Signierzeichens auf einem Brillenglas

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sichtbarmachen eines Signierzeichens oder optischer Defekte auf einem optischen Element, insbesondere einem Brillenglas. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Sichtbarmachen eines Signierzeichens oder optischer Defekte auf einem optischen Element, insbesondere einem Brillenglas.

[0002] Brillengläser, insbesondere sog. Gleitsichtgläser, werden mit Signierzeichen versehen, deren Lage während der Produktion des Brillenglases erfasst und verarbeitet wird, um das Brillenglas lagerichtig zu spannen, zu bearbeiten, zu stempeln und schließlich in die Brille des Endabnehmers zu bringen. Signierzeichen werden auf Brillengläsern gezielt und dauerhaft angebracht und zwar durch Diamantritzverfahren, durch Abformen beim Gießen von Kunststoff-Brillengläsern oder durch Lasersignierung.

[0003] Damit der Brillenträger durch gezielt aufgebrachte Signierzeichen bei der Benutzung der

Brille nicht gestört wird, sind diese Zeichen so gestaltet, dass sie nur bei sehr speziellen Lichtverhältnissen erkennbar sind. Die Erkennung der Lage eines Signierzeichens auf einem Brillenglas während des Produktionsprozesses ist deshalb schwierig. Erschwerend kommt dabei hinzu, dass die im Produktionsprozess befindlichen Brillengläser in Folge der speziellen Anforderungen der späteren Brillenträger sehr unterschiedliche optische Wirkungen haben. Innerhalb der Produktion folgen daher Brillengläser mit diesen unterschiedlichen optischen Wirkungen dicht aufeinander, die also in rascher Folge beim aufeinanderfolgenden Bearbeiten einzelner Brillengläser beachtet werden müssen.

[0004] Für eine Kontrolle von Gleitsichtgläsern im Fern- und Nahbezugspunkt ist es erforderlich, in Abhängigkeit von den aufgebrachten Signierzeichen die Wirkung der Gleitsichtgläser an festgelegten Koordinaten auf dem Brillenglas zu messen. Für eine manuelle oder für eine automatische Messung müssen die Signierzeichen daher sichtbar gemacht werden. Dies geschieht bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen beispielsweise mittels rhom- benförmiger Gitter oder Streifenmustern, die unscharf abgebildet werden und deren Kantenübergänge hell/dunkel das Signierzeichen erkennbar machen.

[0005] Nachteil dieser bekannten Vorgehensweise ist, insbesondere beim automatischen

Erkennen der Signierzeichen, dass das Gitter je nach Wirkung des untersuchten Brillenglases unterschiedlich vergrößert abgebildet wird, nämlich in Abhängigkeit von der jeweiligen dioptrischen Wirkung des Brillenglases. Es ist daher erforderlich, für die Erkennung der Signierzeichen einen erheblichen Aufwand hinsichtlich der eingesetzten Algorithmen zu betreiben. Oft ist es in der heutigen Praxis auch erforderlich, dass auch bei automatisierten Prüfanlagen eine speziell geschulte Arbeitskraft manuell in den Produktionsprozess eingreifen und Fehlerkennungen korrigieren muss. Aber auch dann, wenn die Signierzeichen innerhalb eines Produktionsprozesses mittels eines manuellen Prüfvorganges erkannt werden, ist die Situation ähnlich. In diesem Falle wird je nach dem verwendeten Signierverfahren eine unterschiedliche Beleuchtung eingesetzt, um die Signierzeichen sichtbar zu machen. Bei bekannten Vorrichtungen geschieht dies durch Umstecken oder Umschalten von Beleuchtungseinheiten oder man führt das Brillenglas unter geeigneten Beleuchtungsbedingungen, z.B. einer entfernten Hell-Dunkel-Kante, vorbei und beobachtet es. Allerdings sind auch bei diesen Verfahren die Zeichen selber nur undeutlich zu erkennen, so dass Fehler bei der Positionierung und Ausrichtung des jeweiligen Brillenglases möglich sind. Dies gilt auch und gerade im Hinblick auf die für die Erkennung des Signierzeichens zur Verfügung stehende Zeit. Aus diesen Gründen ist es insbesondere bei der herkömmlichen Vorgehensweise zur Vorbereitung von Brillengläsern notwendig, die Brillengläser mittels eines Filzstiftes oder dgl. an der Stelle des Signierzeichens zu markieren („anzupunkten"), was zusätzlichen Aufwand an Arbeit und Zeit erfordert.

Entsprechende Überlegungen gelten auch für einen anderen Bereich innerhalb der Bearbeitung derartiger Brillengläser, nämlich für Stempelautomaten, die nach dem heutigen Stand der Technik ebenfalls der Assistenz einer Bedienungsperson bedürfen. Diese beobachtet die Brillengläser auf einem Bildschirm, um nicht automatisch erkannte Positionen von Signierzeichen manuell im System zu korrigieren, beispielsweise mittels einer Rollkugel-Eingabe. Dieser Nachteil drückt sich ebenfalls in einer Verminderung der Produktivität der videounterstützten, manuell betätigten Stempelmaschinen aus.

[0008] Die Druckschrift DE 103 33 426 A1 zeigt ein Verfahren zum Sichtbarmachen eines

Signierzeichens auf einem Brillenglas, bei dem ein Beleuchtungs-Lichtstrahl auf das Brillenglas gerichtet wird, der das Brillenglas durchläuft, nach dem Durchlaufen des Brillenglases an einem als Retroreflektor ausgebildeten Reflektor reflektiert wird, das Brillenglas erneut durchläuft, und schließlich als Beobachtungs-Lichtstrahl einer Kamera zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor bewegt wird.

[0009] Im Falle eines solchen, einfach rotierenden Retroreflektors ist seine Bahngeschwindigkeit nahe der Rotationsachse sehr gering, so dass hier nur eine geringe Verwischung seiner Strukturen auftritt. Daher sollte der Retroreflektor möglichst eine Bewegung nach Art einer parallelen Drehtranslation, bspw. auf einer Zykloidenbahn, ausführen. Derartige Bewegungen sind jedoch, insbesondere wenn sie mit einer hohen Frequenz auszuführen sind, nur schwierig auszuwuchten, so dass der apparative Aufwand sehr groß ist.

Des Weiteren zeigt die Druckschrift DE 10 201 1 1 19 806 A1 ein Verfahren zum

Sichtbarmachen eines Signierzeichens auf einem Brillenglas, bei dem ein Beleuchtungs- Lichtstrahl auf das Brillenglas gerichtet wird, der auf das Brillenglas trifft, nach dem Auftreffen auf das Brillenglas an einem als Retroreflektor ausgebildeten Reflektor reflektiert wird, als Beobachtungs-Lichtstrahl erneut auf das Brillenglas trifft und schließlich einer Kamera zugeleitet wird, wobei ein Reflexionsbereich des Beleuchtungs-Lichtstrahls auf dem Reflektor mittels eines bewegten ersten optischen Elements variiert wird, wobei der Beleuchtungs-Lichtstrahl nach dem Brillenglas auf das erste optische Element trifft.

Diese bekannten bildgebenden Verfahren und Vorrichtungen sind zum Sichtbarmachen von Signierzeichen aber auch zur Inspektion von Defekten wie Schlieren, Kratzern usw. auf optischen, das heißt transparenten Bauteilen, wie zum Beispiel Brillengläsern, anwendbar. In diesen Verfahren und Vorrichtungen wird ein im Durchlicht optisch wirksames Bauteil, insbesondere ein Brillenglas, abgebildet, ohne dass die Abbildung durch die Wirkung des optischen Elements verzerrt wird. Zur Beleuchtung wird in der Regel mit einem zu einer optischen Achse des Objektivs koaxialen Auflicht gearbeitet. Daher kann es in den aufgenommenen Bildern dazu kommen, dass ein Reflex der in der Beleuchtungseinrichtung verbauten Lichtquelle, beispielsweise einer LED (light emitting diode), sichtbar ist. Dieser Reflex kann insbesondere im Rahmen einer Inspektion des Prüflings störend sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden. All dies soll mit möglichst einfachen apparativen und verfahrensmäßigen Mitteln geschehen.

Daher wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zum

Sichtbarmachen eines Signierzeichens oder optischen Defekts eines optischen Elements, insbesondere eines Brillenglases, bereitgestellt, mit einem Probenhalter zum Stützen des optischen Elements, wobei der Probenhalter einen Auflagebereich aufweist, in dem das optische Element auf dem Probenhalter anzuordnen ist, und wobei die Vorrichtung des Weiteren einen Bildsensor zum Aufnehmen eines Bildes des optischen Elements, eine Abbildungsoptik zum Abbilden des optischen Elements auf dem Bildsensor, wobei die Abbildungsoptik mindestens ein Linsenelement mit einer optischen Achse und/oder eine Mehrzahl von Linsenelementen aufweist, die hintereinander entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, einen Retroreflektor und eine Beleuchtungseinrichtung zur Bereitstellung einer Auflichtbeleuchtung aufweist, wobei der Auflagebereich außerhalb der optischen Achse angeordnet ist. Dabei kann die optische Achse bzw. gemeinsame optische Achse ein Abbildungsstrahlengang eines von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtstrahls sein, der das mindestens eine Linsenelement bzw. die Mehrzahl von Linsenelementen unabgelenkt durchtreten würde.

[0014] Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Sichtbarmachen eines Signierzeichens oder optischen Defekts eines optischen Elements, insbesondere eines Brillenglases, bereitgestellt, bei dem das optische Element mittels eines Strahlenbündels einer Auflichtbeleuchtung beleuchtet wird, das auf das optische Element trifft, nach dem Auftreffen auf das optische Element an einem Retroreflektor reflektiert wird, als Beobachtungsstrahlenbündel erneut auf das optische Element trifft, und schließlich durch eine Abbildungsoptik einem Bildsensor zugeleitet wird, wobei die Abbildungsoptik mindestens ein Linsenelement mit einer optischen Achse und/oder eine Mehrzahl von Linsenelementen aufweist, die hintereinander entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, und wobei das optische Element außerhalb der optischen Achse angeordnet wird. Dabei kann die optische Achse bzw. gemeinsame optische Achse ein Abbildungsstrahlengang eines von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtstrahls sein, der das mindestens eine Linsenelement bzw. die Mehrzahl von Linsenelementen unabgelenkt durchtreten würde.

[0015] In bekannten Konfigurationen sind das zu überprüfende optische Element, die abbildende

Optik und der Bildsensor der verwendeten Kamera derart angeordnet, dass die optische Achse der abbildenden Optik durch sie hindurch verläuft. Die Abbildung eines von einer Lichtquelle, insbesondere einer LED, herrührenden Reflexes kann jedoch vermieden werden, wenn zumindest das zu überprüfende optische Element außerhalb der optischen Achse der Abbildungsoptik angeordnet wird. Der Bildsensor kann folglich ebenfalls außerhalb der optischen Achse angeordnet werden. Dabei ist die Umkehrung der Abbildung zu beachten, wie im Folgenden noch weiter ausgeführt wird. Möchte man die Position und Konfiguration des Bildsensors beibehalten, ist es jedoch auch möglich, nur einen Teil des Bildsensors auszulesen. Es kann folglich nur derjenige Teil des Bildsensors ausgelesen werden, in den das optische Element abgebildet wird. Ein gegebenenfalls vorhandener weiterer Teil des Bildsensors, auf dem die Abbildung des Reflexes erfolgt, würde nicht ausgelesen werden.

[0016] Der Begriff "optische Achse" bezeichnet vorliegend einen Abbildungsstrahlengang eines von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtstrahls, der ein Linsenelement ohne Ablenkung durchtreten würde. Die optische Achse steht folglich auf den beiden optischen Flächen des Linsenelements senkrecht. Folglich ist vorgesehen, dass ein von der Beleuchtungseinrichtung emittierter Lichtstrahl, der das mindestens eine Linsenelement und/oder die Mehrzahl von Linsenelementen unabgelenkt durchtreten würde, einen Abbildungsstrahlengang entlang der optischen Achse bzw. der gemeinsamen optischen Achse aufweisen würde. Der Abbildungsstrahlengang ist dabei der Strahlengang von einem Objekt zu seinem Bild, insbesondere von einem abzubildenden Objektpunkt zu dem resultierenden Bildpunkt, beispielsweise also von dem Probenhalter zu seinem Bild.

[0017] Eine Abbildungsoptik oder ein Objektiv weist mindestens ein Linsenelement, häufig

mehrere Linsenelemente, das heißt refraktive optische Elemente, auf. Das mindestens eine oder die Mehrzahl von Linsenelementen, die in der voranstehenden Erfindung bezeichnet ist, ist in der Regel mit sphärischen Vorder- und Rückflächen ausgestaltet. Diese Linsenelemente sind in der Regel rotationssymmetrisch. Somit liegt ein Scheitelpunkt der Vorder- und Rückflächen dieser Linsenelemente auf der Rotationssymmetrieachse, die dann auch die optische Achse ist. Diese Art von Linsenelementen hat in einer Abbildungsoptik eine gemeinsame optische Achse. Entlang dieser sind die Linsenelemente hintereinander angeordnet. Sollte die Abbildungsoptik darüber hinaus beispielsweise noch ein reflektierendes optisches Element oder ein refraktives optisches Element mit einer Vorder- und/oder Rückflächenausgestaltung aufweisen, bei der jeder Lichtstrahl abgelenkt wird und daher dieses optische Element isoliert betrachtet streng genommen keine optische Achse aufweist, ist dieses bei der Betrachtung einer gesamten Abbildungsoptik zu vernachlässigen. Daher wird vorliegend die optische Achse mittels des Abbildungsstrahlengangs desjenigen Lichtstrahls definiert, der das mindestens eine Linsenelement und/oder die Mehrzahl von Linsenelementen unabgelenkt durchtritt oder durchtreten würde. Da das optische Element außerhalb der optischen Achse angeordnet ist, kann dieser Abbildungsstrahlengang beispielsweise als von dem Probenhalter ausgehend angenommen werden, wenn dieser von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet würde.

[0018] Das Strahlenbündel der Auflichtbeleuchtung oder die Auflichtbeleuchtung kann zumindest teilweise koaxial oder koaxial zu der optischen Achse verlaufen. "Koaxial" meint hierin, dass ein Teil des Strahlenbündels koaxial zu der optischen Achse ausgerichtet ist. Im Fall eines sich verbreiternden Strahlkonus verläuft beispielsweise der Strahl im Zentrum bzw. auf der Rotationssymmetrieachse des Strahlkonus koaxial zu der optischen Achse. Bei einem kollimierten Strahlenbündel parallel zu der optischen Achse verläuft der Strahl im Zentrum koaxial zu der optischen Achse.

[0019] Wenn im Rahmen der vorliegenden Anmeldung von„Brillengläsern" die Rede ist, so sind darunter auch Haftschalen und andere vergleichbare optische Bauteile zu verstehen.

[0020] Wenn im Rahmen der vorliegenden Anmeldung von einem "Retroreflektor" die Rede ist, so ist hierunter eine Fläche zu verstehen, die einfallendes Licht über einen großen Bereich von Einfallswinkeln im Wesentlichen wieder in dieselbe Richtung zurückwirft, aus der es einfällt. In der Praxis verwendet man hierfür ebene oder gekrümmte Flächen, die mit einer retroreflektierenden Oberfläche, z.B. Glasperlen, versehen sind, oder auf der viele kleine Tripelspiegel oder verspiegelte Tripelprismen in einer regelmäßigen Anordnung angebracht sind. Derartige Oberflächen sind allgemein von Fahrzeug-Rückreflekto- ren, Verkehrsschildern, Lichtschranken usw. bekannt. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen retroreflektierenden Strukturen auf dem Retroreflektor deutlich kleiner als 1 mm sind. Der Beleuchtungs-Lichtstrahl trifft somit zunächst auf das Brillenglas auf, wobei der Beleuchtungs-Lichtstrahl dann von diesem transmittiert wird bzw. dieses durchlaufen kann oder von diesem reflektiert werden kann. Der Begriff„auftreffen" kann somit als„transmit- tieren oder reflektieren" verstanden werden. Dann trifft der Beleuchtungs-Lichtstrahl auf das erste optische Element auf. Auch das erste optische Element kann der Beleuchtungs- Lichtstrahl durchlaufen oder von diesem transmittiert werden oder von diesem reflektiert werden. Danach wiederum wird der Beleuchtungs-Lichtstrahl von dem Retroreflektor reflektiert. Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung können also in einem transmittierenden oder einem reflektierenden Aufbau vorgesehen sein. Bei dem transmittierenden Aufbau durchläuft der Beleuchtungs-Lichtstrahl das Brillenglas und durchläuft es als Beobachtungs-Lichtstrahl erneut.

Bei dem reflektierenden Aufbau wird der Beleuchtungs-Lichtstrahl von dem Brillenglas, insbesondere seiner der Beleuchtungs-Lichtquelle abgewandten Oberfläche, reflektiert und als Beobachtungs-Lichtstrahl erneut von dem Brillenglas reflektiert. Das erste optische Element ist dann auf der ersten Seite des Brillenglases angeordnet. Dabei ist auf die Einhaltung der Scheimpflugbedingung zu achten. Bei einer Einhaltung der Scheimpflug- bedingung schneiden sich die Bildebene und die Objektivebene bzw. Objektivhauptebene der Kamera und die Schärfeebene in einer Geraden. Die Schärfeebene wäre im Fall des reflektierenden Aufbaus die nominelle Ebene des Brillenglases. Daher sind die Kamera, der Retroreflektor und das Brillenglas, bzw. eine nominelle Ebene des Brillenglases, derart anzuordnen, dass die Scheimpflugbedingung für die Abbildung des Brillenglases in der Kamera erfüllt ist. Dann erfolgt eine scharfe Abbildung der nominellen Ebene des Brillenglases.

Wenn der Reflexionsbereich auf dem Reflektor bewegt wird, so wird ein homogener Hintergrund erzeugt, von dem sich die Signierzeichen wesentlich deutlicher und damit kontrastreicher abheben. Die zu prüfenden Brillengläser erscheinen bei der Messung gleichmäßig hell. An den Kanten der Signierzeichen tritt jedoch eine so starke Streuung auf, dass das gestreute Licht nicht mehr die Retroreflexbedingung erfüllt, mit der Folge, dass die Signierzeichen dunkel auf hellem Hintergrund erscheinen. Durch die Bewegung des ersten optischen Elements und damit des Reflexionsbereichs auf dem Retroreflektor verschwimmt die Struktur des Retroreflektors und es stören Wellen, Inhomogenitäten, Verschmutzungen usw. des Retroreflektors selbst nicht mehr.

Insbesondere wenn es sich bei den„Signierzeichen" um nicht gezielt aufgebrachte Unregelmäßigkeiten des Brillenglases, z.B. Schlieren im Glasmaterial oder Kunststoff, handelt, so lassen sich diese mittels des vorgeschlagenen Verfahrens und der vorgeschlagenen Vorrichtung sichtbar machen und so das Brillenglas auf seine Qualität hin überprüfen.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist man dazu in der Lage, auch bei einer Auflichtbeleuchtung, insbesondere einer koaxialen Auflichtbeleuchtung, einen störenden Reflex der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung zu vermeiden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird daher vollkommen gelöst.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Abbildungsoptik eine Mehrzahl von Linsenelementen aufweist, die hintereinander entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind. Es kann also die Abbildungsoptik eine Mehrzahl von Linsenelementen aufweisen, die hintereinander entlang der optischen Achse angeordnet sind, wobei die optische Achse eine gemeinsame optische Achse der Mehrzahl von Linsenelementen ist.

Auf diese Weise kann ein Objektiv bzw. eine Abbildungsoptik mit verbesserten

Abbildungseigenschaften bereitgestellt werden.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Auflagebereich eine Aussparung und einen die Aussparung umgebenden Randbereich aufweist. Das optische Element kann dabei über der Aussparung und auf dem Randbereich aufliegend anzuordnen sein. Mit einer solchen Aussparung wird insbesondere der transmissive Aufbau der Vorrichtung bereitgestellt. Dieser transmissive Aufbau erfordert das Vorhandensein einer Aussparung durch den Probenhalter. Anhand dieser Aussparung ist der Auflagebereich identifizierbar. Der Randbereich um die Aussparung herum kann beispielsweise 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm breit sein. Insbesondere kann der Randbereich eine Breite von 1 bis 10 mm aufweisen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die

Beleuchtungseinrichtung mittels eines Strahlteilers auf die optische Achse eingekoppelt ist.

Dies ist in der Regel der geeignetste apparative Aufbau, um eine koaxiale

Auflichtbeleuchtung bereitzustellen. Eine Kamera mit Bildsensor ist zusammen mit der Abbildungsoptik in der Regel senkrecht über dem Probenhalter angeordnet. Seitlich versetzt kann so die Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein und mittels eines Strahlteilers zwischen der Abbildungsoptik und dem Probenhalter eingekoppelt werden. Des Weiteren kann eine gegenüber der Beleuchtungseinrichtung angeordnete Strahlfalle vorgesehen sein. Auf diese Weise kann ein Beleuchtungs-Strahlengang koaxial zu der optischen Achse eingekoppelt werden. Im Falle einer im Wesentlichen konischen Form des Strahlenbündels der Auflichtbeleuchtung ist beispielsweise in diesem Fall der zentrale Strahl, das heißt die Rotationssymmetrieachse des Konus, koaxial zu der optischen Achse verlaufend.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die

Beleuchtungseinrichtung mindestens eine LED als Lichtquelle aufweist.

Auf diese Weise kann ein geeignetes Licht auf energiesparende Weise bereitgestellt sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der

Bildsensor außerhalb der optischen Achse angeordnet ist. Da der Auflagebereich außerhalb der optischen Achse angeordnet ist, ist entsprechend ein Bildsensor außerhalb der optischen Achse genügend. Bezüglich der optischen Achse muss der Bildsensor entsprechend gegenüberliegend dem Auflagebereich angeordnet sein. Auf diese Weise lassen sich des Weiteren sicher Reflexionen entlang der optischen Achse, die sonst auf den Bildsensor treffen würden, vermeiden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der

Bildsensor bezüglich der optischen Achse gegenüberliegend zu dem Auflagebereich angeordnet ist.

Auf diese Weise kann mittels der Abbildungsoptik der Auflagebereich mit dem darauf angeordneten optischen Element sicher auf dem Bildsensor abgebildet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der

Bildsensor derart angeordnet ist, dass eine Mittelachse des Bildsensors koaxial zu der optischen Achse verläuft.

Unter der "Mittelachse" ist dabei eine Achse senkrecht zu einer Fläche der einzelnen Sensorelemente des Bildsensors zu verstehen. Diese Mittelachse verläuft durch einen Flächenschwerpunkt einer durch die einzelnen Sensorelemente des Bildsensors gebildeten Fläche. Im Falle einer rechteckigen Anordnung der Sensorelemente des Bildsensors verläuft die Mittelachse folglich senkrecht zu der Sensorfläche durch den Schnittpunkt der Diagonalen des Rechtecks. Bei dem Bildsensor kann es sich beispielsweise um einen CCD (charge-coupled device) -Sensor handeln.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der

Retroreflektor um eine Rotationsachse rotierbar ausgebildet ist. Dabei kann die Vorrichtung des Weiteren eine Antriebseinrichtung zum Rotieren des Retroreflektors aufweisen.

Auf diese Weise kann vermieden werden, dass etwaige Verschmutzungen,

Beschädigungen oder eine Struktur des Retroreflektors ein Messergebnis beeinflussen. [0044] In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die

Rotationsachse koaxial zu der optischen Achse verläuft. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Rotationsachse außerhalb der optischen Achse verläuft.

Wird die Rotationsachse koaxial zu der optischen Achse angeordnet, hat dies zur Folge, dass beispielsweise in dem transmissiven Aufbau ein Bereich des Retroreflektors beleuchtet wird und zur Reflexion genutzt wird, auf dem eine Bahngeschwindigkeit relativ hoch ist. Bereiche geringer Bahngeschwindigkeiten, in denen Verschmutzungen und/oder Defekte des Retroreflektors trotz der Rotation Einfluss haben können, wie beispielsweise nahe der Rotationsachse, werden so nicht genutzt. Alternativ kann die Rotationsachse auch außerhalb der optischen Achse angeordnet sein. Beispielsweise kann auf diese Weise ein platzsparenderer Aufbau herbeigeführt werden und/oder ein Retroreflektor mit geringerer Größe genutzt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Retroreflektor feststehend angeordnet ist.

Zur Vereinfachung des Aufbaus kann der Retroreflektor auch feststehend angeordnet sein. Beispielsweise kann dann eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Retroreflektors vermieden werden.

Dabei kann dann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass ein bewegbares optisches Element zwischen dem Probenhalter und dem Retroreflektor angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Beleuchtungs-Strahlengang und/oder der Beobach- tungs-Strahlengang durch dieses optische Element verlaufen. Wie beispielsweise in der bereits eingangs genannten DE 10 201 1 1 19 806 A1 gezeigt ist, kann auch auf diese Weise bei feststehendem Retroreflektor der Einfluss von Verschmutzungen, Beschädigungen und/oder einer Struktur des Retroreflektors vermieden werden.

[0049] In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die

Vorrichtung des Weiteren ein Gehäuse aufweist, in dem der Bildsensor angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine Anschlussöffnung zum Koppeln des Gehäuses mit der Abbildungsoptik aufweist.

Ein derartiger Anschluss stellt einen definierten Anschluss für eine Abbildungsoptik bzw. ein Objektiv bereit. Ein Beispiel für einen solchen Anschluss wird unter anderem auch als "C-mount" bezeichnet.

Dabei kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Anschlussöffnung in dem Gehäuse derart angeordnet ist, dass eine Mittelachse des Bildsensors außerhalb der optischen Achse der Abbildungsoptik verläuft.

Auf diese Weise kann eine Anordnung und Ausgestaltung des Bildsensors sichergestellt werden, die außerhalb der optischen Achse liegt und trotz allem eine Abbildung des Auflagebereichs mittels der Abbildungsoptik auf dem Bildsensor ermöglicht. Bei handelsüblichen Industriekameras liegt die Mitte des Bildsensors normalerweise auf der optischen Achse der Abbildungsoptik. Der in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehene Aufbau wird beispielsweise unter Einsatz einer sogenannten "Board Level-Kamera" möglich. Eine solche "Board Level-Kamera" weist eine Leiterplatte auf, auf der der Bildsensor und die für dessen Betrieb notwendige Steuerungs- und Auswertungselektronik angebracht sind. Eine solche "Board Level-Kamera" kann in ein geeignetes Gehäuse eingebaut werden, welches mit einem voranstehend beschriebenen Objektivanschluss mit lateralem Versatz zu dem Bildsensor ausgestaltet ist.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Abbildungsoptik eine Mehrzahl von Linsenelementen aufweist, die hintereinander entlang einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind. Es kann also die Abbildungsoptik eine Mehrzahl von Linsenelementen aufweisen, die hintereinander entlang der optischen Achse angeordnet sind, wobei die optische Achse eine gemeinsame optische Achse der Mehrzahl von Linsenelementen ist.

Auf diese Weise kann ein Objektiv bzw. eine Abbildungsoptik mit verbesserten

Abbildungseigenschaften bereitgestellt werden. [0055] In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Bildsensor

außerhalb der optischen Achse angeordnet wird. Des Weiteren kann in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass der Bildsensor mit seiner Mittelachse koaxial zu der optischen Achse angeordnet und nur teilweise ausgelesen wird.

[0056] Es versteht sich, dass die im Rahmen der Vorrichtung geschilderten Ausgestaltungen und

Vorteile ebenso für das beschriebene Verfahren Anwendung finden können und umgekehrt.

[0057] Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0058] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Aufbau einer Vorrichtung im transmissiven Aufbau und mit rotierendem Retroreflektor,

Fig. 2 zeigt einen herkömmlichen Aufbau einer Vorrichtung im transmissiven Aufbau und mit feststehendem Retroreflektor,

Fig. 3 zeigt einen herkömmlichen Aufbau einer Vorrichtung im reflektiven Aufbau und mit feststehendem Retroreflektor,

Figuren 4a und 4b

zeigen Bildaufnahmen mit Vorrichtungen in herkömmlichem Aufbau,

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Kamera

Ausgestaltung der Vorrichtung in Fig. 5,

Fig. 7 zeigt eine schematische Ausgestaltung einer alternativen Ausgestaltung

Kamera in einer Vorrichtung gemäß Fig. 5, und

Fig. 8 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform

erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0059] Fig. 1 zeigt eine übliche Vorrichtung zum Erkennen von Signierzeichen oder optischen

Defekten. Die Vorrichtung ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.

[0060] Die Vorrichtung 1 weist einen Probenhalter 12 auf, in dem eine Aussparung 14

vorgesehen ist. Auf dem Probenhalter 12 wird ein optisches Element 16, im vorliegenden Fall ein Brillenglas, angeordnet, das zu untersuchen ist. Das Brillenglas 16 weist ein Signierzeichen 18 auf, das auszulesen ist.

[0061] Mittels einer Beleuchtungseinrichtung 20, die beispielsweise mindestens eine LED als

Lichtquelle aufweisen kann, wird das optische Element 16 beleuchtet. Dies ist über einen Beleuchtungs-Strahlengang 22 verdeutlicht. Über den Strahlteiler 24 wird der Beleuch- tungs-Strahlengang 22 eingekoppelt. Eine optische Achse einer im Detail in der Fig. 1 nicht dargestellten Abbildungsoptik einer Kamera 36 ist schematisch mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet. Mittels des Strahlteilers 24 wird so der Beleuchtungs-Strahlengang 22 auf die optische Achse 21 eingekoppelt. Des Weiteren ist eine Strahlfalle 26 vorgesehen, die durch den Strahlteiler 24 hindurchtretende Strahlung fängt.

[0062] Der Beleuchtungs-Strahlengang 22 trifft dann auf das optische Element 16, tritt durch dieses hindurch und fällt auf einen Retroreflektor 30. Der Retroreflektor weist beispielsweise eine Vielzahl von Tnpelspiegeln 32 auf. Der Retroreflektor stellt so bereit, dass auf ihn einfallendes Licht unter demselben Winkel wieder zurückfällt. Innerhalb der Reflexion auf dem Retroreflektor 30 tritt das Licht als Beobachtungsstrahlengang 34 wiederum durch das optische Element 16, durch den Strahlteiler 24 und fällt auf die Kamera 36. Eine Motoreinrichtung 38, die über eine Befestigungseinrichtung 37 mit dem

Retroreflektor 30 gekoppelt ist, dreht diesen in einer schematisch angedeuteten Drehrichtung 39.

Eine Auswertungs- und Steuerungseinrichtung 40 wertet die mittels der Kamera 36 aufgenommenen Bilder aus und steuert die einzelnen Elemente der Vorrichtung 1 an, beispielsweise die Motoreinrichtung 38.

In der Fig. 2 ist ein leicht abgewandelter, ebenfalls bekannter Aufbau gezeigt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher nicht erneut erläutert.

In der dargestellten Ausgestaltung ist der Retroreflektor 30 feststehend angeordnet. Dafür ist ein weiteres optisches Element 42 bereitgestellt, in diesem Fall ein Prisma. Das weitere optische Element 42 ist in einer Halterungseinrichtung 44 gehalten, die wiederum über die Einrichtung 37 mit einer Motoreinrichtung 38 gekoppelt ist. Auf diese Weise kann das weitere optische Element 42 rotiert werden. Auch auf diese Weise ist es möglich, auf dem feststehenden Retroreflektor 30 den Reflexionsbereich zu variieren. Im Übrigen hat diese Ausgestaltung die gleiche Funktionsweise wie die Ausgestaltung der Fig. 1.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere mögliche bekannte Ausgestaltung. Diese Ausgestaltung ist die Abwandlung der Ausgestaltung der Fig. 2 in einen reflektiven Aufbau. Bei diesem wird zum Auslesen des Signierzeichens 18 kein transmissiver Aufbau genutzt, sondern ein reflektiver Aufbau. Abhängig von den optischen Eigenschaften des optischen Elements 16 kann dies unter Umständen vorteilhaft sein. Im Übrigen entspricht die Funktionsweise der Ausgestaltung der Fig. 2.

Die Figuren 4a und 4b zeigen Beispiele von Bildaufnahmen in herkömmlichen

Vorrichtungen und mit herkömmlichen Verfahren. Das optische Element 16 ist jeweils gut zu erkennen. Im Fall der Fig. 4b handelt es sich um ein optisches Element 16 mit einem Nahteil 48. Deutlich zu erkennen ist des Weiteren ein Reflexionspunkt 46, der von einer LED als Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung 20 herrührt. Unter Umständen kann dieser Reflexionspunkt 46 zu Problemen führen, wenn gerade an der Stelle des Reflexionspunktes 46 ein optischer Defekt des optischen Elements 16 vorliegt. Insofern soll ein solcher Reflexionspunkt 46 vermieden werden.

[0069] Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Gleiche

Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden im Folgenden nicht erneut erläutert. Dargestellt ist die Vorrichtung 10 in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

[0070] Die Vorrichtung 10 weist eine Abbildungsoptik 50 auf. Die Abbildungsoptik 50 weist

mehrere refraktive optische Elemente, insbesondere Linsenelemente, 51 , 52 auf. Der Punkt 46 liegt in der dargestellten Ausführungsform beispielsweise auf dem Probenhalter 12. Würde der Punkt 46 von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet, würde der in dem Punkt 46 auftreffende, von der Beleuchtungseinrichtung emittierte Lichtstrahl nach Reflektion in dem Punkt 46 die Linsenelemente 51 , 52 unabgelenkt durchtreten. Der Abbildungsstrahlengang ausgehend von diesem Punkt 46, der die die Linsenelemente 51 , 52 unabgelenkt durchtreten würde, ist folglich die optische Achse 21. Die optischen Elemente 51 , 52 sind hintereinander entlang einer gemeinsamen optischen Achse 21 angeordnet. Der Beleuchtungs-Strahlengang 22 der Beleuchtungseinrichtung 20, die mindestens eine LED 73 aufweist, ist als Auflichtbeleuchtung bereitgestellt und wird mittels des Strahlteilers 24 auf die optische Achse 21 eingekoppelt. Grundsätzlich kann das Strahlenbündel des Beleuchtungs-Strahlengangs 22 kollimiert und dann insbesondere mit einem konstanten Querschnitt bereitgestellt sein. Es kann sich aber auch um ein wie schematisch dargestellt konisches Strahlenbündel handeln. Ein Zentrumsstrahl bzw. die Rotationssymmetrieachse des bereitgestellten Strahlenbündels kann dann koaxial zu der optischen Achse 21 verlaufen. Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass eine Beleuchtung derart bereitgestellt ist, dass kein rotationssymmetrisches Strahlenbündel des Beleuchtungs-Strahlengangs 22 bereitgestellt ist. Dies kann insbesondere geschehen, um die Lichtleistung der Beleuchtungseinrichtung 20 nur in einen auch tatsächlich benötigten Bereich zu bündeln. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass durch geeignete Strahlformung, beispielsweise durch prismatische Elemente, lediglich ein Bereich in der Fig. 5 rechts von der optischen Achse 21 ausgeleuchtet wird. Mit anderen Worten kann ein Strahlenbündel des Beleuchtungs-Strahlengangs 22 derart geformt werden, dass, insbesondere im Wesentlichen, nur ein Auflagebereich 69 des Probenhalters 12 ausgeleuchtet wird.

Der Probenhalter 12 weist den Auflagebereich 69 auf. Der Auflagebereich 69 weist insbesondere die Aussparung 14 und einen die Aussparung 14 umgebenden Randbereich 68 auf. Dieser Randbereich kann 1 bis 10 mm breit sein. Der Auflagebereich 69 liegt außerhalb der optischen Achse 21 . Insbesondere ist das optische Element 16 außerhalb der optischen Achse 21 angeordnet. Auf diese Weise wird vermieden, dass eine Reflexion auf dem optischen Element 16 oder eine Streuung auf einer Oberfläche des optischen Elements 16 in die Abbildungsoptik 50 tritt. Der Probenhalter 12 kann insbesondere aus einem Material ausgebildet sein oder mit einer Beschichtung versehen sein, die einen sehr geringen Reflexionskoeffizienten aufweist. So kann eine Reflexion von dem Probenhalter 12, die schematisch mit dem Bezugszeichen 58 bezeichnet ist, vermieden werden.

In der dargestellten Ausgestaltung ist eine Kamera 36 vorgesehen. Die Kamera 36 weist ein Gehäuse 54 auf. In dem Gehäuse ist ein Bildsensor 56 bereitgestellt, beispielsweise ein CCD-Array. Dieser Bildsensor 56 ist ebenfalls außerhalb der optischen Achse 21 angeordnet. Aufgrund der Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik 50 ist der Bildsensor 56 bezüglich der optischen Achse 21 gegenüberliegend des Auflagebereichs 69 und damit des optischen Elements 16 angeordnet.

Auf diese Weise wird der Auflagebereich 69 bzw. das optische Element 16 mittels der Abbildungsoptik 50 auf dem Bildsensor 56 abgebildet.

Lediglich schematisch ist mit dem Bezugszeichen 16' eine mögliche Lage des optischen Elements in einem reflektiven Aufbau bezeichnet. Wie voranstehend beschrieben, ist im reflektiven Aufbau die Scheimpflug-Bedingung hinsichtlich der Hauptebene des Objektivs 50, des optischen Elements 16 und des Retroreflektors 30 einzuhalten.

Für den transmissiven Aufbau ist der Retroreflektor 30 bewegbar mit einer

Motoreinrichtung 38 dargestellt. Die Rotation des Retroreflektors 30 erfolgt um die Rotationsachse 75. Diese ist außerhalb der optischen Achse 21 angeordnet. Grundsätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, die Rotationsachse 75 koaxial mit der optischen Achse 21 anzuordnen, um Bereiche höherer Bahngeschwindigkeit des Retroreflektors 30 in einem Auftreffbereich der durch das optische Element 16 tretenden Strahlung anzuordnen.

Die Fig. 6 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Kamera 36. Wie bereits voranstehend beschrieben, ist der Bildsensor 56 bezüglich der optischen Achse 21 derart angeordnet, dass das optische Element auf ihn abgebildet wird. Der Auflagebereich 69 weist die Aussparung 14 und den Randbereich 68 auf. Der Randbereich 68 bzw. der Auflagebereich 69 ist dann um einen mit dem Bezugszeichen 70 bezeichneten Abstand von der optischen Achse 21 beabstandet. Der Abstand 70 kann etwa 1 mm bis 10 mm betragen.

Die Kamera 36 weist ein Gehäuse 54 auf. Das Gehäuse 54 weist eine Anschlussöffnung 64 zum Anbringen der Abbildungsoptik 50 auf. Der Bildsensor 56 ist auf einer Sensorplatine 60 ortsfest in dem optischen Gehäuse 54 angeordnet. Des Weiteren kann beispielsweise ein Anschluss 62 für Eingabe- und/oder Ausgabesignale bzw. zum Anschluss an die Auswertungs- und Steuerungseinrichtung 40 vorgesehen sein.

Eine Mittelachse des Bildsensors 56 ist mit dem Bezugszeichen 66 bezeichnet.

Beispielsweise im Fall eines rechteckigen Bildsensors 56 liegt diese Mittelachse 66 senkrecht zu der Sensorfläche auf dem Schnittpunkt der Diagonalen des Rechtecks. Wie zu erkennen ist, liegt diese Mittelachse 66 außerhalb der optischen Achse 21 . Dies wird durch eine entsprechend lateral versetzte Anschlussöffnung 64 sichergestellt.

In Fig. 7 ist eine alternative Ausgestaltung dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht erneut erläutert.

In dieser Ausgestaltung ist die Mittelachse 66 koaxial zu der optischen Achse 21 angeordnet. Auf diese Weise kann beispielsweise ein üblicher Aufbau in einer Kamera 26 beibehalten werden. Es kann dann vorgesehen sein, lediglich einen Auslesebereich 72, in dem eine Abbildung des Auflagebereichs 69 bzw. des optischen Elements 16 erfolgt, auszulesen und mittels der Auswertungs- und Steuerungseinrichtung 40 auszuwerten. Auf diese Weise kann aufgrund des geringeren auszulesenden und auszuwertenden Datenvolumens eine schnellere Bildverarbeitung und/oder eine höhere Aufnahmefrequenz bereitgestellt werden.

[0081] Fig. 8 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100.

[0082] Zunächst wird in einem Schritt 102 eine Vorrichtung 10 bereitgestellt. Diese Vorrichtung

10 kann insbesondere den Probenhalter 12 zum Stützen des optischen Elements 16 aufweisen, insbesondere weist der Probenhalter einen Auflagebereich 69 auf, in dem das optische Element 16 auf dem Probenhalter 12 anzuordnen ist. Die Vorrichtung 10 weist des Weiteren den Bildsensor 56 zum Aufnehmen eines Bildes des optischen Elements 16 auf. Des Weiteren ist die Abbildungsoptik 50 zum Abbilden des optischen Elements 16 auf den Bildsensor 56 bereitgestellt, wobei die Abbildungsoptik 50 mindestens ein Linsenelement 51 , 52 mit einer optischen Achse (21 ) und/oder eine Mehrzahl von Linsenelementen 51 , 52 aufweist, die hintereinander entlang einer gemeinsamen optischen Achse 21 angeordnet sind. Des Weiteren weist die Vorrichtung 10 einen Retroreflektor 30 und eine Beleuchtungseinrichtung 20 zur Bereitstellung einer, insbesondere zumindest teilweise koaxial oder koaxial zu der optischen Achse 21 verlaufenden, Auflichtbeleuchtung auf. Insbesondere ist dann der Auflagebereich 69 außerhalb der optischen Achse 21 angeordnet. Damit wird auch das optische Element 16 in dem Auflagebereich 69 außerhalb der optischen Achse 21 angeordnet.

In einem Schritt 104 wird dann das optische Element mittels der Beleuchtungseinrichtung 20 beleuchtet.

In einem Schritt 106 erfolgt eine Reflexion an dem Retroreflektor 30.

In einem Schritt 108 tritt das Licht dann als Beobachtungs-Strahlengang 34 erneut durch das optische Element 16 hindurch.

In einem Schritt 1 10 wird der Beobachtungs-Strahlengang 34 mittels der Abbildungsoptik 50 auf den Bildsensor 56 abgebildet. In einem Schritt 1 12 erfolgt dann ein Auslesen des Bildsensors 56 und ein Auswerten der Bilddaten hinsichtlich des ausgelesenen Signierzeichens 18 und/oder optischer Defekte des optischen Elements 16.