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Was ist der GLAST-Effekt?


Was versteht man eigentlich unter dem GLAST-Effekt?
Viele kennen es sicherlich aus dem Alltag: das eigene Spiegelbild auf einer Aluverpackungsfolie oder aber Lebensmittel betrachtet durch eine Klarsichtverpackungsfolie. In beiden Fällen erhalten wir ein mehr oder weniger unscharfes Bild vom eigentlich scharfen Objekt.

Diesen Effekt, eine Mischung aus direkter Reflexion (an reflektierenden Komponenten) bzw. direkter Transmission (bei durchscheinenden, transpartenten Komponenten) sowie Schleierbildung (diffuse Reflexion), verursacht durch Abweichungen von der idealen Spiegeloberfläche (Unebenheiten, Streupartikel, Kratzer → Ursachen für diffuse Rückwärtsreflexion) im Reflexionsfall bzw. der idealen planparallelen Platte (Einschlüsse, Streupartikel, Brechungsindexunterschiede, Kratzer → diffuse Vorwärtsreflexion) im Transmissionsfall, bezeichnen wir als GLAST-Effekt.


     

 Zunahme der diffusen Rückwärtsreflexion

Bislang steht als Maß für die direkte Reflexion der Glanzgrad zur Verfügung:
 


Als Maß für die Reflexlichtstreuung (Glanzschleier, Haze) dient dabei das Verhältnis aus Direktreflexion (unter 20°± 0,9°) und diffuser Reflexion (zwischen 20,9° und 22,7° sowie 17,3° und 19,1°).


D.h. es wird zur Haze-Berechnung nur ein kleiner Winkelausschnitt herangezogen. Ein Fotodetektor nimmt dabei die direkt reflektierte Strahlung auf (19,1° bis 20,9°), während ein weiterer Fotodetektor (ringförmige Anordnung) die diffuse Reflexion zwischen 17,3° und 19,1° sowie zwischen 20,9° und 22,9° aufnimmt.
 
Bei transparenten sowie semitransparenten Objekten wird das Verhältnis aus empfänger- und senderseitigem Lichtstrom als Transmission bezeichnet und dient als Maß für die Lichtdurchlässigkeit eines Objektes.




Im Durchlichtbetrieb ergibt sich der Haze-Faktor aus der Relation zwischen der Vorwärtslichtstreuung in den gesamten Halbraum und der direkten Transmission innerhalb eines Bereiches von ±2,5°. Üblicherweise wird zur Haze-Messung hierzu eine Ulbrichtkugel verwendet, was sich aber im INLINE-Betrieb so nicht direkt realisieren lässt.


Im Gegensatz zum Haze-Effekt wird der Glast-Effekt mit einer abbildenden Optik ermittelt und kommt somit der Betrachtungsweise durch das menschliche Auge näher. Hierzu wird das Objekt, das betrachtet bzw. untersucht werden soll, als optisches Element in den optischen Strahlengang mit eingebunden.
Als abzubildendes Objekt dient dabei eine beleuchtete Diffusorscheibe mit aufgebrachtem Strichgitter (Linienbreiten von 0,5mm, 1mm und 2mm stehen hierbei zur Auswahl). Im Reflexionsbetrieb wirkt das zu untersuchende Objekt quasi als Spiegel und über diesem wird mittels Projektionsobjektiv ein Ausschnitt des Strichgitters auf einen Zeilendetektor abgebildet:


 
Abhängig von der Oberflächenqualität des zu untersuchenden Objektes erhält man auf der Zeilendetektorposition ein mehr oder weniger scharfes Spiegelbild vom objektseitigen Strichgitter. Idealerweise (beim zu untersuchenden Objekt handelt es sich hierbei dann um einen idealen Spiegel) wird das hell/dunkel-Muster des beleuchteten (homogen beleuchtet) Strichgitters auf dem Zeilendetektor als rechteckförmiges Videosignal wiedergegeben.

Das obere Plateau des Videosignals wird dabei vom hellen Bereich des mittels Diffusor beleuchteten Strichgitters gebildet, während das untere Plateau des Videosignals von den abgedunkelten Stellen der Diffusoroberfläche (Strichgitter ⇒ schwarze Linien) herrührt.



Wird nun das zu untersuchende Objekt nach und nach diffuser, so wird aus dem ursprünglich rechteckförmigen Videosignal ein Sinussignal mit im Vergleich zum Rechtecksignal gleicher Grundfrequenz (abhängig vom Strichgitter und vom Abbildungsmaßstab des verwendeten Projektionsobjektives):



Wird nun mittels Fourieranalyse das Ortsfrequenzspektrum gebildet, kann man mit Zunahme des diffusen Anteils des Objektes in erster Linie eine Abnahme der hochfrequenten Anteile (ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz f0) beobachten. Der Glast-Grad beschreibt dabei das Verhältnis der Grundfrequenz zu den höheren Frequenzanteilen und ist somit auch ein Maß dafür, wie scharf ein Gegenstand mittels reflektierender Komponente gesehen werden kann.



Das Verhältnis der ungeradzahligen Frequenzanteile (3 f0, 5 f0, 7 f0, 9 f0, … , (2n+1) f0) zur Grundfrequenz f0 kann ab Maß dafür, wie klar bzw. diffus eine Oberfläche ist, verwendet werden (Glast-Grad).
 
Bei transparenten bzw. semitransparenten Objekten verhält es sich in ähnlicher Weise. Hier wird das zu untersuchende Objekt quasi als optisch planparallele Platte in den optischen Strahlengang geschoben. Hierbei ist zu beachten, dass das zu untersuchende Objekt möglichst in der Nähe des Strichgitters positioniert wird.



Auch in der Transmission kann bei einer Zunahme des diffusen Anteils in der Folie eine Veränderung des rechteckförmigen Verlaufes des Videosignals, hin zum sinusförmigen Verlauf, festgestellt werden.
 
Im Ortsfrequenzspektrum geht dieser Anstieg des diffusen Anteil im Objekt mit einer Amplitudenabnahme der ungeradzahligen Vielfachen (3 f0, 5 f0, 7 f0, 9 f0, … , (2n+1) f0) der Grundfrequenz f0 einher.

        

Messen des Glast-Effektes in der Praxis

Für die Reflexionsmessung des Glast-Effektes steht die 30°/30°-Messgeometrie (sowie auch die 45°/45°-Messgeometrie) zur Verfügung mit drei verschiedenen Linienstärken des Strichgitters: 0,5mm, 1mm und 2mm
 
GLAST-85-30°/30°-DIF-0.5/0.5
GLAST-85-30°/30°-DIF-1.0/1.0
GLAST-85-30°/30°-DIF-2.0/2.0













Ermittlung des GLAST-Grades am Beispiel spiegelnder Edelstahlbleche mit unterschiedlichen Reflexionsverhalten.
 

  


  


  


  

Im Durchlichtbetrieb wird der GLAST-Grad mit Hilfe folgender Sensoren ermittelt:
 
GLAST-135-0.5/0.5-T + GLAST-135-0.5/0.5-R
GLAST-135-1.0/1.0-T + GLAST-135-1.0/1.0-R
GLAST-135-2.0/2.0-T + GLAST-135-2.0/2.0-R









 


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