NL8500600A

NL8500600A - APPLIANCE FOR TRANSFORMING A RADIATION PROFILE LINE INTO CORRESPONDING ELECTRICAL SIGNALS.

Info

Publication number: NL8500600A
Application number: NL8500600A
Authority: NL
Original assignee: Stichting Ct Voor Micro Elektr
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1986-10-01
Also published as: EP0248811A1; NL190460B; JPS62502703A; NL190460C; WO1986005268A1

Description

. * ‘ 4. * "4

Lx 85 5001 Nn/TgLx 85 5001 Nn / Tg

Toestel voor het omvormen van een stralingsprofiellijn in daarmede ' overeenkomende elektrische signalen.Apparatus for converting a radiation profile line into corresponding electrical signals.

De uitvinding heeft betrekking op een toestel voor het ontvormen van een stralingsprofiellijn in daarmede overeenkomende elektrische signalen.The invention relates to an apparatus for deforming a radiation profile line into corresponding electrical signals.

Onder een stralingsprofiellijn wordt hierbij op een 5 oppervlak invallende straling in de vorm van een lijn verstaan, waarbij de vorm van deze lijn een betekenis heeft, en in het bijzonder met een meetuitkomst samenhangt. Een dergelijke profiel-lijn kan daarbij door rechtstreeks invallende straling dan wel door tussenkomst van een afbeeldingsstelsel zijn gevormd, al dan niet na 10 afbuiging of verstrooiing door een te onderzoeken lichaam. Het in-valsoppervlak is uiteindelijk het oppervlak van een omzetter, waarmede de straling in elektrische stromen kan worden omgezet.A radiation profile line is hereby understood to mean radiation incident on a surface in the form of a line, the shape of this line having a meaning, and in particular relating to a measurement result. Such a profile line can be formed by direct incident radiation or through an imaging system, whether or not after deflection or scattering by a body to be examined. The incident surface is ultimately the surface of a converter with which the radiation can be converted into electric currents.

Deze profiellijn kan bijvoorbeeld samenhangen met een af-standmeting met behulp van door een te onderzoeken lichaam terugge-15 strooide of doorgelaten straling, waarbij de profiellijn een afbeelding kan zijn van de snijlijn tussen een stralingsvlak én'het buitenoppervlak van dit lichaam, of een maat is voor afwijkingen in de oppervlaksvorm dan wel de doorlatendheid van dit lichaam, zodat deze profiellijn bijvoorbeeld kan worden gebruikt om na te gaan, of het 20 lichaam aan daaraan gestelde eisen voldoet. Anderzijds kan deze profiellijn ook een willekeurige op een oscillograafscherm gevormde lichtgevende lijn zijn.This profile line can for instance be related to a distance measurement by means of radiation scattered or transmitted back by a body to be examined, wherein the profile line can be an image of the cutting line between a radiating surface and the outer surface of this body, or a measure is for deviations in the surface shape or the permeability of this body, so that this profile line can be used, for example, to check whether the body meets the requirements set for it. On the other hand, this profile line can also be any luminous line formed on an oscillograph screen.

In beide voornoemde en wellicht ook nog andere gevallen bestaat er behoefte aan een toestel, waarmede een dergelijke lijn 25 in elektrische signalen kan worden omgezet, die voor verdere verwerking geschikt zijn, dan wel kunnen worden gebruikt om met behulp van een gangbaar beeldscherm een geschikte weergave van deze lijn te verkrijgen, welk toestel in het bijzonder zo min mogelijk ruimte moet innemen, en ook in staat moet zijn om betrekkelijk snelle verande-30 ringen van een profiellijn te volgen.In both the aforementioned and perhaps also other cases, there is a need for a device with which such a line 25 can be converted into electrical signals which are suitable for further processing, or which can be used to display a suitable display by means of a conventional screen from this line, which device in particular should occupy as little space as possible, and also be able to follow relatively fast changes of a profile line.

85 0 0 6 0 o • t ’ - 2 -85 0 0 6 0 o • t "- 2 -

De uitvinding beoogt een dergelijk toestel te verschaffen. Het toestel volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door een platte samengestelde omzetter, waarop de straling in de vorm van een te verwerken stralingsprofiellijn kan invallen, en die is ingericht 5 voor het tweedimensionaal omzetten van deze straling in elektrische signalen, waartoe deze omzetter is voorzien van volgens een vast tweedimensionaal patroon gerangschikte omzettingsgebieden, en voorts is verbonden met middelen om de voortgebrachte elektrische signalen in een ondubbelzinnig op de overeenkomstige omzettingsgebieden be-10 trokken rangschikking uit te voeren en te verwerken.The object of the invention is to provide such a device. The device according to the invention is characterized by a flat composite converter, onto which the radiation can fall in the form of a radiation profile line to be processed, and which is arranged for the two-dimensional conversion of this radiation into electrical signals, for which purpose this converter is provided with a fixed two-dimensional pattern arranged conversion regions, and further associated with means for outputting and processing the generated electrical signals in an arrangement unambiguously related to the corresponding conversion regions.

In het algemeen zou voor een dergelijke omzetter een matrix van afzonderlijke foto-elektrische omzetters kunnen worden gebruikt, waarvan de afzonderlijke punten naar wens zouden kunnen worden afgevraagd om een bijvoorbeeld voor beeldvorming of andere ver-15 werking geschikte signaalreeks te verkrijgen, waarbij men niet aan de gangbare televisie-weergeeftoestellen behoeft te zijn gebonden.Generally, for such a converter, a matrix of individual photoelectric converters could be used, the individual points of which could be interrogated as desired to obtain a signal sequence suitable, for example, for imaging or other processing, without the conventional television displays need to be bound.

Op grond van praktische overwegingen, zoals beschikbaarheid, wordt echter volgens de uitvinding bij voorkeur gebruikt gemaakt van een samengestelde omzetter, die een aantal naast elkaar gelegen in hoofd-. 20 zaak lijnvormige omzettingsgebieden omvat, die elk zijn ingericht voor het voortbrengen van elektrische signalen, die ondubbelzinnig samenhangen met de plaats "van stralingsinval op het desbetreffende gebied, en die aan tenminste een uiteinde zijn verbonden met middelen voor het uitvoeren van de voortgebrachte signalen, die verder 25 zijn verbonden met middelen voor het in onderlinge samenhang verwerken van de door de verschillende gebieden voortgebrachte signalen.For practical reasons, such as availability, however, according to the invention it is preferable to use a composite converter, which comprises a number of adjacent units in the main. 20 includes linear conversion regions, each of which is adapted to generate electrical signals unambiguously associated with the location of radiation incident on the respective region, and which are connected at at least one end to means for outputting the generated signals, which further connected to means for mutually processing the signals produced by the different regions.

Daarbij zijn de signaaluitvoermiddelen in het bijzonder uitgevoerd als elektronische parallel-serie-omvormers, waarmede de gelijktijdig aan de uitgangen van de verschillende omzettingsgebie-30 den verschijnende signalen als een signaalreeks in serievorm kunnen worden uitgevoerd, welke uitvoermiddelen in het bijzonder kunnen worden gevormd door tenminste een analoog schuifregister.The signal output means are in particular designed as electronic parallel-series converters, with which the signals simultaneously appearing at the outputs of the various conversion areas can be output as a series of signals, which output means can in particular be formed by at least an analog shift register.

Bij een eerste hoofduitvoeringsvorm van het toestel vol- 8500800 ν * '«' - 3 - gens de uitvinding worden de lijnvormige omzettingsgebieden gevormd door lijnvormige omzetters met zijdelings foto-effect, waarvan de langsassen de om te vormen profiellijn in verschillende punten snijden, en die aan elk uiteinde zijn verbonden met een uitvoermiddel, 5 dat een met de stroomsterkte aan het desbetreffende uiteinde over· eenkomend signaal kan uitvoeren, welke uitvoermiddelen zodanig gelijk lopen, dat de aan de beide uiteinden'van een omzetter verschijnende signalen gelijktijdig worden uitgevoerd, terwijl de verver-kingsmiddelen zijn ingericht om de verhouding tussen de gelijktijdig 10 aan de beide uiteinden van eenzelfde omzetter optredende signalen te bepalen.In a first main embodiment of the device according to the invention, the linear conversion areas are formed by linear transducers with lateral photo-effect, the longitudinal axes of which cut the profile line to be converted into different points, and which are connected at each end to an output means 5 capable of outputting a signal corresponding to the current intensity at the relevant end, the output means being so similar that the signals appearing at both ends of a converter are output simultaneously, while the processing means are arranged to determine the ratio between the signals occurring simultaneously on both ends of the same converter.

Dergelijke omzetters met zijdelings foto-effect zijn bekend, waartoe kan worden verwezen naar het proefschrift van D.J.W. Noorlag, "Lateral Photo-Effect Position-Sensitive Detectors", Delft, (1982).Such transducers with lateral photo-effect are known, for which reference can be made to the thesis of D.J.W. Noorlag, "Lateral Photo-Effect Position-Sensitive Detectors", Delft, (1982).

15 De aan de uiteinden van een dergelijke rechtlijnige omzetter bij bestraling in een tussengelegen punt af te nemen stromen hebben een sterkte, die omgekeerd evenredig is met de afstand tussen het in-valspunt van de straling en de desbetreffende uiteinden. Bij het onderhavige toestel kunnen derhalve de verschillende gedeelten van 20 de profiellijn, die met de verschillende naast elkaar gelegen omzetters overeenkomen, nauwkeurig worden bepaald uit de verhoudingsmet ing.The currents to be drawn at the ends of such a rectilinear transducer upon irradiation at an intermediate point have a strength inversely proportional to the distance between the incident point of the radiation and the respective ends. Thus, in the present apparatus, the different portions of the profile line corresponding to the different adjacent transducers can be accurately determined from the ratio measurement.

In het bijzonder zijn daarbij de overeenkomstige uitgangen van de verschillende omzetters elk met een bijbehorende parallel-25 serie-omvormer verbonden, terwijl de uitgangen van de beide omvormers met een trap voor het bepalen van de verhouding tussen de gelijktijdig aankomende signalen zijn verbonden.In particular, the corresponding outputs of the different converters are each connected to an associated parallel series converter, while the outputs of the two converters are connected with a stage for determining the ratio between the simultaneously arriving signals.

Bij een tweede hoofduitvoeringsvorm van het toestel volgens de uitvinding worden de lijnvormige omzettingsgebieden elk gevormd 30 door een reeks van fotocellen, die elk met een bijbehorende cel van een analoog schuifregister zijn verbonden. De bepaling van de plaats van de profiellijn vindt daarbij, anders dan bij de eerstgenoemde hoofduitvoeringsvorm, stapsgewijs plaats.In a second main embodiment of the device according to the invention, the linear conversion regions are each formed by a series of photocells, each of which is connected to an associated cell of an analog shift register. The determination of the location of the profile line takes place step by step, unlike in the first-mentioned main embodiment.

85 0 0 6 0 0 • \ * - 4 -85 0 0 6 0 0 • \ * - 4 -

Om een nauwkeurigere bepaling van het verloop van de profiellijn te verkrijgen, kunnen bij deze tweede hoofduitvoeringsvorm middelen worden gebruikt voor het verbreden van de profiellijn dwars op de hoofduitbreidingsrichting daarvan tot een breedte, die ten-5 minste gelijk is aan de hartafstand tussen dwars op deze hoofduitbreidingsrichting naast elkaar gelegen fotocellen, terwijl de ver-werkingsmiddelen zijn ingericht voor het meten van de verhouding tussen de sterkten van signalen, die van fotocellen afkomstig zijn, die elk door een deel van de verbrede profiellijn zijn bestraald.In order to obtain a more precise determination of the profile line course, in this second main embodiment, means can be used to widen the profile line transverse to its main extension direction to a width at least equal to the center distance between these main extension direction adjacent photocells, while the processing means is arranged to measure the ratio of the strengths of signals from photocells each irradiated by a portion of the widened profile line.

10 Uit deze overdekkingsverhouding kan de nauwkeurige ligging van de profiellijn worden afgeleid.The precise location of the profile line can be derived from this overlapping ratio.

Wanneer daarbij de assen van de met de fotocelreeksen verbonden analoge schuifregisters dwars op de hoofduitbreidingsrichting van de profiellijn zijn gericht, kunnen de van het uitvoermiddel af-15 komstige signaalreeksen naar een serie-parallel-omzetter worden gevoerd, waarmede de verschillende signaalreeksen in parallelvorm kunnen worden gebracht, terwijl de verwerkingsmiddelen zijn ingericht voor het bepalen van de sterkteverhouding tussen paren van overeenkomstige signalan van naburige signaalreeksen.When the axes of the analog shift registers connected to the photocell arrays are oriented transversely to the main extension direction of the profile line, the signal arrays from the output means can be fed to a series-parallel converter, with which the different arrays can be paralleled while the processing means is arranged to determine the strength ratio between pairs of corresponding signal from neighboring signal series.

20 Wanneer daarentegen de assen van de met de fotocelreeksen verbonden analoge schuifregisteis evenwijdig aan de richting van de profiellijn zijn gericht, kan het uitvoermiddel met een ververkings-middel zijn verbonden, dat is ingericht om de verhouding van de sterkten-tussen opeenvolgende signalen van eenzelfde signaalreeks 25 te bepalen.On the other hand, when the axes of the analog shift register connected to the photocell strings are oriented parallel to the direction of the profile line, the output means can be connected to a means of reconversion, which is adapted to the ratio of the strengths between successive signals of the same signal series. 25.

De stralingsprofiellijn kan daarbij in het bijzonder afkomstig zijn van een toestel voor het bepalen van de vorm of van vorm- of samenstellingsafwijkingen van een te onderzoeken lichaam, welk toestel bestaat uit een bron van een smalle stralingsbundel, 30 in het bijzonder een laserstraal, en een afbeeldingsstelsel voor het op het omzetteroppervlak vormen van beeldpunten van de door het lichaam verstrooide of afgebogen straling, welk toestel als kenmerk heeft, dat de bron is ingericht voor het vormen van tenminste een 6500600 - 5 - stralingsvlak, dat zodanig is gericht, dat door het afbeeldings-stelsel de door het lichaam verstrooide of afgebogen straling op de samengestelde omzetter wordt afgebeeld als een stralingsprofiellijn van de voornoemde soort.The radiation profile line may in particular come from a device for determining the shape or from shape or composition deviations of a body to be examined, which device consists of a source of a narrow radiation beam, in particular a laser beam, and a imaging system for forming pixels on the transducer surface of the radiation scattered or diffracted by the body, the device being characterized in that the source is arranged to form at least one 6500600-5 radiation plane which is oriented such that it is Imaging System The body scattered or diffracted radiation on the composite converter is imaged as a radiation profile line of the aforementioned type.

5 Het kan hierbij zowel gaan om tegen het oppervlak van het lichaam teruggestrooide straling en om het daarmede bepalen van de .· uitwendige vorm of vormafwerking van dit lichaam, als om verstrooide of gebroken en door het lichaam doorgelaten straling en voor het daarmede bepalen van structuurafwijkingen daarvan.This may concern radiation scattered against the surface of the body and determining the external shape or shape of this body, as well as scattered or broken radiation transmitted through the body and for determining structural deviations therewith. thereof.

10 In het bijzonder kan daarbij een waaier van stralingsvlak- ken worden gebruikt om een overeenkomstig aantal profiellijnen te vormen, waarbij ofwel een enkel stralingsvlak stapsgewijs kan worden verplaatst, ofwel, in het geval van een samengestelde omzetter van de tweede hoofduitvoeringsvorm, met een aantal vlakken gelijktijdig 15 kan worden gewerkt.In particular, a range of radiant planes may be used to form a corresponding number of profile lines, either a single radiant plane being displaceable or, in the case of a composite converter of the second main embodiment, with a plurality of planes can be operated simultaneously.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht aan de hand van een tekening; hierin toont: fig. 1 een sterk vereenvoudigde schematische voorstelling van een toestel volgens de uitvinding ter verduidelijking van het 20 algemene werkingsbeginsel daarvan; fig. 2A en B een vereenvoudigde schematische voorstelling van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van het toestel van fig, 1 resp. daarbij optredende signalen; fig. 3A en B en fig. 4A en B overeenkomstige afbeeldingen 25 van twee andere uitvoeringsvoorbeelden resp. de bijbehorende signaalvormen; en fig. 5 en 6 een schematische voorstelling van een bekend dieptemeettoestel resp. van een wijziging daarvan volgens de uitvinding.The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing; Fig. 1 shows a highly simplified schematic representation of an apparatus according to the invention to clarify the general principle of operation thereof; Figures 2A and B show a simplified schematic representation of a first exemplary embodiment of the device of Figures 1 and 1, respectively. signals occurring therewith; FIGS. 3A and B and FIGS. 4A and B are corresponding illustrations of two other embodiments, respectively. the associated signal forms; and FIGS. 5 and 6 are a schematic representation of a known depth measuring device, respectively. of a modification thereof according to the invention.

30 In fig. 1 is in beginsel de werking van een toestel vol gens de uitvinding schematisch weergegeven.Fig. 1 shows in principle the operation of an apparatus according to the invention.

Fig. 1 toont een voorbeeld van een eenvoudige profiellijn 1 met een uitspringend gedeelte 2, die op een omzetteroppervlak 3 8500000 - 6 - invalt. Deze profiellijn heeft een rechtlijnige hoofduitbreidings-richting, doch dit behoeft niet noodzakelijkerwijs steeds het geval te zijn. De getoonde profiellijnvorm vereenvoudigt echter de in het onderstaande te geven beschrijving van het toestel volgens de uit-5 vinding.Fig. 1 shows an example of a simple profile line 1 with a protruding portion 2, incident on a converter surface 3 8500000-6. This profile line has a rectilinear main extension direction, but this does not necessarily always have to be the case. However, the profile line shape shown simplifies the description of the device according to the invention to be given below.

De omzetter 3 moet in staat zijn om elektrische signalen af te geven, die met de stralingsverdelirig volgens de lijn 1 overeenkomt, welke omzetter uit praktische overwegingen zo plat mogelijk dient te zijn. Daartoe zou op zichzelf een matrix van omzetterpun-10 ten geschikt zijn, welke bijvoorbeeld willekeurig zouden kunnen worden aigevraagd, doch uit praktische overwegingen wordt volgens de uitvinding gebruik gemaakt van met beschikbare technieken te vervaardigen omzetters, waarvan in het onderstaande enige uitvoerings-voorbéelden zullen worden beschreven.The converter 3 must be able to deliver electrical signals corresponding to the radiation distribution line 1, which converter must be as flat as possible for practical reasons. A matrix of converter points would in itself be suitable for this purpose, which, for example, could be requested randomly, but for practical reasons, according to the invention, use is made of converters to be manufactured with available techniques, of which only exemplary embodiments will be described below. described.

15 Zoals schematisch in fig. 1 is afgebeeld, bestaat de om zetter 3 uit evenwijdig naast elkaar gelegen strookvormige omzet-tingsgebieden 4, waarvan de langsrichting in het afgebeelde geval dwars op de uitbreidingsrichting van de profiellijn 1 is gericht.As shown schematically in Fig. 1, the converter 3 consists of parallel adjacent strip-shaped conversion areas 4, the longitudinal direction of which, in the illustrated case, is oriented transversely to the extension direction of the profile line 1.

Dit laatste is niet strikt noodzakelijk, wanneer de vorm van de 20 profiellijn 1 en de werking van de omzettingsgebieden 4 een andere richting van deze gebieden toelaat, zoals in het onderstaande nog zal worden beschreven. Voorts is het niet steeds noodzakelijk rechtlijnige of onderling evenwijdige omzettingsgebieden 4 te gebruiken. Dit hangt uiteraard af van de ligging en de vorm van een om te vor-25 men profiellijn 1. Voor zeer vele toepassingen is echter de evenwijdige uitvoering volgens fig. 1 bij uitstek geschikt. Eenvoudig-heidshalve zal de beschrijving tot deze vorm worden beperkt.The latter is not strictly necessary if the shape of the profile line 1 and the operation of the conversion areas 4 allow a different direction of these areas, as will be described below. Furthermore, it is not always necessary to use rectilinear or mutually parallel conversion areas 4. This, of course, depends on the location and the shape of a profile line 1 to be transformed. However, for many applications the parallel design according to Fig. 1 is eminently suitable. For the sake of simplicity, the description will be limited to this form.

De omzettingsgebieden 4 zijn zodanig, dat aan de signaal-uitgangen 5 daarvan signalen verschijnen, die overeenkomen met de 30 ligging van de profiellijn 1 ten opzichte van de verschillende gebieden 4. De feitelijke uitvoering van deze gebieden zal nog nader worden beschreven.The conversion regions 4 are such that signals corresponding to the position of the profile line 1 relative to the various regions 4 appear at the signal outputs 5 thereof. The actual implementation of these regions will be described in more detail yet.

De signaaluitgangen 5 zijn verbonden met een trap ó voor % · 8500600 * .The signal outputs 5 are connected to a stage ó for% 8500600 *.

- 7 - het uitvoexen van de verkregen signalen. Het is op zichzelf denkbaar deze trap als een geheugen uit te voeren, waarin de signalen in overeenstemming met de ligging van de profiellijn 1 in analoge dan wel digitale vorm worden opgeslagen, waarbij dan dit geheugen 5 op de meest geschikte wijze kan worden uitgelezen voor het verder verwerken van deze signalen. In de praktijk wordt de trap 6 echter meestal gevormd door een parallel-serie-omvormer, waarmede de gelijktijdig aan de verschillende uitgangen 5 verschijnende signalen in serievorm kunnen worden gebracht, waarbij dan signaalreeksen ont-10 staan, die verder kunnen worden verwerkt of voor beeldweergave kunnen worden gebruikt.- 7 - output the obtained signals. It is conceivable per se to design this stage as a memory, in which the signals are stored in analog or digital form in accordance with the location of the profile line 1, whereby this memory 5 can then be read in the most suitable manner for further processing of these signals. In practice, however, the stage 6 is usually formed by a parallel-series converter, with which the signals appearing simultaneously at the various outputs 5 can be serialized, whereby signal series are then produced, which can be further processed or for image display. can be used.

Met 7 is een bijkomende verwerkingstrap aangeduid, waarin nog nader te beschrijven bewerkingen kunnen worden uitgevoerd, ofwel op signalen in parallelvorm, ofwel op signalen in serievorm. De be-15 werkingsuitkomsten en/of signaalreeksen kunnen aan een uitgang 8 worden afgenomen.7 denotes an additional processing stage, in which operations to be further described can be performed, either on signals in parallel form or on signals in series form. The operation results and / or signal series can be taken at an output 8.

Voor de trap 6 kunnen bekende elektronische ketens worden gebruikt. In het onderstaande zal in het bijzonder sprake zijn van analoge parallel-serie-omvormers of analoge schuifregisters (ook wel 20 CCD "Charge Coupled Device") genoemd, doch de uitvinding is niet tot dergelijke omvormers beperkt; zoals reeds boven is vermeld, kan de trap 6 ook zijn ingericht voor een parallelverwerking van de signalen, wanneer dit gewenst is.Known electronic circuits can be used for stage 6. The following will in particular refer to analog parallel series converters or analog shift registers (also referred to as 20 CCD "Charge Coupled Device"), but the invention is not limited to such converters; as already mentioned above, stage 6 may also be arranged for parallel processing of the signals, if desired.

Fig. 2 toont een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een der-25 gelijk toestel. De gebieden 4 worden daarbij gevormd door lijnvormige omzetters 9 met zijdelings foto-effect van de soort, die in het proefschrift van D.J.W. Noorlag, "Lateral Photo-Effect Position-Sensitive Detectors", Delft (1982) is beschreven. Een dergelijke omzetter heeft twee eindaansluitingen 5a en 5b, waarbij de sterkten 30 van de stromen in deze aansluitingen bij bestraling van een tussen-gelegen punt omgekeerd evenredig zijn met de afstanden tussen dit punt en de desbetreffende aansluitingen. Eenvoudigheidshalve zijn de middelen voor het aanleggen van de vereiste spanningen niet nader 8500600 - 8 - aangegeven.Fig. 2 shows a first exemplary embodiment of such a device. The regions 4 are formed by linear transducers 9 with lateral photo-effect of the kind described in the thesis of D.J.W. Noorlag, "Lateral Photo-Effect Position-Sensitive Detectors", Delft (1982) has been described. Such a converter has two end terminals 5a and 5b, the strengths of the currents in these terminals upon irradiation of an intermediate point being inversely proportional to the distances between this point and the relevant terminals. For the sake of simplicity, the means for applying the required voltages are not shown in more detail 8500600-8.

‘Elke aansluiting 5 i's verbonden met een stroomintegrator, die door een condensator 10 is voorgesteld. Deze aansluitingen zijn voorts elk verbonden met een bijbehorende cel 11 van een uitvoer-5 omzetter 6a resp. 6b, die is uitgevoerd als een analoge parallel-serie-omzetter. Deze cellen ontvangen een ladingstoestand, die overeenkomt met die van de bijbehorende condensator 10. De verschillende ladingen kunnen met behulp van een geschikt stuursignaal naar aangrenzende cellen worden doorgegeven, zodat aan uitgangen 12a 10 resp. 12b reeksen van signalen verschijnen , die met de stroomsterk-ten in de verschillende aansluitingen 5a resp. 5b overeenkomen. In fig. 2B zijn de aan de uitgangen 12a en 12b verschijnende signalen voor de afgeheelde profiellijnvorm weergegeven."Each terminal 5 is connected to a current integrator, which is represented by a capacitor 10. These connections are furthermore each connected to an associated cell 11 of an output converter 6a, respectively. 6b, which is designed as an analog parallel series converter. These cells receive a charge state corresponding to that of the associated capacitor 10. The different charges can be transferred to adjacent cells by means of an appropriate control signal, so that at outputs 12a 10 and 10 respectively. 12b arrays of signals appear which correspond to the currents in the various terminals 5a and 5a, respectively. 5b match. Fig. 2B shows the signals appearing at the outputs 12a and 12b for the trimmed profile line shape.

De uitgangen 12a en 12b zijn verbonden met een bijbehoren-15 de ingang van een verwerkingsketen 7, die is ingericht om de verhouding tussen de gelijktijdig aan de beide ingangen verschijnende signaalsterkten te bepalen. Aan de uitgang 8 verschijnen dan sig-naalreeksen, die met de ligging van de profiellijn 1 en de afwij- I · kingen 2 daarvan ten opzichte van de uiteinden van de omzetters 9 20 overeenkomen.The outputs 12a and 12b are connected to an associated input of a processing circuit 7, which is arranged to determine the ratio between the signal strengths appearing simultaneously at the two inputs. Signal series then appear at output 8, corresponding to the location of profile line 1 and its deviations 2 relative to the ends of transducers 9.

Het aantal rechtlijnige omzetters 9 hangt af van het gewenste scheidingsvermogen en van de lengte van de profiellijn 1. De aftasting door middel van de parallel-serie-omzetters of analoge schuifregisters óa en ób kan uiterst snel geschieden, en kan in het 25 bijzonder aan de signaalfrequentie in een gangbaar beeldweergeef-toestel worden aangepast.The number of rectilinear converters 9 depends on the desired separating power and on the length of the profile line 1. The scanning by means of the parallel series converters or analog shift registers óa and ób can be carried out extremely quickly, and in particular can be signal frequency can be adjusted in a conventional image display device.

Een voordeel van dergelijke omzetters met zijdelings foto-effect is, dat de ligging van een bestralingspunt doorlopend en met grote nauwkeurigheid kan worden bepaald, zodat een overeenkomstige 30 nauwkeurigheid bij het bepalen van de afwijkingen 2 wordt verkregen. Het zal duidelijk zijn, dat in dit geval de richting van de omzetters 9 dwars op de hoofduitbreidingsrichting van de profiellijn 1 dient te zijn gericht, wanneer deze profiellijn, zoals afgebeeld, 8500600 - 9 - in hoofdzaak rechtlijnige gedeelten omvat.An advantage of such transducers with lateral photo effect is that the location of an irradiation point can be determined continuously and with great accuracy, so that a corresponding accuracy in determining the deviations 2 is obtained. It will be clear that in this case the direction of the transducers 9 should be transverse to the main extension direction of the profile line 1, when this profile line, as shown, comprises 8500600-9 - substantially rectilinear sections.

Fig. 3A en B tonen op overeenkomstige wijze een andere uitvoeringsvorm van een samengestelde tweedimensionale omzetter 3 volgens de uitvinding, welke samengestelde omzetter een voor beeld- 5 opneemcamera's ontwikkelde bekende opbouw heeft. Deze samengestelde omzetter omvat een reeks van analoge parallel-serie-omzetters of .1 schuifregisters 13, die met de stroken 4 Volgens fig. 1 overeenkomen. De afzonderlijke cellen 14 daarvan zijn elk verbonden met een bijbehorende niet weergegeven fotocel, zodanig, dat de ladingstoestand 10 van een cel afhangt van de bestralingstoestand van de bijbehorende fotocel. De uitgangen 5 aan een uiteinde van de verschillende om-zetters 13 staan weer in verbinding met overeenkomstige cellen 11 van een analoge parallel-serie-omzetter of schuifregister 6. De verschillende omzetters 13 worden gelijktijdig bestuurd om de ladings-15 toestanden van de verschillende cellen stapsgewijs naar de bijbehorende uitgangen 5 door te geven. In de cellen 11 van de omzetter 6 verschijnen dan de ladingstoestanden van een reeks overeenkomstige cellen van de verschillende omzetters 13, die weer moeten worden doorgeschoven voordat de volgende reeks aankomt. Aan de uitgang 12 20 verschijnt dan een samengestelde reeks van signalen, waaruit de vorm van de profiellijn 1 kan worden afgeleid.Fig. 3A and B similarly show another embodiment of a composite two-dimensional converter 3 according to the invention, which composite converter has a known construction developed for image recording cameras. This composite converter comprises a series of analog parallel-series converters or .1 shift registers 13, which correspond to the strips 4 of FIG. The individual cells 14 thereof are each connected to an associated photocell, not shown, such that the charge state 10 of a cell depends on the irradiation state of the associated photocell. The outputs 5 at one end of the different converters 13 are reconnected to corresponding cells 11 of an analog parallel series converter or shift register 6. The different converters 13 are simultaneously controlled to the charge states of the different cells stepwise to the associated outputs 5. In the cells 11 of the converter 6, the charge states of a series of corresponding cells of the different converters 13 appear, which have to be shifted again before the next series arrives. A composite series of signals then appears at the output 12, from which the shape of the profile line 1 can be derived.

Een dergelijke samengestelde omzetter heeft ten opzichte van die volgens fig. 2A het nadeel, dat de nauwkeurigheid van de plaatsbepaling van de profiellijn 1 wordt beperkt door de afmetingen 25 en de hartafstand van de cellen 14.Compared to that according to Fig. 2A, such a composite converter has the drawback that the accuracy of the positioning of the profile line 1 is limited by the dimensions 25 and the center distance of the cells 14.

Om de plaatsbepaling te verbeteren wordt, zoals afgebeeld, de profiellijn zodanig verbreed, dat de breedte ervan tenminste gelijk is aan de hartafstand tussen twee naburige cellen 14. Soms is de te verwerken profiellijn al breed genoeg; wanneer dit niet het 30 geval is, kan deze met behulp van een optisch stelsel of door onscherp stellen van een afbeeldingslens worden verbreed.To improve positioning, the profile line is widened, as shown, so that its width is at least equal to the center distance between two neighboring cells 14. Sometimes the profile line to be processed is already wide enough; if this is not the case, it can be broadened by means of an optical system or by defocusing an imaging lens.

Wanneer de verbrede profiellijn 1 twee naburige cellen 14 treft, zullen beide een signaal vóórtbrengen, dat van de stralings- 8500600 - 10 - verdeling over de beide cellen afhangt, zodat door het meten van de sterkteverhouding tussen de van naburige cellen van eenzelfde omzetter 13 afkomstige signalen de juiste ligging van het zwaartepunt van de profiellijn 1 kan worden bepaald.When the widened profile line 1 hits two neighboring cells 14, both will produce a signal depending on the radiation distribution between the two cells, so that by measuring the strength ratio between neighboring cells from the same converter 13 signals the correct location of the center of gravity of the profile line 1 can be determined.

5 Zoals uit fig. 3B blijkt, liggen echter de signalen, waar tussen de verhouding moet worden bepaald, in de uitgangssignaal- ,· reeks op enige afstand van elkaar. Om de 'verhoudingsmeting uit te voeren wordt nu de uitgangsleiding 12 verbonden met een serie-paral-lel-omvoxmer 15? waarin de verschillende deelsignaalreeksen in 10 parallelvorm worden gebracht, en wel zodanig, dat de van overeenkomstige cellen 14 van aangrenzende omzetters 13 afkomstige signalen weer naast elkaar komen te liggen, waarbij dan de verwerkingstrap 7 is ingericht om de verhouding tussen naburige signaalparen te bepalen.' 15 Het aldus meten van de sterkteverhouding tussen signaal paren is echter tamelijk omslachtig. Fig. 4A en B tonen een andere uitvoeringsvorm, waarbij deze meting eenvoudiger is. Hierbij zijn nu de omzetters 13 evenwijdig aan de hoofduitbreidingsrichting van de profiellijn 1 gericht. Zoals uit de in fig. 4B weergegeven sig-20 naalvorm blijkt, zijn nu in de uitgangssignaalreeks de op naburige cellen 14 van verschillende omzetters 13 betrekking hebbende signalen naast elkaar gelegen, zodat de verhoudingsmeting aanmerkelijk wordt vereenvoudigd zonder de noodzaak van een bijkomende serie-parallel-omvormer.As can be seen from Fig. 3B, however, the signals between which the ratio is to be determined are in the output signal range some distance apart. To carry out the ratio measurement, the output line 12 is now connected to a series-parallel transformer 15. in which the different sub-signal series are brought into parallel form, such that the signals coming from corresponding cells 14 of adjacent transducers 13 again lie next to each other, the processing stage 7 then being arranged to determine the ratio between neighboring signal pairs. However, measuring the strength ratio between signal pairs in this way is rather laborious. Fig. 4A and B show another embodiment in which this measurement is simpler. The transducers 13 are now oriented parallel to the main extension direction of the profile line 1. As can be seen from the signal shape shown in Fig. 4B, now in the output signal sequence the signals relating to neighboring cells 14 of different transducers 13 are juxtaposed, so that the ratio measurement is considerably simplified without the need for an additional series-parallel inverter.

25 Een verder voordeel van de uitvoeringsvorm volgens fig. 4 is, dat, wanneer de profiellijn 1 zodanig is verbreed, dat meer dan twee naburige cellen 14 kunnen worden overdekt, het vinden van het zwaartepunt eenvoudiger is, daar de desbetreffende signalen elkaar zonder meer opvolgen; bij de parallelvorming volgens fig. 3 zou dit 30 tot een aanmerkelijk ingewikkeldere verwerking leiden.A further advantage of the embodiment according to Fig. 4 is that, if the profile line 1 has been widened in such a way that more than two neighboring cells 14 can be covered, finding the center of gravity is easier, since the relevant signals follow each other without further ado ; this would lead to considerably more complicated processing in the parallel formation according to Fig. 3.

Een profiellijn van de voornoemde vorm wordt met name verkregen in een bijzonder dieptemeettoestel volgens de uitvinding, waarmede de uitwendige vorm van een lichaam kan worden bepaald.A profile line of the aforementioned shape is in particular obtained in a special depth measuring device according to the invention, with which the external shape of a body can be determined.

8500600 - 11 -8500600 - 11 -

Fig. 5 toont het beginsel, waarop dit toestel berust.Fig. 5 shows the principle on which this device is based.

Een bron 16 van een zeer smalle bundel 17, in het bij- , zonder een laserstraal, wordt naar een te onderzoeken oppervlak 18 gericht, dat bijvoorbeeld een inspringend gedeelte 18a en een uit- 5 springend gedeelte 18b omvat. Dit oppervlak is bijvoorbeeld in de x-richting verplaatsbaar, terwijl het gewenst is de afstand in de ,1 z-richting tussen de gedeelten 18a en 188" te bepalen. De door deze oppervlakken teruggestrooide straling 19a resp. 19b wordt door middel van een lens 20 afgeheeld op een oppervlak 21 in de vorm van ge-10 scheiden beeldpunten 22a resp. 22b. Bij een bekend toestel wordt het oppervlak 21 gevormd door een rechtlijnige omzetter, bijvoorbeeld van de vorm van een omzetter 13 volgens fig. 3, waarbij uit de in de tijd veranderende ligging van het beeldpunt 22 bij verplaatsing van het oppervlak 18 de vorm daarvan kan worden afgeleid. 15 Dit toestel heeft het bezwaar, dat zelfs met optisch-me- chanische hulpmiddelen zoals een draaiende spiegel niet snel een volledige profiellijn kan worden opgenomen. Fig. 6 toont een gewijzigde uitvoeringsvorm van een dergelijk toestel, waarbij met behulp van een geschikt optisch stelsel 23 een stralingsvlak 17' wordt 20 gevormd, dat het te onderzoeken oppervlak 18 volgens een profiellijn snijdt, waarbij de verstrooide straling 19 door middel van een lens 20 naar een omzetteroppervlak 3 van de in het voorgaande beschreven soort wordt gericht, waar een profiellijn 1 wordt afgeheeld, die overeenkomt met de snijlijn van het oppervlak 18 en het 25 stralingsvlak 17*. Wanneer het oppervlak 18 in de x-richting wordt bewogen, kan het gehele oppervlak 18 worden afgetast, teneinde een volledig beeld van de vorm van dit oppervlak te verkrijgen. Uiteraard kan ook het stralingsvlak 17' over het oppervlak 18 worden bewogen.A source 16 of a very narrow beam 17, in particular without a laser beam, is directed to a surface 18 to be examined, which includes, for example, a recessed portion 18a and a projecting portion 18b. This surface is, for example, movable in the x direction, while it is desirable to determine the distance in the 1 z direction between the parts 18a and 188 ". The radiation 19a and 19b scattered back through these surfaces is monitored by means of a lens 20 inclined on a surface 21 in the form of separated pixels 22a and 22b, respectively. In a known device, the surface 21 is formed by a rectilinear converter, for instance of the shape of a converter 13 according to Fig. 3, wherein from the the shape of the pixel 22 can be derived in time when the surface 22 is displaced when the surface 18 is displaced. This device has the drawback that even with optical-mechanical aids such as a rotating mirror it is not possible to quickly record a complete profile line. Fig. 6 shows a modified embodiment of such a device, in which a radiation surface 17 'is formed with the aid of a suitable optical system 23, the surface to be examined lacquer 18 cuts along a profile line, the scattered radiation 19 being directed by means of a lens 20 to a transducer surface 3 of the type described above, where a profile line 1 is cut corresponding to the cutting line of the surface 18 and the Radiation surface 17 *. When the surface 18 is moved in the x direction, the entire surface 18 can be scanned to obtain a complete picture of the shape of this surface. The radiating surface 17 'can of course also be moved over the surface 18.

30 Bij gebruik van omzetters van de in fig. 3 en 4 afgeheel de soort is het mogelijk in plaats van een enkel stralingsvlak 17* een waaier van onderling gescheiden vlakken te gebruiken, waarbij dan verschillende profiellijnen 1 naast elkaar worden afgebeeld.When using transducers of the type shown in Figs. 3 and 4, it is possible to use a range of mutually separated surfaces instead of a single radiating surface 17 *, in which case different profile lines 1 are then displayed next to each other.

\ 8500600 - 12 -\ 8500600 - 12 -

In fig. 3 is bij V een bijkomende profiellijn aangeduid. Daarbij moet er uiteraard voor worden gezorgd, dat er een voldoende afstand tussen de naburige profiellijnen aanwezig is om storing te vermijden.In Fig. 3 an additional profile line is indicated at V. It must of course be ensured that there is a sufficient distance between the adjacent profile lines to avoid interference.

In plaats van het onderzoeken van een oppervlak kan bij 5 doorzichtige voorwerpen aldus ook een onderzoek van de structuur daarvan op deze wijze worden uitgevoerd, wanneer structuurveranderingen tot afbuiging van de straling aanleiding geven.Thus, instead of examining a surface, with transparent objects, an examination of its structure can be carried out in this manner, when structural changes give rise to diffraction of the radiation.

Zoals reeds is vermeld, kunnen de in het voorgaande beschreven omzetters ook worden gebruikt bij op andere wijze verkre-10 gen stralingsprofiellijnen, bijvoorbeeld op een oscillograafscherm gevormde lichtlijnen. In het algemeen kunnen dergelijke omzetters overal worden gebruikt, waar een dergelijke profiellijn op het om-zetteroppervlak kan worden gevormd.As has already been stated, the converters described above can also be used in radiation profiles lines obtained in other ways, for example light lines formed on an oscillograph screen. In general, such transducers can be used anywhere where such a profile line can be formed on the transducer surface.

Het zal overigens duidelijk zijn, dat elke samengestelde 15 omzetter met een regelmatige matrixopbouw voor dit doel geschikt is, waarbij de signaaluitvoer aan de weergeef- of verwerkingseisen dient te worden aangepast. Met name kan worden gedacht aan matrixomzetters met afzonderlijk te adresseren matrixpunten, in welk geval alleen die gedeelten kunnen worden geadresseerd, waar belangrijke punten 20 2 van dergelijke profiellijnen zijn gelegen, hetgeen tot een aanmerkelijke versnelling van de meting aanleiding kan geven. Dit kan bijvoorbeeld van belang zijn, wanneer snel bewegende oppervlaks-gedeelten van een voorwerp moeten worden onderzocht. Voorshands zijn echter de in fig. 2, 3 en 4 weergegeven samengestelde omzetters zeer 25 geschikt, daar deze met beschikbare technieken kunnen worden vervaardigd.It will moreover be clear that any composite converter with a regular matrix construction is suitable for this purpose, whereby the signal output must be adapted to the display or processing requirements. In particular, matrix transducers with individually addressable matrix points can be envisaged, in which case only those parts can be addressed where important points of such profile lines are located, which can lead to a considerable acceleration of the measurement. This can be important, for example, when fast-moving surface parts of an object are to be examined. For the time being, however, the composite converters shown in Figures 2, 3 and 4 are very suitable, since they can be manufactured using available techniques.

Het is ook denkbaar de van een dergelijke omzetter afkomstige signalen in een matrixgeheugen op te slaan, waarvan alleen de belangrijke gedeelten worden uitgelezen.It is also conceivable to store the signals from such a converter in a matrix memory, of which only the important parts are read.

85006008500600

Claims

Apparatus for converting a radiation profile line into corresponding electrical signals, characterized by a flat composite converter (3) on which the radiation can incident in the form of a radiation profile line (1, 2) to be processed, and which is adapted for the two-dimensional conversion of this radiation into electrical signals, for which purpose the converter (3) is provided with conversion regions (4) arranged according to a fixed two-dimensional pattern, and is further connected to means (6, 7) for converting the generated electrical signals into a unambiguously implement and process the rankings involved in the corresponding conversion areas.

Device according to claim 1, characterized in that the composite converter (3) comprises a number of adjacent substantially linear conversion regions (4), each of which is arranged for generating electrical signals which are unambiguously associated with the location of radiation incident on the relevant area, and which are connected at at least one end (5) to means (6) for outputting the generated signals, which are further connected to means (7) for mutually processing the signals generated by the different regions (4).

Device according to claim 2, characterized in that the signal output means (6) are designed as electronic parallel-series converters, with which the signals appearing simultaneously at the outputs 25 (5) of the different conversion areas (4) as a signal series in serial form can be performed.

Device according to claim 3, characterized in that the signal output means (ó) are formed by at least one analog shift register.

Device according to any one of claims 2..4, characterized in that the linear conversion regions (4) are formed by linear transducers (9) with lateral photo-effect, the longitudinal axes intersect the profile line (1, 2) to be converted into different points, and which are connected at each end (5a, 5b) to an output means (6a, 6b), one of which has the current at the respective end (5a , 5b) can output corresponding signal, which output means (6a, 6b) run so that the signals appearing at both ends (5a, 5b) of a converter (9) are output simultaneously, while the processing means (7) are 10 adapted to determine the ratio between the signals occurring simultaneously on both ends (5a, 5b) of the same converter (9).

Device according to claim 5, characterized in that the corresponding outputs (5a, 5b) of the different converters 15 (9) are each connected to an associated parallel series converter (6a, 6b), while the outputs of the both transducers with a stage (7) for determining the ratio between the simultaneously arriving signals are connected.

Device according to any one of claims 2..4, characterized in that the linear conversion regions (4) are each formed by a series of photocells, each with an associated cell (14) of an analog shift register (13) are connected.

Device according to claim 7, characterized in that means are provided for widening the profile line (1, 2) 25 transversely of the main extension direction thereof to a width which is at least equal to the center distance between transversely of this main extension direction next to each other located cells (14), while the processing means (7) are arranged to measure the ratio of the strengths of signals coming from cells (14), each of which is part of the widened profile line (1, 2) have been irradiated.

Device according to claim 8, characterized in that 8500 600 - 15 - the axes of the analog shift registers (13) each connected to a photocell series are oriented transversely of the main extension direction of the profile line (1, 2), and that the output of the output means (6) is connected to a series-parallel converter (15), while the processing means (7) are arranged for determining the strength ratio between pairs of corresponding signals of neighboring signal series.

Device according to claim 8, characterized in that the axes of the analog shift registers (13) each connected to a photocell series are oriented parallel to the direction of the profile line (1, 2), and that the output means (6 ) is connected to a processing means (7) which is arranged to determine the ratio of the strengths between the successive signals of the same signal series.

Apparatus according to any one of claims 1..10, for determining the shape or shape or composition deviations of a body to be examined, comprising a source of a narrow beam of radiation, in particular a laser beam, and an image Radiation system for forming imaging points on the transducer surface of the radiation scattered or diffracted by the body, characterized in that the source (16) is arranged to form at least one radiation plane (17 ') directed in such a way , that the imaging system (20) depicts the radiation scattered or diffracted by the body (18) on the composite converter (3) as a radiation profile line (1, 2).

Device according to claim 11, characterized in that it is adapted to form a range of radiating surfaces to form a corresponding number of profile lines (1, 2; 1 ').

Device according to claim 12, characterized by means for stepwise displacement of a single radiating surface (17 *). 8500600 - Ιό -

Apparatus according to claim 12 and any one of claims 7..10, characterized by means for simultaneously forming a number of radiation surfaces (17 ') 8500600