglich ist, in der Quantisierungseinrichtung entsprechend der Lage des Abtaststrahls ein Fehlstellensteuersignal von variabler Dauer zu erzeugen. Von der Mehrfachabtast-Speicher-Fehl stellenquantisierungseinrichtung aus wird ein Rückkopplungssignal dem Fehlstellenamplitudendiskriminator zugeführt, um den Schwellenpegel des Diskriminator herabzusetzen. Entsprechend wird die Amplitude, die erforderlich ist, um die gleiche Fehlstelle bei nachfolgenden Abtastvorgängen nachzuweisen, verkleinert. Eine neue Fehlstelle wird bei gleicher Lage des Abtaststrahls unter Benutzung der Mehrfachabtast-Speicher-Fehlstellenquantisierungseinrichtung nur gezählt, nachdem die Anzahl der Abtastvorgänge, die in · dem Speicher registriert worden ist, überschritten worden

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ist, olme daß der gleiche Fehler erneut erschienen ist.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer mit einem Laserabtaststrahl arbeitenden Einrichtung zum Nachweisen von Fehlstellen;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der bei der Anordnung n_ach Fig. 1 benutzten Abtasteinrichtung in Verbindung mit einem Muster, nach dem das zu untersuchende Material abgetastet wird;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Einrichtung, die es in Verbindung mit einer Anordnung nach der Erfindung ermöglicht, Flächen unter Ausnutzung von reflektiertem Licht zu prüfen;

Fig. 4- eine perspektivische Darstellung eines optischen Ablenksystems für eine erfindungsgemäße Anordnung;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer bei der Anordnung nach der Erfindung verwendbaren optischen Empfangseinrichtung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Lage eines Punktes auf einer Materialfläche, die veranschaulicht, auf welche Weise die jeweilige Lage und Geschwindigkeit des Laserstrahlflecks auf dem zu prüfenden Material ermittelt wird;

Fig. 7 eine graphische Darstellung eines Festzeit-Fehlstellensteuersignal-Schutzbandes über der Auslenkung des Abtaststrahls;

Fig. 8 eine graphische Darstellung eines nicht durch eine feste Zeit bestimmten Fehlstellensignal-Schutzbandes· über der Lage des AbtastStrahls;

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Fig. 9 eine graphische Darstellung der Lage des Abtaststrahls und der Zeit in Beziehung zu dem Steuersignalintervall ;

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendbaren Steuerschaltung zum Erzeugen eines variablen Fehlstellensteuersignalsj

Fig.- 11 eine schematische Darstellung der bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendbaren Fehlstellenamplituden-Diskriminatorschaltung; und

Fig. 12 das Blockschaltbild der auch in Fig. 1 angedeuteten "Vielfachabtast-Speicher-Fehlstellenquantisierungseinrichtung.

Gemäß Fig. 1 weist die Abtasteinrichtung 10 einen Laser 12 bekannter Art auf, z.B. einen Helium-, Neon- oder Argon-Ionengaslaser oder einen beliebigen anderen Laser, der geeignet ist, einen Laserstrahl aus monochromatischem Licht mit einer vorbestimmten Lichtfleckgröße zu erzeugen. Der Strahl des Lasers 12 wird durch einen Galvanometerspiegel 30 so abgelenkt, daß er ständig eine Materialbahn 20 überstreicht, die sich kontinuierlich im rechten Winkel zur Zeichenebene von Fig. 1 bewegt. Die Ablenkung wird mit Hilfe eines Signals bewirkt, das einem Hauptoszillator 4-2 entnommen wird, und das z.B. eine Frequenz von 2 MHz hat; dieses Signal wird einer Treiberschaltung 44 zugeführt, die ein Sinusförmiges Treibersignal von z.B. 1 kHz einem schnell ansprechenden Galvanometer 28 zuführt, mittels dessen der G-alvanometerspiegel $0 geschwenkt wird. Das Ablenksignal von 1. kHz wird aus dem Oszillatorsignal von 2 MHz abgeleitet, so daß der Strahl je Sekunde 1000 Ablenkungen erfährt. Der Galvanometerspiegel JO lenkt den Strahl des Lasers 12 so um, daß der Strahl die Oberfläche des Materials 20 im Hin- und Rückgang überstreicht, Die Ablenkung im rechten Winkel zu der soeben beschriebenen Ablenkung zur Erzeugung eines Rasters wird automatisch durch die Bewegung der Materialbahn 20 bewirkt.

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Fig. 2 zeigt das gemäß der Erfindung bevorzugt benutzte Abtastmuster. Der aktive Abtastbereich erstreckt sich von der Mitte nach rechts sowie von der Mitte nach links, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, in die Pfeilspitzen eingezeichnet sind, während die Rücklaufwege nur mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Bei bekannten älteren Anordnungen wird mit einer Abtastung von einer Seite zur anderen gearbeitet, und während des Rücklaufs wird der Strahl ausgetastet. Zwar wäre es im Rahmen der Erfindung auch möglich, eine Abtastung von einer Seite zur anderen zu bewirken und den Strahl beim Rücklauf auszutasten, doch bietet die Abtastung von der Mitte zur einen oder anderen Seite Vorteile bezüglich der Gewinnung von Lageinformationen für die elektronischen Verarbeitungsschaltungen. Es hat sich gezeigt, daß die Phasenlage des Galvanometerantriebssignals im Vergleich zur jeweiligen Lage des Laserstrahls den Abtastbereich nicht genau bestimmt, da kleine Änderungen bezüglich der Eigenschaften des Galvanometers oder der Antriebsfrequenz zu entsprechenden Fehlern führen. Gemäß der folgenden Beschreibung ist es bei der Anwendung der Abtastung von der Mitte aus nach beiden Seiten auf einfache Weise möglich, die Lage der Mittellinie genau zu bestimmen.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung für durchgelassenes Licht, bei der das Material 20 durchscheinend ist, und bei der der abgelenkte Laserstrahl durch das Material auf einen Empfänger 50 fällt, der einen Detektor 60 in Form einer Photomultiplikatorröhre aufweist. In jedem Zeitpunkt während des Abtastvorgangs erzeugt die Photomultiplikatorröhre 60 ein Ausgangssignal, das proportional zur Lichtdurchlässigkeit oder zum Brechungsvermögen des Punktes ist, auf den der Laserstrahl auftrifft. Fehler, die auf der Oberfläche des zu prüfenden Materials 20 erscheinen, führen zu einer Änderung des Ausgangssignals der Photomultiplikatorröhre, da das Material an der betreffenden Stelle eine andere Lichtdurchlässigkeit oder ein anderes Breehungsvermögen besitzt, so daß es möglich ist, das Vorhandensein

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von Fehlstellen auf der Materialfläche nachzuweisen. Die Erfindung läßt sich ebenso gut bei einer Anordnung anwenden, bei der mit reflektiertem Licht gearbeitet wird, und bei der das Ausgangssignal der Photomultiplikatorröhre 60 proportional zum Reflexions- oder Brechungsvermögeη des Punktes sein würde, Auf den der Laserstrahl auftrifft. Ob von durchgelassemem oder reflektiertem Licht Gebrauch gemacht wird, richtet sich nach der geweiligen Verfahrensweise und den Eigenschaften des zu prüfenden Materials. Fig. 3 zeigt eine Einrichtung, bei der mit reflektiertem Licht gearbeitet werden kann.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems für die Ablenkeinrichtung 10 nach Fig. Der durch den Laser 12 erzeugte Strahl wird durch zwei Spiegel 14- umgelenkt, die so angeordnet sind, daß die Ablenkeinrichtung nach Fig. 3 und 4- nur wenig Raum beansprucht. Der Laserstrahl verläuft jenseits der Umlenkspiegel 14 durch eine zylindrische Linse 16, die dazu dient, die Breite des Abtastflecks in der Abtastrichtung einzustellen, und dann durch eine zweite zylindrische Linse 18, mittels welcher die Abmessung des Laserstrahlflecks im rechten Winkel zur Ablenkrichtung eingestellt wird, eine ortsfeste sphärische Linse 22 projiziert das durch die zylindrischen Fokussierlinsen 16 und 18 fallende Licht über einen weiteren Spiegel 24 und den Galvanometerspiegel 30 auf das Material 20. Der Abstand zwischen der ortsfesten sphärischen Linse 22 und dem Galvanometerspiegel 30 ist gleich der Brennweite der sphärischen Linse 22, welche die Größe des Lichtflecks auf dem Galvanometerspiegel aufrechterhält, so daß sich diese Größe ohne Rücksicht auf die Jeweilige Einstellung der zylindrischen Linsen 16 und 18 nicht ändert. Der durch den Laser 12 erzeugte Strahl wird durch den Galvanometerspiegel 30 über die Oberfläche des Materials 20 hinweg durch ein geneigtes, teilweise reflektierendes Glasfenster 32 abgelenkt. Dieses Glasfenster kann Licht zu 5 bis 10% reflektieren und zu 90 bis 95% durchlassen. Der reflektierte Teil des Laserstrahls,' der von dem Fenster 32 aus-

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geht, wird durch einen Umlenkspiegel 26 reflektiert und durch eine Fokussierlinse 34- durch eine undurchsichtige Maske 36 mit einer engen schlitzförmigen Öffnung auf einen Phototransistor 38 reflektiert. Der Schlitz der Maske hat z.B. Abmessungen in der Größenordnung von 0,038 mm χ 2,54· mm. Diese Einrichtung bildet die Mittelpunktaufnähmeeinrichtung zum Feststellen der Mittellage des Abtaststrahls. Das von der Fokussierlinse 34· kommende Licht, das durch den Schlitz der Maske 36 fällt, gelangt zu dem Phototransistor 38, der ein Signal erzeugt, das einer Schwellenwert» und Digitalleitungstreiberschaltung 39 zugeführt wird, an deren Ausgang das Signal für die Mittellage des AbtastStrahls erscheint.

In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems für den Empfänger 50 nach Fig. 1 dargestellt, das sowohl bei durchfallendem Licht gemäß Fig. als auch bei reflektiertem Licht gemäß Fig. 3 benutzbar ist. Gemäß Fig. 5 weist das optische Syetem des Empfängers zwei Rücken an Rücken angeordnete Fresnellinsen 52 und auf, die auf entgegengesetzten Seiten einer zylindrischen Linse 54- angeordnet sind, ferner einen Spiegel 58» eine zylindrische Linse 62, einen weiteren Spiegel 66 und die Photomultiplikatorröhre 60. Die Fresnellinse 52 läßt reflektiertes, durchgelassenes oder verstreutes Licht durch, das ihre Eintrittsseite von dem Laserstrahlfleck auf der zu prüfenden Fläche 20 aus erreicht; dieses Licht fällt durch die zylindrische Linse 54-, die das Licht in senkrechter Richtung auf der zylindrischen Linse 62 fokussiert, nachdem es durch die zweite Fresnellinse 56 gefallen ist, die in Verbindung mit der ersten Fresnellinse 52 bewirkt, daß das Licht sowohl waagerecht als auch senkrecht in Richtung auf die zylindrische Linse 62 umgelenkt wird. Die zylindrische Linse 54· wirkt als senkrecht angeordnete Blende, die in der senkrechten Richtung die Lichtmenge, jedoch nicht das Bildfeld auf dem Material bestimmt, von ' dem aus Licht zu der Photomultiplikatorröhre 60 gelangen kann. Die zylindrische Linse 62 kann mit einer Maske 64 versehen sein, so daß sie als senkrecht angeordnete Blende

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wirkt, die "bei der Photomultipiikatorröhre 60 das Bildfeld auf dem Material beschränkt, von dem aus Licht zu der Photomultiplikatorröhre gelangen kann, wobei jedoch die Lichtmenge unbeeinflußt bleibt, die von dem Laserstrahl innerhalb des Bildfeldes der Photomultiplikatorröhre empfangen wird. Auf diese Weise ist ein enges Bildfeld abgegrenzt, so daß der Zutritt von Licht aus der Umgebung eingeschränkt ist, während das gesamte Laserlicht von der zu prüfenden Fläche 20 aus innerhalb des Bildfeldes zu der Photomultiplikatorröhre 60 gelangen kann. Die Photomultiplikatorröhre kann außerdem mit einem Filter 61 versehen sein, das zwar Laserlicht mit der interessierenden Wellenlänge durchläßt, jedoch U gebungslicht oder andere Streu-Strahlungen zurückhält, die andere Wellenlängen haben. Wird mit durchgelassenem Licht gearbeitet, wobei die Abtasteinrichtung und der Empfänger in Reihe geschaltet sind, bewirkt das optische System nach Pig. 5 praktisch, daß der Galvanometerspiegel auf der Photomultiplikatorröhre 60 abgebildet wird. Ferner wird ein Strahlenbündel von einem leuchtenden Punkt auf der Abtastlinie, das durch das optische System des Empfängers fällt, auf der Oberfläche der Photomultiplikatorröhre 60 so ausgebreitet, daß Empfindlichkeitsunterschiede an verschiedenen Punkten der Oberfläche der Photomultiplikatorröhre wirkungslos gemacht werden. Ferner zeigt Fig. 5 eine Lampe 68 und einen Umlenkspiegel 69, der hochgeschwenkt werden und zum Einstellen der Anordnung benutzt werden kann; wird der Spiegel 69 benutzt, bildet er die Lampe 68 über das optische System des Empfängers ab, so daß auf der zu prüfenden Fläche 20 eine schmale rechteckige Fläche erscheint, die dem Bildfeld des Empfängers entspricht.

Bevor die Beschreibung der elektronischen Verarbeitung der mit Hilfe des Empfängers 50 gewonnenen Fehlstellensignale fortgesetzt wird, soll hier auf das gewünschte Ergebnis und die Schwierigkeiten eingegangen werden, die der Erzielung dieses Ergebnisses entgegenstehen. Sobald ein Fehlersignal durch die Photomultipiikatorröhre 60 nachgewiesen wird und eine bestimmte Amplitude überschreitet,

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kann es als Fehlersignal betrachtet und gezählt werden. In vielen Anwendungsfällen, insbesondere bei der Qualitätskontrolle, hat es sich gezeigt, daß es erwünscht ist, daß ein und dieselbe Fehlstelle jeweils nur einmal gezählt wird, Wenn eine Fehlstelle auf einer Fläche vorhanden ist, soll diese Fehlstelle somit nur als eine einzige Fehlstelle gezählt werden, obwohl sie während des Abtastvorgangs mehrfach erfaßt wird. Diese Wirkung läßt sich auf elektronischem Wege dadurch erzielen, daß man ein Fehlstellensteuersignal erzeugt, das der Fehlstelle um einen vorbestimmten Betrag vor- und nacheilt, so daß man in der Umgebung der Fehlstelle ein sogenanntes Schutzband erhält, das gespeichert wird; wenn die Fehlstelle dann bei einem weiteren Abtastvorgang innerhalb des gespeicherten Schutzbandes erscheint, wird sie nicht erneut gezählt. Soll eine weitere Fehlstelle registriert werden, muß diese neue Fehlstelle natürlich außerhalb des für die vorangehende Fehlstelle festgelegten Schutzbandes liegen. Dme« wird gemäß der eingengs genannten TJ. S.A. -Pat ent schrift dadurch erreicht, daß in der Umgebung jeder Fehlstelle, die längs der Abtastlinie auftritt, ein Fehlstellensteuersignal erzeugt wird, das sich über ein fester Zeitintervall erstreckt. Bei diesem Yerfahren ergeben sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten, wenn die Oberfläche des Materials 20 auf nichtlineare Weise abgetastet wird. Wird mit einer sinusförmigen Abtastung gearbeitet, bewegt sich der Strahl im mittleren Teil der, Abtastlinie schneller und an den Rändern der Abtastzone erheblich langsamer. Dafeer ist beim Gebrauch eines Fehlstellensteuersignals mit einer festen zeitlichen Länge die Abtaststrecke, die während dieses Zeitintervalls zurückgelegt wird, nahe dem Ende der Abtaststrecke größer als in der Nähe ihres Mittelpunktes. Daher könnten mehrere nahe beieinander liegende getrennte Fehlstellen, die dem Mittelpunkt der Abtastlinie benachbart sind und in das feste Zeitintervall des Steuersignals fallen, nicht als getrennte Fehlstellen nachgewiesen werden, und sie könnten als eine einzige Fehlstelle gezählt werden. Wird die zeitliche Dauer des Fehlstellensteuersignals abgekürzt, um

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diese Schwierigkeit für den mittleren Teil der Abtastlinie zu beseitigen, würde die Länge des Steuersignals an den Rändern der Abtastzone verringert, d.h. bei jedem Steuersignal würde auf dem Material eine kürzere Strecke zurückgelegt. Dies könnte zu Quantisierungsfehlern bei einzelnen Fehlstellen nahe den Rändern führen, denn die Ränder von Fehlstellen, die langgestreckt sind und auf dem sich bewegenden Material schräg verlaufen, könnten beim nachfolgenden wiederholten Abtasten der gleichen Fehlstelle dazu führen, daß sich die Fehlstellenimpulse über die Grenzen des Fehlstellensignalintervalls hinaus verlagern. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist es daher erforderlich, mit Fehlstellensteuersignalen von unterschiedlicher Breite zu arbeiten, deren zeitliche Lage sich in Abhängigkeit von der Lage des Abtaststrahls gegenüber der Mitte des Abtastbereichs zwischen seinen Rändern ändert. Fig. 6, wo die Lage des Abtaststrahls schematisch dargestellt ist, ermöglicht es, die folgende Gleichung aufzustellen:

P-D tang(£ sin( Tf ft))

dP ₌ 2tf9 D cos(2 7Tft) ^dt cos² (Θ sin(2 TT ft))

Hierin ist P die Lage des Laserstrahlflecks auf dem Material

D der Abstand des Abtastgalvanometerspiegeis über dem Material in Zoll

β die Hälfte des Spitze-Spitze-Abtastwinkels in Radian

f die Abtastfrequenz (sinusförmige Abtastungen je Sekunde)

t die Zeit in Sekunden und

die Geschwindigkeit des sich auf dem Material bewegenden Laserstrahlflecks in Zoll/Sekunde.

Sind D, θ und f bekannt, ist es möglich, die Lage P und die Geschwindigkeit dP/dt zu ermitteln, um die Lage des Abtastpunktes und die Abtastgeschwindigkeit in Abhängigkeit

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von der Zeit zu bestimmen. Aus den vorstehenden grundsätzlichen Gleichungen läßt sich auch das Fehlstellensteuersignal-Schutzband in Abhängigkeit von der Lage des Abtastpunktes entwickeln, wie es in Fig. 7 graphisch dargestellt ist; in diesem i'all ist ein Schutzband vorhanden, das eine feste Dauer von 2 Mikrosekunden unabhängig von der jeweiligen Lage des Abtastpunktes aufweist. Fig. 7 läßt deutlich das Problem erkennen, das sich ergibt, wenn der Abtaststrahl bei einem festen'Zeitintervall im mittleren Teil der Abtastlinie eine Strecke zurücklegt, die dreimal so lang ist wie in einem Abstand von etwa 12,5 mm von den Enden einer Abtastlinie oder Zeile mit einer Länge von 26 Zoll bzw. 660 mm. Fig. 8 zeigt in einer graphischen Darstellung ein auf einer variablen zeitlichen Dauer basierendes Fehlstellensteuersignal-Schutzband über der Lage des Abtastpunktes, bei dem annähernd die gewünschten Ergebnisse erzielt werden. Das Schutzband variiert zeitlich von der Mitte zu den Rändern der Abtastzone, doch überdeckt es {jeweils annähernd gleich lange Strecken. Unter den aus Fig. ersichtlichen Bedingungen wird die aus Fig. 7 ersichtliche Änderung im Verhältnis von 3^1 auf weniger als +20% verringert. Aus Fig. 8 läßt sich die in Fig. 9 wiedergegebene graphische Darstellung ableiten, in der die Abtastzeit in Mikrosekunden über der Lage des Abtastpunktes aufgetragen ist. In Fig. 9 ist eine vollständige Abtastperiode für eine Materialbahn mit einer Breite von 26 Zoll bzw. 660 mm dargestellt. Natürlich lassen sich auch Materialbahnen von anderer Breite abtasten, und das beschriebene Verfahren läßt sich in Fällen anwenden, in denen die Zeitintervalle und Strecken zu den Werten proportional sind, die in Fig. 9 dargestellt sind, um ein Beispiel zu geben. Die Zeitintervalle nach Fig. 9 für eine Abtastzonenbreite von 26 Zoll werden auch der weiteren Beschreibung zugrunde gelegt, um einen der Grundgedanken der Erfindung zu veranschaulichen. Die Strecke, die der Abtastpunkt zurücklegt, ist in Fig. 9 in mehrere Steuersignalintervalle A, B, G und D unterteilt, und die Zeitintervalle sind in Mikrosekunden angegeben. Mit diesen Intervallen wird bei der Schaltung 70 nach Fig.

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zum Erzeugen variabler Steuersignale gearbeitet.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltung zum Erzeugen variabler Steuersignale zur Benutzung in Verbindung mit einer Anordnung nach der Erfindung. Zu dieser Schaltung gehören ein Flipflop 74 vom D-Typ, ein Schieberegister 72 für 16 bit mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang, eine durch 50 teilende Zähleinrichtung 76 sowie Umstell- und Rückstell-Flipflops 78, 80, 82 und 84. Gemäß Fig. 10 entsprechen die parallelen Ausgänge 5> 7> 8, 10, 12, 13 und 15. des Schieberegisters 72 vorbestimmten Zeitintervallen nach Fig. 3. Der Hauptoszillator 42 nach Fig. 1 führt ein Signal von 2 MHz der durch 50 teilenden Zähleinrichtung 76 zu, um ein Taktsignal von 4-0 kHz für das Schieberegister 72 zu erzeugen. Der Flipflop 74 vom D-Typ ist auf seiner Eingangsseite so geschaltet, daß ein logischer 1-Pegel vorhanden ist, und daß an seinem Q-Ausgang der logische 1-Pegel synchron mit dem Taktsignal erscheint, das gemäß Fig. 1 durch die Baugruppe 4-0 zum Melden des Mittelpunktes erzeugt wird. Dieses Mittelpunktsignal dient auch zum Zurückstellen des Schieberegisters 72. Beim Auftreten des Mittelpunktsignals der Baugruppe 4-0 gibt der Flipflop 74- Daten in Form einer logischen 1 dem Dateneingang des Schieberegisters 72 ein, das dann das Eingangssig~ nal in Form einer logischen 1 nach Ablauf von 25 MikroSekunden an seinem ersten Ausgang erscheinen läßt. Dieses Ausgangssignal wird gemäß Fig. 10 der Rückstellklemme des Flipflops 74- zugeführt. Auf diese Weise wird der Flipflop zurückgestellt, so daß er bereit ist, das nächste Mittelpunktssignal zu empfangen. Wenn die Daten in Form einer logischen 1 jeweils nach Ablauf von 25 Mikrosekunden in dem Schieberegister 72 weitergeschoben werden, was durch die Taktimpulse von 40 kHz der durch 50 teilenden Zähleinrichtung 76 bewirkt wird, werden weitere Ausgangssignale des Schieberegisters den Umstell- und Eückstelleingängen der Flipflops 78, 80, 82 und 84 unter Einhaltung der in Fig. 10 angegebenen zeitlichen Verzögerungen zugeführt. Beispielsweise ist der Ausgang 5 des Schieberegisters 72 mit der Umstellklemme des Flipflops 80 verbunden, und der

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Ausgang 15 des Schieberregisters ist an die Rückstellklemme des Flipflops 80 angeschlossen. Somit erscheint am Q-Ausgang des Flipflops 80 eine logische 1, wenn an dem Ausgang eine logische 1 erscheint, und zwar 125 Mikrosekunden nach dem Durchlaufen des Mittelpunktes, und dieses Signal geht in eine logische Null über, wenn die logischen 1-Signale vom Ausgang 15 des Schieberegisters 72 aus der Rückstellklemme des Flipflops 80 zugeführt werden, und zwar nach Ablauf von 375 Mikrosekunden nach dem Durchlaufen des Mittelpunktes. Infolgedessen erscheint am Q-Ausgang des Flipflops 80 als Ausgangssignal eine logische 1 während des mit X bezeichneten AbtastIntervalls, das gemäß Fig. 9 gleich der Summe der Abtastintervalle B, C und D ist. Der Flipflop läßt an seinem Q_Ausgang Ausgangssignale in Form einer logischen 1 erscheinen, die sich über aktive Abtastintervalle von der Mitte nach rechts oder von der Mitte nach links erstrecken, und während der Rücklaufintervalle von jeder Seite zur Mitte erscheinen Ausgangssignale in Form einer logischen Null. Der Flipflop 82 erzeugt ein Ausgangssignal X, das gleich der Summe der Abtastintervalle 0 und D ist, während der Flipflop 84 ein Ausgangssignal Z erzeugt, das gleich dem AbtastIntervall D nach Fig. 9 ist. Sobald 400 Mikrosekunden nach dem Durchlaufen des Mittelpunktes verstrichen sind, erscheint am Datenausgang 16 des Schieberegisters 72 eine logische 1. Hierdurch wird die durch 50 teilende Zähleinrichtung 76 zurückgestellt und im zurückgestellten Zustand gehalten, bis das nächste Mittelpunktssignal erscheint. Durch dieses Signal wird bewirkt, daß am Datenausgang 16 des Schieberegisters 72 eine logische Null erscheint, wodurch das Rückstelleingangssignal bei der durch 50 teilenden Zähleinrichtung 76 beseitigt wird, um den Beginn der nächsten aktiven Abtastung von der Mitte zu einer Seite zu ermöglichen. Die Ausgangssignale X, Y und Z der Flipflops 80, 82 und 84 werden gemäß Fig. 12 dazu verwendet, die Fehlstellensteuersignale zeitabhängig in einem Gatter 112 zu erzeugen, das eine Verzögerung um einen Abtastvorgang bewirkt und mit Fehlstellensteuersignalen von variabler Breite arbeitet. Das

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am Q-Ausgang des Flipflops 78 erscheinende Ausgangssignal dient -auch dazu, die zeitabhängige Steuerung der aktiven Abtastung mit Hilfe der ^ehrfachabtast-Speicher-Fehlstellenquantisierungseinrichtung 110 zu bewirken.

Gemäß Fig. 1 werden die durch den Detektor 60 und den Empfänger 50 erzeugten Signale einer Fehlstellenamplituden-Normalisierungsschaltung 85 zugeführt, der dazu dient," die Fehlstellensignale so zu normalisieren, daß alle Signale, die auf Fehlstellen der gleichen Art zurückzuführen sind, die gleiche Amplitude haben, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob sie in der Mitte der Abtastlinie oder in der Nähe der Ränder der abgetasteten Zone auftreten. Eine solche Schaltung ist in der eingangs genannten U.S.A.-Patentschrift beschrieben.

Von der Fehlstellenamplituden-Normalisierungsschaltung 85 aus werden die no amüsiert en Fehlstellensignale einer Fehlstellenamplituden-Diskriminatorschaltung 90 zugeführt, deren Aufgabe darin besteht, nur Fehlstellensignale durchzulassen, die einen vorbestimmten Schwellenpegel überschreiten. Dieser Pegel ist so eingestellt, daß es möglich ist, echte Fehlstellensignale vom Rauschen der Anordnung und anderen Anomalien zu unterscheiden. Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform einer Fehlstellenamplituden-Diskriminatorschaltung 90, und in Fig. 11 sind bei den verschiedenen Schaltungselementen die zugehörigen elektrischen Werte angegeben, wie sie für eine Anwendung der Schaltung im Rahmen der Erfindung in Frage kommen. Analoge Fehlstellen- bzw. Fehlersignale-, die der Fehleramplituden-Normalisierungsschaltung 85 entnommen werden, werden gemäß Fig. 11 über einen Polaritätswählschalter 94· zum Wählen pesibiv oder negativ gerichteter Fehlersignale einem Verstärker 92 zugeführt, an dessen Ausgang ein Komparator 96 angeschlossen ist. Der Schwellenwert des Komparators 96 wird durch ein SchwellenwertTEinstellpotentiometer 100 bestimmt, das mit dem Komparator 96 über einen Transistor 104 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Komparators 96 wird einem Inverter-

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transistor 98 zugeführt, an dessen Ausgang ein digitales Fehleramplitudensignal erscheint, das dann gemäß Fig. 12 der Mehrfachabtast-Speicher-Fehlersignalquantisierungseinrichtung 110 zugeführt wird. Die Fehleramplituden-Diskriminatorschaltung 90 weist ferner einen Rückkopplungsweg auf, der von der Quantisierungseinrichtung 110 zu Transistoren 102 und 106 führt, deren Wirkungsweise im folgenden näher erläutert wird.

Die Mehrfachabtast-Speicher-Fehlersignalquantisierungseinrichtung 110, die in Fig. 1 nur als Diagrammblock angedeutet ist, ist mit weiteren Einzelheiten in Fig. 12 dargestellt. Zu der Quantisierungseinrichtung 110 gehört ein eine Verzögerung um eine Abtastung bewirkendes Fehlersignalgatter 112 zum Erzeugen von Signalen unterschiedlicher Breite, dessen Aufgabe darin besteht, in vorbestimmten Intervallen aufeinander folgende Fehlersteuersignale zu erzeugen, deren Breite in der aus Fig. 9 ersichtlichen V/eise beim Übergang von einem Abtastintervall zum nächsten variiert. Wie weiter oben beschrieben, erzeugen diese Fehlersteuersignale ein Schutzband, das einer Fehlstelle vor- und nacheilt, wobei die zeitliche Breite des Schutzbandes geändert wird, während sich der Abtaststrahl von der Mitte der Abtastzone zum einen oder anderen Rand bewegt. Gemäß Fig. 12 gehören zu der Gatterschaltung 112 vier in Reihe geschaltete Schieberegister 114, 116, 124 und 126. Jedem dieser Schieberegister werden Taktimpulse mit einer Frequenz von 2 MHz von dem Hauptoszillator 42 nach Fig. 1 aus zugeführt. Digitale Fehlersignale, die dem Fehleramplitudendiskriminator 90 entnommen werden, gelangen zum Parallel-Serien-Steuereingang des Schieberegisters 114, das als 3-Bit-Parallel-Serien-Schieberegister aufgebaut ist, so daß an seinem Ausgang ein Fehlerimpuls erscheint, dessen Dauer um 5 Taktimpulse länger ist als der eigentliche Fehlerimpuls. Hierdurch wird praktisch eine zeitliche Dehnung des Fehlersignals um einen festen Betrag von 1,5 Mikrosekunden bewirkt. Das Ausgangssignal des Schieberegisters 114 wird einem Und-Gatter 118 und dem nächsten Schieberegister

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zugeführt. Das Schieberegister 116 ist als 5-Bit-Serien_ Parallel-Schieberegister aufgebaut, dessen Ausgangssignale an Klemmen 2, 4 und 5 erscheinen und einem Und-Gatter bzw. einem Und-Gatter 120 bze. einem Oder-Gatter 122 zugeführt werden. Die X-, Y- und Z-Ausgangssignale der Steuerschaltung 70 nach Fig. 1 werden gemäß Fig. 12 dem Gatter 120 bzw. dem Gatter 119 "bzw. dem Gatter 118 zugeführt. Am Ausgang des Oder-Gatters 122 erscheinen Fehlerimpulssignale mit einer Vorderflanke, die gegenüber der Vorderflanke des Fehlersignals während der Intervalle A, B, C und D nach Fig. 9 um 2,5 bzw. 2,0 bzw. 1,0 bzw. 0 Mikrosekunden verzögert ist. Die Hinterflanke des am Ausgang des Oder-Gatters 122 erscheinenden Fehlerimpulses wird gegenüber der Hinterflanke des zugeführten Fehlersignals um 4 Mikrosekunden verzögert. Die von dem Oder-Gatter 122 abgegebenen Fehlerimpulse mit unterschiedlich verzögerter Vorderflanke und gleichmäßig verzögerter Hinterflanke werden dem Parallel-Serien-Steuereingang des nächsten Schieberegisters 124 zugeführt, das als 8-Bit-Parallel-Serien-Schieberegister aufgebaut ist, und dessen Paralleldateneingänge an die Σ, Y- und Z-Ausgänge der Steuerschaltung angeschlossen sind. Am Ausgang des Schieberegisters 124 erscheinen Fehlerimpulssignale, deren Vorderflanken gegenüber der Vorderflanke eines Fehlersignals während der Abtastintervalle A, B, 0 und D um 2,5 bzw. 2,0 bzw. 1,0 bzw. 0 Mikrosekunden verzögert sind. Während der Intervalle A, B, C und D wird die Hinterflanke des Fehlerimpulses um 5»5 bzw. 6,0 bzw. 7»0 bzw. 8,0 Mikrosekunden verzögert. Das Ausgangssignal des Schieberegisters 124 wird einem weiteren Schieberegister 126 zugeführt, bei dem es sich um ein 1992-Bit-Serien-Serien-Schieberegister handelt, das dazu dient, ein um eine Abtastung verzögertes Fehlersteuersignal zu erzeugen, bei dem die Vorder- und Hinterflanken gegenüber dem Fehlersignal eine symmetrische Lage einnehmen, das jedoch um einen Abtastvorgang verzögert ist. Das Fehlersteuersignal ist während der Abtastintervalle A, B, C und D um 5,0 bzw. 4,0 bzw. 6,0 bzw. 8,0 Mikrosekunden länger als das eigentliche Fehlersignal· DiesesAusgangssignale entsprechen genau der in Fig. 9 gegebenen graphischen

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Darstellung der Abtastzeit in Abhängigkeit von der Lage des Abtastpunktes. Die so gewonnenen Steuersignale erzeugen ein Schutzband, das jedem Fehlerimpuls vor- und nacheilt. Dieses Schutzband wird längs der Abtastlinie in Abhängigkeit von der Lage des Abtastpunktes variiert. Das Ausgangssignal des Schieberegisters 126 wird einem NOR-Gatter 130 und einem 2000-Bit-Serien-Serien-Schieberegister 132 zugeführt. Das Schieberegister 132 läßt an seinem Ausgang ein um zwei Abtastungen verzögertes Signal erscheinen, das dem NOR-Gatter 130 und dem Eingang eines weiteren 2000-Bit-Serien-Serien-Schieberegisters 134- zugeführt wird. Anr Ausgang des Schieberegisters 134· erscheint ein um drei Abtastungen verzögertes Signal, das dem NOR-Gatter I30 und dem Eingang eines weiteren 2000-Bit-Serien-Serien-Schieberegisters 136 zugeführt wird. Am Ausgang des Schieberegisters 136 erscheint ein um vier Abtastungen verzögertes Signal, das ebenfalls dem NOR-Gatter I30 zugeführt wird. Es ist möglich, eine Verzögerung um eine noch größere Anzahl von Abtastungen zu bewirken, wenn man den Schieberegistern 132, 134- und 136 weitere Schieberegister nachschaltet.

Zu der Quantisierungseinrichtung 110 nach Fig. 12 gehört ferner ein Fehlersignalgatter 128, dem Fehlersignale von dem Diskriminator 90 aus und aktive Abtastsignale von der Steuerschaltung 70 aus zugeführt werden. Wenn eine Fehlstelle während einer aktiven Abtastperiod· erstmalig auftritt, sind an keinem Eingang des NOR-Gattere 130 Fehlersteuersignale vorhanden, so daß der Fehlerimpuls das Und-Gatter 128 durchläuft und gemäß Fig. 1 einer Zähleinrichtung 140 zugeführt werden kann. Während' der nächsten vier Abtastvorgänge bewirken die logischen O-Ausgangssignale des NOR-Gatters I30, daß das Und-Gatter 128 gesperrt wird, wenn der gleiche Fehler während der nächsten vier' Abtastungen an der gleichen Stelle auftritt. Natürlich werden Signale für weitere Fehlstellen, die auf dem Material 20 während der aktiven AbtastIntervalle an anderen Punkten erscheinen, bei jeder ersten Abtastung der betreffenden neuen Fehlstelle an einem anderen Punkt durchgelassen. Jedoch wird auch ein solches Dignal nach seinem Verschwinden auf die

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Dauer von vier Abtastungen zurückgehalten, bevor das Gatter 128 geöffnet wird, um das Zählen eines neuen Fehlers an der gleichen Stelle zu ermöglichen. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 150 wird ferner einem Inverter 138 und danach über die Rückkopplungsleitung 105 gemäß Fig. 11 dem Diskriminator 90 zugeführt. Gemäß Fig. 11 führt die fiückkopplungsieitung 105 das im Verlauf von vier Abtastungen gespeicherte FehlerSteuersignal aus der Quantisierungseinrichtung 110 einem Transistor 102 zu, der dann einen Transistor 104 abschaltet und einen weiteren Transistor 106 einschaltet. Dies dient dazu, die Schwellenspannung des Eomparators 96 auf einen Pegel herabzusetzen, der etwas über dem Grundgeräuschpegel der Anordnung liegt. Mit anderen Worten, an dem Komparator 96 wird ein niedrigerer.Schwellenpegel während der Steuersignalintervalle mit einer Verzögerung um eine Abtastung nach dem Nachweis der Fehlstellen eingestellt, und dieser niedrigere Schwellenpegel wird aufrechterhalten, bis vier aufeinander folgenden Abtastungen durchgeführt worden sind, nachdem keine Fehlstellen mehr vorhanden sind. Auf diese Weise erhält man eine "Abtastlinien-Abtastlinien"-Hysterese an Abtastpunkten, an denen Fehlstellen nachgewisen und Fehlersteuersignale erzeugt werden. Nachdem ein Fehler gezählt worden ist, könnten während der nachfolgenden erneuten Abtastungen der gleichen Fehlstelle ein Zittern des Abtaststrahls und andere Unregelmäßigkeiten der Anordnung dazu führen, daß die Fehlstelle Signale erzeugt, deren Amplitude kleiner ist als beim ursprünglichen Auftreten der Fehlstelle. Daher besteht die Möglichkeit, daß das ^'ehlersignal den Schwellenpegel des Komparators 96 nicht überschreitet, wenn dieser Pegel nicht herabgesetzt ' worden ist. Diese Senkung des Diskriminatorschwellenwertes gewährleistet, daß die Quantisierungseinrichtung 110 kein Fehlersignal verliert, das bei nachfolgenden Abtastungen dtr gleichen Fehlstelle erzeugt wird, obwohl das Fehlersignal nur einen niedrigeren Pegel erreicht. Ferner gewährleisten diese Maßnahmen, daß sich vier Abtastungen abspielen müssen, ohne daß das Fehlersignal erneut mit einer Mindestamplitude erscheint, bevor ein neues Fehler-

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signal mit einer größeren Amplitude gezählt werden kann, das längs der Abtastlinie durch eine die gleiche Lage einnehmende Fehlstelle erzeugt wird.

Die Zähleinrichtung 140 nach Pig. 1, der die quantisierten Fehlersignale zugeführt werden, kann auf eine vorbestimmte Zahl so eingestellt werden, daß sie beim Erreichen dieser Zahl ein Warnsignal erzeugt, oder sie kann an einen Drucker angeschlossen sein, mittels dessen die Anzahl der quantisierten Fehler registriert wird. In manchen Fällen ist es bei der Qualitätskontrolle erwünscht, das ein Warnsignal erzeugt wird, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Fehlstellen gezählt worden ist, welche die für die Qualitätskontrolle festgesetzte Norm überschreitet.

Die verschiedenen Merkmale der Erfindung lassen sich ohne Rücksicht auf das angewendete Abtastverfahren anwenden, z.B. bei einer sinusförmigen oder bei einer linearen Abtastung. Die Mehrfachabtast-Speicher-Quantisierungseinrichtung kann in Verbindung mit festen oder variablen Fehlersteuersignalen benutzt werden; die Verwendung variabler Fehlersteuersignale ist in Fällen zweckmäßig, in denen mit einer nichtlinearen Abtastung gearbeitet wird. Das gleiche gilt für die Senkung des Amplitudenpegels bei dem Fehlerdiskriminator immer dann, wenn ein Fehlersteuersignal vorhanden ist, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob das Signal einen festen Wert hat oder variateL ist. Weiterhin läßt sich das Verfahren sowohl beim Speichern nur eines Fehlersignals als auch beim Speichern mehrerer Fehlersignale anwenden. Die Fehlersteuersignale mit variabler Breite dienen nur zum Korrigieren der variierenden Abtastgeschwindigkeit, d.h. sie wurden bei einer linearen Abtastung nicht benötigt. Die'Efcmittlung der Mittellage des Abtastpunktes anstelle der Gewinnung von Lageinformationen aus irgendwelchen anderen Punkten längs der Abtastlinie erweist sich im wesentlichen bei Abtastverfahren als zweckmäßig, bei denen sich der Abtaststrahl abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen über den Mittelpunkt der Abtastlinie hinweg bewegt. Die optischen Systeme der Abtasteinrichtung bzw. des

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Empfängers lassen sich bei beiden Abtastverfahren benutzen.

Die vorstellend beschriebene Anordnung bietet im Vergleich zu bekannten Anordnungen verschiedene Vorteile. Zwar lassen sich die beschriebenen Aufgaben auch erfüllen, wenn mit anderen Abtastverfahren gearbeitet wird, doch bietet die beschriebene aktive Abtastung von der Mitte zur einen oder anderen Seite insofern Vorteile, als sie es auf einfache Weise ermöglicht, Lageinformationen unter Benutzung einer einzigen Mittelpunkterfassungseinrichtung 40 zu gewinnen, die genau arbeitet und sich leicht justieren läßt. Bei der beschriebenen aktiven Abtastung von der Mitte aus nach beiden Seiten besteht ferner Gewähr dafür, daß die gesamte zu untersuchende Fläche überstrichen wird. Zwar ist es auch bei anderen Abtastverfahren, z.B. bei einer aktiven Abtastung von links nach rechts, möglich, eine bestimmte Fläche vollständig zu überstreichen, doch gestattet die aktive Abtastung von der Mitte nach beiden Seiten eine Abtastung auch dann, wenn das Material schmaler ist als die Breite der Abtastzone. Alle kurzzeitig auftretenden Wechselspannungssignale, die entstehen, wenn der Abtastpunkt das abzutastende Material verläßt und dann wieder zurückkehrt, haben genügend Zeit, abzuklingen, bevor der Mittelpunkt der Abtastlinie wieder erreicht und mit einer neuen aktiven Abtastung begonnen wird. Somit erzeugen auch Fehlstellen, die den Händern der laufenden Materialbahn nahe benachbart sind, immer noch einwandfreie Signale, bevor sich der Abtastpunkt nach links oder rechts über den Eand des Materials hinaus bewegt, und sogar kleine Fehlstellen werden stets nachgewiesen. Die einfache, genau arbeitende Mittelpunkterfassungseinrichtung 40 ermöglicht es auf bequeme Weise, Informationen über die Lage des Abtastpunktes zu gewinnen und eine aktive Abtastung von der Mitte aus nach beiden Seiten ohne Benutzung komplizierter Signalverarbeitungsschaltungen durchzuführen.

Die optischen Systeme für die Abtasteinrichtung und den Empfänger sind so ausgebildet, daß der Galvanometerspiegel auf der den Detektor bildenden Photomultiplikator-

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röhre abgebildet wird. Das optische System des Empfängers ist so ausgebildet, daß sich ein hoher Wirkungsgrad bezüglich des Sammelns des Laserlichtes ergibt, und daß gleichzeitig das Bildfeld des Empfängers so eingeschränkt wird, daß die Umgebungsbeleuchtung nur eine minimale Wirkung ausübt. Bei älteren bekannten Anordnungen benötigt man zur Ausschaltung der U_mgebungsbeleuchtung komplizierte Haubenkonstruktionen, die in unmittelbarer Nähe der zu prüfenden Fläche angeordnet werden müssen; bei dem optischen Empfängersystem nach der Erfindung ist eine solche Anordnung in unmittelbarer Nähe der zu prüfenden Fläche nicht erforderlich. Das Licht, das von einem Punkt auf der Oberfläche des zu prüfenden Materialsausgeht, wird gleichmäßig über die ganze Aufnahmefläche der Photomultiplikatorröhre verteilt. Hierdurch werden Schwierigkeiten vermieden, die sich ergeben könnten, wenn die Empfindlichkeit der Aufnahmeflache der Photomultiplikatorröhre ungleichmäßig wäre, und wenn verschiedene Flächen des abzutastenden Materials auf verschiedenen Teilen der Aufnahmefläche abgebildet würden. Ferner lassen sich die optischen Systeme auf einfache Weise einstellen.

Bei der elektronischen Verabeitung der Signale wird von einer Fehlerquantisierungseinrichtung Gebrauch gemacht, die einen Speicher für mehrere Abtastungen aufweist, so daß gleichbleibende Fehlstellen erst gezählt werden, wenn sie während einer vorbestimmten Anzahl aufeinander folgender Abtastvorgänge verschwinden. Außerdem wird ein Signal von der Quantisierungseinrichtung 110 aus zu dem Fehleramplitudendiskriminator 90 zurückgeleitet, um praktisch die Amplitude des Diskriminatorschwellenwertes bei nachfolgenden Abtastungen zu verkleinern, so daß die Fehlstelle auch dann noch nachgewiesen wird, wenn beim Abtasten der gleichen Fehlstelle längs aufeinander folgender Linien ein Signal von kleinerer Amplitude erscheint. Auf diese Weise wird eine "Zeile-Zeile-Hysterese" hervorgerufen, um die Schwierigkeiten auszuschalten, die auf das Zittern dee Abtaststrahls zurückzuführen sind, welches bewirkt, daß die gleiche Fehlstelle bei verschiedenen Abtastungen Signale von unter-·'

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schiedlicher Amplitude entstehen läßt. Die Mehrfachabtast-Speicher-Fehlerquantisierungseinrichtung ist außerdem mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen unterschiedlicher Breite versehen. Nahe dem Mittelpunkt der Abtastlinie haben die Steuersignale eine kürzere Dauer als an den äußeren Enden der Abtastzeile, um die Tatsache auszugleichen, daß.sich der Strahl im Bereich des Mittelpunktes erheblich schneller bewegt als im Bereich der Enden der Abtastzeile. Hierdurch wird vermieden, daß die gleiche Fehlstelle bei nachfolgenden Abtastungen zweimal gezählt wird, oder daß neue Fehlstellen bei späteren Abtastungen unberücksichtigt bleiben, wie es bei älteren bekannten Anordnungen der Fall ist, bei denen über die ganze Breite der Abtastzone mit festen Zeitintervallen gearbeitet wird.

Zwar wurde der elektronische Teil der Anordnung nach Fig. 1 im Hinblick auf die Benutzung einer Mittelpunkterfassungseinrichtung zum Gewinnen von Informationen über die Lage des Abtaststrahls beschrieben, und diese Anordnung wird wegen der Einfachheit ihres Aufbaues bevorzugt, doch liegt es auf der Hand, daß man auch andere Abtastverfahren in Verbindung mit der beschriebenen Schaltung anwenden kann, zu der die Schaltung zum Erzeugen von Steuersignalen variabler Breite, der Fehleramplitudendiskriminator und die Mehrfachabtast-Speicher-Fehlerquantisierungseinrichtung gehören, wenn eine Einrichtung vorhanden ist, die Informationen über die Lage des Abtastpunktes liefert.

Ansprüche: 509838/0834

Claims

ANSPRÜCHE

Λ.) Anordnung zum Nachweisen von Fehlstellen auf·der Oberfläche eines Materials mittels Abtastung durch einen Laserstrahl mit einem Laser zum Aussenden eines Abtaststrahls, der nacheinander wiederholt abgelenkt wird, um die Oberfläche.des zu untersuchenden Materials zu überstreichen, einem Empfänger, der einen Detektor aufweist, welcher Strahlung empfängt, die auf den Laserstrahl zurückzuführen ist und von der Oberfläche des Materials aus zu dem Detektor gelangt, der in Abhängigkeit von der Intensität der auf ihn fallenden Strahlung ein Fehlstellen- bzw. Fehlersignal erzeugt, sowie mit einem an den Detektor angeschlossenen Fehleramplitudendiskrim'inator, der ein Fehlerausgangssignal erzeugt, wenn die Fehlersignale des Detektors einen vorbestimmten Pegel überschreiten, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (40) zum Anzeigen der jeweiligen Lage des Laserstrahls vorhanden ist, die dazu dient, die Lage des Laserstrahls anzeigende Signale zu erzeugen, daß eine Einrichtung (70) zum Erzeugen von Fehlersteuersignalen unterschiedlicher Breite vorhanden ist, der die die Lage des Laserstrahls anzeigenden Signale zugeführt werden, um sie zu veranlassen, variable Fehlersteuersignale zu erzeugen, die in Abhängigkeit von der Jeweiligen Lage des Laserstrahls variieren, daß eine Einrichtung (112) vorhanden ist, welche die FehlerSteuersignale von variabler Breite jeweils um eine Abtastung verzögert, und der die Fehlersignale von dem Diskriminator (90) und die Fehlersteuersignale zugeführt werden, und die dazu dient, jeweils um eine Abtastung verzögerte Fehlersteuersignale von variabler zeitlicher Breite zu liefern, die entsprechend der jeweiligen Lage des Laserstrahls während der Abtastung variieren, und daß an den Fehleramplitudendiskriminator und die eine Verzögerung um eine Abtastung bewirkende Einrichtung eine

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- 2β -

Fehlerquantisiereinrichtung (110) angesclilossen ist, die dazu dient, ein Ausgangssignal, das eine Fehlstelle auf der Oberfläche des zu untersuchenden Materials (20) anzeigt, nur beim erstmaligen Auftreten eines Fehlersignals während eines aktiven Abtastintervalls durchzulassen, jedoch nachfolgende Fehlersignale zurückzuhalten, die während benachbarter aufeinander folgender Abtastungen auftreten, welche sich während der Zeitintervalle der Fehlersteuersignale abspielen, die durch die jeweils eine Verzögerung um eine Abtastung bewirkende Einrichtung bestimmt werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignalquantisierungseinrichtung (110) eine Mehrfachabtastungs-Speicher-Verzögerungseinrichtung aufweist, die dazu dient, alle Ausgangssignale zurückzuhalten, die aus den Fehlersignalen entstehen, welche durch die Fehlstellen erzeugt werden, welche während eines bestimmten Fehlersteuersignals auftreten, bis das Fehlersignal, das zur Erzeugung des betreffenden Fehlersteuersignals Anlaß gegeben hat, auf die Dauer einer vorbestimmten Anzahl nachfolgender Zeilenabtastungen verschwindet.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplungseinrichtung (10£) vorhanden ist, welche die Fehlersteuersignale der Mehrfachabtast-Speicher-Einrichtung dem.Fehleramplitudendiskriminator (90) zuführt, um den genannten vorbestimmten Pegel während des Auftretens der Fehlersteuersignale von variabler zeitlicher Breite herabzusetzen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Rückkopplungseinrichtung (105) zwischen der Fehlerquantisiereinrichtung (110) und dem Diskriminator (90) vorhanden ist und dazu dient, die jeweils um eine Abtastung verzögerten Fehlersteuersignale von variabler zeitlicher Breite zu dem Diskriminator zurückzuleiten, um den genannten vorbestimmten Pegel des Diskriminators herabzusetzen, wenn die Fehlersteuersignale vorhanden sind.

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5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Einrichtung zum Anzeigen der jeweiligen Lage des Laserstrahls eine Mittelpunkterfassungsbaugruppe (40) gehört, die ein Mittelpunktsignal immer dann erzeugt, wenn der Laserstrahl den Mittelpunkt der Abtastlinie durchläuft, die sich über die Oberfläche des zu untersuchenden Materials (20) erstreckt.

6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Mittelpunkterfassungsbaugruppe (40) ein im Weg des Laserstrahls angeordnetes, teilweise reflektierendes Fenster (32) aufweist, ferner eine Fokussierlinse (34), eine lichtundurchlässige Maske (36) mit einer Öffnung, die auf die Mittellage des Laserstrahls während einer Abtastung ausgerichtet ist, sowie ein Detektor (38), und daß die Fokussierlinse den Mittelpunkt der Abtastlinie des Laserstrahls, der durch das fenster auf die Öffnung der Maske reflektiert wird, unter Verwendung von Licht des Laserstrahls auf -dem Detektor abbildet, um den Detektor zu veranlassen, ein die Mittellage dee Laserstrahls anzeigendes Ausgangssignal zu erzeugen.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Einrichtung (70) zum Erzeugen variabler FehlerSteuersignale eine ein aktives Abtasten bewirkende Einrichtung gehört, die Lagebestimmungssignale für eine aktive Abtastung nur dann erzeugt, wenn eich der Laserstrahl bei jedem Abtastintervall vom Mittelpunkt der Abtastlinie aus zur einen oder anderen Seite über die Oberfläche des zu untersuchenden Materials' (20) bewegt.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Abtasteinrichtung (-10) ein Galvanometerspiegel (30) gehört, der durch ein schnell arbeitendes Galvanometer (28) angetrieben wird, um den Laserstrahl zu veranlassen, die Oberfläche des zu untersuchenden Materials (20) zu überstreichen, daß zwei zylindrische Fokussierlinsen (16, 18) vorhanden sind, deren optische Achsen im rechten Winkel zueinander verlaufen, und

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die dazu dienen, die Größe des Abtastflecks auf der Oberfläche des Materials, der durch den Laserstrahl erzeugt wird, bezüglich seiner Breite und Länge parallel zur Abtastrichtung des Laserstrahls bzw. im rechten Winkel dazu einzustellen, und daß zwischen dem Galvanometerspiegel einerseits und den beiden zylindrischen Linsen andererseits eine sphärische Linse (22) so angeordnet ist, daß ihr Abstand von dem Galvanometerspiegel gleich ihrer Brennweite ist, so daß sie Licht, das durch die zylindrischen IPukussierlinsen fällt, über den Galvanometerspiegel auf der Oberfläche des zu untersuchenden Materials fokussiert bzw. abbildet.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Detektor eine Photomultiplikatorröhre (38) gehört, und daß der Empfänger (50) optische Empfangseinrichtungen aufweist, die dazu dienen, das Licht, das auf der· Oberfläche des zu untersuchenden Materials (20) von dem durch den Laserabtaststrahl erzeugten Fleck ausgeht, zu sammeln und es über die Aufnahmefläche der Photomultiplikatorröhre zu verteilen oder auszubreiten, um zu verhindern, daß die Amplitude des Fehlersignals durch Empfindlichkeit sunterschiede innerhalb der Aufnahmefläche der Photomultiplikatorröhre sowie durch Änderungen der Winkel zwischen dem Laserabtaststrahl, der Materialoberfläche und der Photomultiplikatorröhre geändert wird.

10. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung des Empfängers (50) eine Linsenkombination aufweist, zu der zwei Rücken an Bücken angeordnete Fresnellinsen (52, 56) und eine erste zylindrische Linse (54·) gehören, daß diese Linsenkombination unterschiedliche Brennweiten in Beziehung zu Achsen aufweist, die im rechten Winkel zu einer Abtastlinie bzw. parallel zu einer Abtastlinie verlaufen, längs welcher sich der Laserstrahl auf der Oberfläche des zu untersuchenden Materials (20) bewegt, daß eine zweite zylindrische Linse (62) vorhanden ist, die eine Maske (64)

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mit einer' Öffnung aufweist, um das Bildfeld des Empfängers im rechten Mnkel zu der Abtastlinie zu bestimmen, daß die Linsenkombination in Beziehung zu der Abtasteinrichtung (10), der Photomultiplikatorröhre (60) und der Abtastlinie in einer Ebene so angeordnet ist, daß die Abtasteinrichtung auf der Photomultiplikatorröhre abgebildet wird, und daß die zweite zylindrische Linse gegenüber der Linsenkombination und der Photomultiplikatorröhre so angeordnet ist, daß sie die Linsenkombination auf der Photomultiplikatorröhre in einer im rechten Winkel zu der Abtastlinie verlaufenden Richtung abbildet, wobei die Linsenkombination die Abtastlinie auf der Öffnung der lichtundurchlässigen Maske der zweiten zylindrischen Linse abbildet.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen der Abtasteinrichtung (10) und der Abtastlinie sowie zwischen der Abtastlinie und dem Empfänger (50) unverändert bleiben, und daß der Empfänger und die Abtasteinrichtung in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.

12. Anordnung zum Nachweisen von Fehlstellen mittels Abtastung durch einen Laserstrahl mit einem Laser zum Aussenden eines Laserstrahls, einer Abtasteinrichtung, die dazu dient, den Laserstrahl zu veranlassen, aufeinander folgende Abtastbewegungen gegenüber der Oberfläche eines zu untersuchenden Materials auszuführen, einem Empfänger mit einem Detektor, der. dazu dient, die Strahlung zu empfangen, welche von der Oberfläche des Materials dort ausgeht, wo sie von dem Laserstrahl getroffen wird', um ein Fehlersignal in Abhängigkeit von der Intensität der zu dem Detektor gelangenden Strahlung zu erzeugen, sowie mit einem an den Detektor angeschlossenen Fehleramplitudendiskriminator, der dazu dient, aus den genannten Signalen Fehlersteuersignale zu erzeugen, wenn die Fehlersignale des Detektors einen vorbestimmten Pegel überschreiten, dadurch ge-" kennzeichnet, daß eine Mittelpunkterfassungseinrichtung (40) vorhanden ist, die ein Signal zum Anzeigen

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der Mittellage des Laserstrahls immer dann erzeugt, wenn der Abtaststrahl des Lasers (12) eine Lage in der Mitte der Abtastzone auf der Oberfläche des zu untersuchenden Materials (20) einnimmt, daß eine Einrichtung zum Anzeigen der Lage des Strahls bei einer aktiven Abtastung vorhanden ist, der das die Mittellage des Strahls anzeigende Signal zugeführt wird, um ein aktives Abtastausgangssignal nur während .der Abtastintervalle des Laserstrahls zu erzeugen, wenn sich der Laserstrahl vom Mittelpunkt der Abtastlinie aus gegenüber dem zu untersuchenden Material zur einen oder anderen Seite bewegt, und daß eine Gattereinrichtung vorhanden ist, der Eingangssignale von dem Fehleramplitudendiskriminator (90) und der Einrichtung zum Anzeigen der Lage des Abtaststrahls zugeführt werden, um sie zu veranlassen, IFehlersignale von vorbestimmter Amplitude nur während der aktiven Abtastintervalle durchzulassen, wenn sich der Abtaststrahl gegenüber dem zu untersuchenden Material Jeweils von dem Mittelpunkt der Abtastlinie aus zur einen oder anderen Seite bewegt.

15· Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zum Anzeigen der Mittellage des Abtaststrahls ein teilweise reflektierendes Fenster (52) aufweist, das im Weg des Strahls des Lasers (12) angeordnet* ist, ferner eine Fokussierlinse (34), eine lichtundurchlässige Maske (36) mit einer Öffnung, die auf den Mittelpunkt ausgerichtet ist, welcher von dem Laserstrahl während Jeder Abtastung durchlaufen wird, sowie einen Detektor (38), und daß die Fokussierlinse den Mittelpunkt der Abtastlinie des Laserstrahls unter Verwendung von Licht des Laserstrahls, das durch das Fenster in Richtung auf die Maskenöffnung reflektiert wird, auf dem Detektor abbildet, um den Detektor zu veranlassen, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Mittellage des Laserstrahls anzeigt.

14. Anordnung zum Nachweisen von Fehlstellen mittels Abtastung durch einen Laserstrahl mit einem Laser zum Aussenden eines Strahls, einer Abtasteinrichtung, die den Laserstrahl veranlaßt, wiederholt nacheinander eine Fläche

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eines zu untersuchenden Materials zu überstreichen, einem Empfänger, der einen Detektor zum Empfangen der Strahlung aufweist, die von der Oberfläche des Materials dort, wo sie von dem Laserstrahl getroffen wird, zu dem Detektor gelangt, um ein Fehlstellen- bzw. Fehlersignal in Abhängigkeit von der Intensität der von dem Detektor empfangenen Strahlung zu erzeugen, sowie mit einem Fehleramplitudendiskriminator, der an den Detektor angeschlossen ist und dazu dient, ein Fehlerausgangssignal zu erzeugen, wenn die Fehlersignale des Detektors einen vorbestimmten Pegel überschreiten, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtasteinrichtung (10) zwei zylindrische Fokussierlinsen (16, 18) aufweist, deren optische Achsen im rechten Winkel zueinander verlaufen, und die dazu dienen, die Große des durch den Strahl des Lasers (12) auf der Oberfläche des Materials (20) erzeugten Flecks bezüglich seiner Breite und Länge parallel zur Abtastrichtung des Laserstrahls und im rechten Winkel dazu einzustellen, sowie eine sphärische Linse (22), die zwischen der Abtasteinrichtung einerseits und den beiden zylindrischen Fokussierlinsen andererseits in einem Abstand von der Abtasteinrichtung angeordnet ist, der gleich ihrer Brennweite ist, damit sie Laserlicht, das durch die zylindrischen Fokussierlinsen fällt, über die Abtasteinrichtung auf der Oberfläche des zu untersuchenden Materials abbildet bzw. fokussiert.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Photoelektronenvervielfacherröhre (38) aufweist, und daß zu dem Empfänger (50) optische Empfangseinrichtungen zum Sammeln des Lichtes von dem Fleck, den der Laserabtasttrahl auf der Oberfläche des Materials (20) erzeugt, gehören, und die das Licht über die Aufnahmefläche der Photoelektronenvervielfacherröhre verteilen, um Änderungen der Fehlersignalamplitude als Folge von+Empfindlichkeitsunterschieden innerhalb der Aufnahmefläche der Phot0elektronenvervielfacherröhre sowie als Folge von Änderungen von Winkeln zwischen dem Laserabtast strahl, der Materialoberfläche und der Photofelektronenvervielfacher-

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röhre zu verhindern.

16. ' Anordnung zum Nachweisen von Fehlstellen auf einer Fläche eines Materials mittels Abtastung durch einen Laserstrahl mit einem Laser zum Aussenden eines Strahls, einer Abtasteinrichtung, die den Laserstrahl veranlaßt, wiederholt nacheinander eine Fläche eines zu untersuchenden Materials zu überstreichen bzw. abzutasten, einem Empfänger mit "optisshhen Empfangseinrichtungen und einem Detektor zum Empfangen der von der Fläche ausgehenden, zu dem Detektor führenden Strahlung, wobei der Detektor in Abhängigkeit von der Intensität der empfangenen Strahlung ein Fehlersignal erzeugt, sowie mit einem Fehleramplitudendiskriminator, der an den Detektor angeschlossen ist und dazu dient, ein einen Fehler anzeigendes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Fehlersignale des Detektors einen vorbestimmten Pegel überschreiten, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen des Empfängers (50) eine Linsenkombination aufweisen, zu der zwei Rücken an Rücken angeordnete Fresnellinsen (52, 56) und eine erste zylindrische Linse (54-) gehören, daß diese Linsenkombination unterschiedliche Brennweiten in Beziehung zu Achsen besitzt, die im rechten Winkel bzw. parallel zu einer Abtastlinie verlaufen, längs welcher der Strahl des Lasers (12) auf der Oberfläche des zu untersuchenden Materials (20) bewegt wird, daß eine zweite zylindrische Linse (62) vorhanden ist, die eine Maske (64) mit einer Öffnung aufweist, welche das Bildfeld des Empfängers in einer im rechten Winkel zu der Abtastlinie verlaufenden Bichtung bestimmt, daß die Linsenkombination in Beziehung zu der Abtasteinrichtung, dem Detektor und der Abtastlinie in einer solchen Ebene angeordnet ist, daß die Abtasteinrichtung auf dem Detektor abgebildet wird, und daß die zweite zylindrische Linse in Beziehung zu der Linsenkombination und dem Detektor so angeordnet ist, daß die Linsenkombination auf dem Detektor in einer im rechten Winkel zu der Abtastlinie verlaufenden Richtung abgebildet wird, wobei die Linsenkombination die . Abtastlinie auf der Öffnung der lichtundurchlassigen Maske

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der zweiten zylindrischen Linse abbildet.

17· Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen der Abtasteinrichtung (10) und der Abtastlinie sowie zwischen der Linie und dem Empfänger (50) unverändert bleiben, und daß der Empfänger und die Abtasteinrichtung in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.

18. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen des Empfängers (50) eine Lampe (68) und einen schwenkbaren Spiegel (692 aufweisen, und daß dieser Spiegel in eine solche Stellung schwenkbar ist, daß er die Lampe durch die optischen Einrichtungen des Empfängers hindurch abbildet, um auf der Oberfläche des abzutastenden Materials die Flache anzuzeigen, von der Licht ausgeht, durch das der Detektor veranlaßt wird, Ausgangssignale zu erzeugen.

19· Anordnung zum Nachweisen von Fehlstellen auf der Oberfläche eines Materials mittels Abtastung durch einen Laserstrahl mit einem Laser, zum Aussenden eines Strahls, einer Abtasteinrichtung, die den Laserstrahl veranlaßt, eine Fläche des zu untersuchenden Materials wiederholt nacheinander zu überstreichen, einem Empfänger mit einem Detektor zum Empfangen von Strahlung, die von dem ^rJ-'eil der zu untersuchenden Fläche zu dem Detektor gelangt, welcher von dem Laserstrahl getroffen wird, wobei der Detektor ein Fehlersignal in Abhängigkeit von der Intensität der von ihm empfangenen Strahlung erzeugt, sowie mit einem Fehleramplitude ndi skr iminat or, der an den Detektor angeschlossen ist und dazu dient, ein einen Fehler anzeigendes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Fehlersignale des Detektors einen vorbestimmten Pegel überschreiten, dadurch gekennzeichnet , daß eine Gatteranordnung (112) vorhanden ist, die Jeweils eine Verzögerung um einen Abtastvorgang bewirkt, um Fehlersteuersignale zu erzeugen, welche die betreffende Fehlstelle auf der nächsten Abtastlinie auf beiden Seiten umgeben, und daß eine Mehrfach-Abtastzeilen-Speicher-Fehlerquantisierungseinrichtung (110) vorhanden

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ist, der die Fehlersteuersignale zugeführt werden, und die einen Eingang aufweist, der an den Ausgang des Fehleramplitudendiskriminators (90) angeschlossen ist, damit sie ein Ausgangssignal, das eine Fehlstelle anzeigt, nur beim erstmaligen Auftreten der Fehlstelle während eines Abtastintervalls erzeugt, und damit sie die Erzeugung eines Ausgangssignals für eine die gleiche Lage einnehmende Fehlstelle während einer -vorbestimmten Anzahl nachfolgender Linien- bzw. Zeilenabtastungen verhindert.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß eine Eückkopplungseinrichtung (105) vorhanden ist, welche die Mehrfach-Zeilenabtastungs-Speicher-Eehlerquantisierungseinrichtung (110) mit dem Fehleramplitudendiskriminator (90) verbindet und dazu dient, den vorbestimmten Pegel des Fehleramplitudendiskriminators auf die Dauer einer vorbestimmten Anzahl von nachfolgenden Linien- bzw. Zeilenabtastungen herabzusetzen, nachdem ein Fehlersignal durchgelassen worden ist, um zu gewährleisten, daß die gleiche Fehlstelle während einer vorbestimmten Anzahl aufeinander folgender Abtastungen verschwindet, bevor die Quantisierungseinrichtung ein Signal für eine neue Fehlstelle durchläßt, die gegenüber dem Abtaststrahl die gleiche Lage einnimmt.

21. Anordnung zum Wachweisen von Fehlstellen auf einer Materialfläche mittels Abtastung durch einen Laserstrahl mit einem Laser zum Aussenden eines Strahls, einer Abtasteinrichtung, die den Laserstrahl veranlaßt, eine Fläche des zu untersuchenden Materials wiederholt nacheinander zu überstreichen, einer Empfangseinrichtung mit einem Detektor zum Empfangen der Strahlung, die zu dem Detektor von dem Punkt auf der abgetasteten Fläche gelangt, welcher von dem Laserstrahl getroffen wird, so daß der Detektor in Abhängigkeit von der Intensität der von ihm empfangenen Strahlung ein Fehlersignal erzeugt, sowie mit einem Fehleramplitudendiskriminator, der an den Detektor angeschlossen ist und dazu dient, ein eine Fehlstelle anzeigendes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Fehlersignale des Detek-

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tors einen vorbestimmten Pegel überschreiten, dadurch gekennzeichnet , daß eine Gatt er anordnung (112) vorhanden ist, die jeweils eine Verzögerung um einen Abtastvorgang bewirkt und dazu dient, Fehlersteuersignale zu erzeugen, welche die betreffende Fehlstelle auf der nächsten Abtastlinie auf beiden Seiten umgeben, daß eine Fehlerquantisierungseinrichtung (110) vorhanden ist, der die Ausgangssignale des Fehleramplitudendiskriminators und die FehlerSteuersignale zugeführt werden, um die zu veranlassen, ein eine Fehlstelle anzeigendes Ausgangssignal nur beim erstmaligen Auftreten der betreffenden Fehlstelle während eines Abtastintervalls zu erzeugen und die Erzeugung eines Ausgangssignals für eine Fehlstelle zu verhindern, die bei einer nachfolgenden Abtastlinie bzw. Zeile die gleiche Lage einnimmt, und daß eine Rückkopplungseinrichtung (105) vorhanden ist, welche die Fehlersteuersignale der Fehlerquantisierungseinrichtung dem Fehleramplitudendiskrxminatpr (90) zuführt, um den vorbestimmten Pegel des Fehleramplitudendiskriminators mindestens bei einer nachfolgenden Abtastlinie oder Zeile herabzusetzen, um zu gewährleisten, daß die gleiche Fehlstelle mindestens bei einer Abtastlinie verschwindet, bevor die Quantisierungseinrichtung ein Signal für eine neue Fehlstelle durchläßt^ welche längs der Abtastlinie die gleiche Lage einnimmt.

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