DD266654A5

DD266654A5 - Optische abtastvorrichtung

Info

Publication number: DD266654A5
Application number: DD31112887A
Authority: DD
Inventors: Kjell Carlsson
Original assignee: Sarastro Ab,Sw
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-04-05
Also published as: EP0273887A2; SE460565B; JPS63169612A; SE8605575L; SE8605575D0; EP0273887A3

Abstract

Eine optische Abtastvorrichtung umfasst zwei Spiegel, die bei der Beleuchtung eines Gegenstandes oder der Detektierung von Lichtstrahlen zusammenwirken, die von dem Gegenstand reflektiert oder emittiert werden. Ein Spiegel ist in der Naehe der Pupille des Geraetes positioniert und der andere der beiden Spiegel ist an einer Stelle zur Ausrichtung des uebertragenen Lichtes auf den zuerst erwaehnten Spiegel oder an einer Stelle zum Empfang des direkten Lichtes angeordnet, das von dem zuerst erwaehnten Spiegel reflektiert oder emittiert wird. Die Anordnung kann die Form einer Abtastvorrichtung aufweisen, wobei in diesem Fall der zuerst erwaehnte Spiegel um eine Achse rotiert, welche senkrecht zu der Symmetrieachse des Geraetes ist, und der andere der Spiegel ist so angeordnet, dass er um eine Achse rotiert, welche senkrecht zu der zuerst erwaehnten Achse verlaeuft. Der Abstand zwischen den beiden sich gegenseitig schneidenden Achsen ist gleich dem mittleren Abstand zwischen den Zentren der entsprechenden Spiegel. Der zuerst erwaehnte Spiegel bewegt sich bei einer Frequenz innerhalb des Bereiches von 25 bis 50 Hz, waehrend sich der andere Spiegel bei einer Frequenz innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 0,3 Hz bewegt.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verwendunp In einem optischen Gerät; sie enthält zwei Spiegel, die in der Weise zusammenwirken, daß sie einen Gegenstand beleuchten und/oder Lichtstrahlen nachweise·), oie /on dem Gegenstand reflektiert oder emittiert werden. Einer der beiden Spiegel ist entwedor in der Nähe der Eingangspupille ues Gerätes in der Nähe der Ausgangspupille desselben angeordnet.

Charakteristik dos bekannten Standes der Technik

Nach dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, die es ermöglichen, daß ein Strahlenbündel parallel Lichtstrahlen in zwei gegenseitig unterschiedliche Richtungen bei der kleinstmöglichen translatorischen BowoguPfi der Strahlen abgelenkt wird, wenn das Strahlenbündel durch eine Pupille hindurchgelassen wird, de^ren Durchmesser unwesentlich größer als der Durchmesser des Lichtbündels ist.

Ein solches bekanntes Verfahren schließt die Verwendung eines einzelnen Spiegels ein, welcher um einen Punkt in der Ebene der Pupille gedreht werden kann, Es wurde als schwierig befunden, eine solche Anordnung in der Praxis mechanisch aufzubauen. Außerdem ist en gegenwärtig nicht möglich, eine derartige Anordnung aus Standardkomponenten aufzubauen. Ein anderes bekanntes Verfahren schließt die Verwendung von zwei Spiegeln ein, und zwar ein Spiegel, welcher sich in der Ebene der Pupille. lefindet, und ein Spiegel, der in einem Abstand davon angeordnet ist. Die Ebene der Pupille wird auf dem Spiogel nachgrl··" Jet, dor von der Pupille entfernt ist, und zwar mit Hilfe eines telezentrischen Linsensystems. Es wurde auch festgestellt, daß dieses Systom in der Praxis mit Nachte ^n behaftet ist, da das Linsensystem eine nohe Qualität aufweisen und in einem weiten Bereich der öffnungsoinstellungen funktionieren muß. Das bewirkt, daß das System kompliziert und teuer ist und auch zu einem voluminösen System führt, welches viel Platz erforderlich macht. Außerdem ist es zweifelhaft, daß oin solches System aus Standardkomponenten aufgebaut werden kan'.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile weitgehend zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Abtastvorrichtung zur Verfügung zu stellen.

'Die Aufgabe w,. d dadurch gelöst, daß der Abstand zwischen der Rotationsachse des zweiten Spiegels und der optischen Symmetrieachse im wesentlichen gleich dem mittleren Achsabstand zwischen den beiden Spiegeln Ist, und daß sich die beiden Rotationsachsen im wesentlichen kreuzen. Dabei ist ea vorteilhaft, daß der erste Spiegel in der Weise angeordnet ist, daß er schwingt oder sich bei einer relativ hohen Frequenz in de^r Größenordnung von 1 bis 1000Hz, vorzugsweise 25 bis 50Hz dreht.

Der zweite Spiegel ist hingegen so angeordnet, daß er bei einer relativ geringen Frequenz in der Größenoidnung von 0,01 bis 10Hz, vorzugsweise 0,1 bis 0,3Hz, schwingt.

In Übereinstimmung mit dem Konzept der vorliegenden Erfindung wird der verbleibende Spiegel der genannten beiden Spiegel der optischen Anordnung so positioniert, daß ein übertragenes Lichtbündel direkt auf dun zuerst erwähnten Spiegel reflektiert wird, der in der Pupille des Gerätes angeordnet ist oder derart, daß die Lichtstrahlen direkt empfangen werden, welche durch oder von dem genannten, zuerst erwähnten, Spiegel ref.oktiert werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung let daher aus zwei Spiegeln aufgebaut, welche mit Hilfe von Standardkomponenten bewegt werden können. Ein erster dieser Spiegel ist in der Ebene der Pupille angeordnet, während sich der zweite Spiegel in einem Abstand von diesem befindet, obwohl dieser so dicht an der Pupillenebene llogt, wie es der mechanische Aufbau der Anordnung erlaubt.

Der zweite SpIe^ el bewegt sich in der Woiso, welche die „!. tümllche" Position des Spiegels wesentlich kompensiert, Die Wirkung der prinzipiell irrtümlichen Position des Spiegels kann durch eine geeignete Auswahl der Achse, um welche sich der Spiegel dreht, minimiert werden.

Die erflndungsgemälJo Anordnung bietet eine einfache Lösung zu den oben gonanmon Problemen, da die Anordnung mit relativ geringen Kosten leicht aufgebaut werden kann, nur einen kleinen Raum erfordort und frei von optischen Wiedergabefehlern ist.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die b( !gefügte Zeichnung Im DMaII näher beschrieben, wobei deren einzige Figur eine Abtasteinrichtung wiedergibt, die in Übereinstimmung mit der Erfindung aufgebaut Ist und die für die Verwendung in einem Mikroskop geeignet ist.

Die wieclergogobüfie Anordnung umfaßt einen ersten Spiegel 11, welcher in dor Nähe der Pupille eines Mikroskops positioniert Ist, d. h. oberhalb dos Okulnrs, und welcher um eine Achso 13 bewegt worden kann, welche sich im wesentlichen in rechton Winkeln zu der optischen Symmetrieachse 15 des Gerätes erstreckt und außerdem einen zweiten Spiegel 12 umfaßt, welcher so positioniert ist, daß er ein übertragenes Lfchtbündel direkt auf den ersten Spiegel 11 richtet und direkt Lichtstrahlen empfängt, weiche du rch den genannton orsten Spiegeln reflektiert oder von diesem emittiert werden, wobei dlesor zweite Spiegel für die Bewegung um eine Achse 14 angeordnet ist, welche sich im wesentlichen in rechten Winkeln zu der Rotationsachse 13 des ersten Spiegels 11 erstreckt. Die beiden Spiegel und ihre entsprechenden Rotationsachsen sind zueinander so positioniert, daß der Abstand R zwischen der Rotationsachse des zweiten (verbleibenden) Spiegels 12 und der optischen Symmetrieachse 16 im wesentlichen gleich dem mittleren Mittenabstand zwischen den beiden Spiegeln ist. Die Rotationsachsen sollten sich im wesentlichen auch kreuzen, wodurch beabsichtigt Ist, daß sich die Achsen ontweder wirklich miteinander kreuzen oder In anderen Fällen dicht aneinander verlaufen

Eine Anordnung nach der Erfindung kann dazu benutzt werden, einen Gegenstand an einen oder mehreren Punkten auf doren

Oberfläche des Gegenstandes zu detektieren. Die Selektion des Punktes (Punkte) auf dem Gegenstand wird durch das Mittel der programmierten Drehung der entsprechenden Spiegel um ihre Achsen bewirkt. Der erste Spiegel 11 dreht sich schnell und kann von einem Gleichstrommotor angetrieben werden, wobei oino kontinuierliche Drehung des Spiegels erreicht wird, und die Winkelposition des Spiegels wird mit Hilfe eines rotierenden Dekoders bestimmt. Der Spiegel 11 kann alternativ mittels einer galvanometrisch beweglichen Spule angerieben werden, wodurch eine oszillatorische Bewegung hervorgerufen wird.

Der zweite Spiegel 12 (langsam drehend) wird in herkömmlicher Weise von einem Schrittmotor oder einer galvanometrischen sich bewegenden Spule angetrieben.

Praktische Experimente haben gezeigt, daß der erste Spiegel 11 vorzugsweise gedreht oder bei einer Frequenz von 1 bis 100 Hz, vorzugsweise innerhalb eines Frequenzbereiches von 25 bis 60Hz in Schwingung versetzt wird, während der zweite Spiegel 12 vorzugsweise bei einer Frequenz in der Größe von 0,01 bis 10Hz, vorzugsweise innerhalb eines Frequenzbereiches son 0,1 bis 0,3 Hz, in Schwingung versetzt wird.

Um eine maximale Beleuchtung eines Gegenstandes zu erreichen, wird lYi geeigneter Welse ein Laserstrahl verwendet, der einen Durchmesser aufweist, der gleich der Pupille des Mikroskops ist, wobei der Laserstrahl mit einer guten Approximation auf die Pupille gerichtet wir 1, unabhängig von den Positionen der oszillierenden Spiegol, Dies Ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Wie in der Zeichnung angegeben, ist ein Laserstrahl, der von einer Laserquelle 18 angegeben wird, auf den Spiegel 12 gerichwt und wird dadurch auf don Spiegel 11 abgelenkt, welcher die Lichtstrahlen wiederum durch die Mikroskopoptik und auf einen Gegenstand reflektiert. Die Lichtstrahlen, die von dem Gegenstand reflektiert worden, werden dann entlang derselben Bahn und uuf einen halbtransparenten Spiogei 16 reflektiert, welcher die Strahlen auf eine Ablenkvorrichtung 17 zur Auswertung reflektiert.

Die Anordnung kann auch zum Auswerten dor Lichtstrahlen verwendet werden, die von der Oberfläche des Gegenstandes durch das Mikroskop und auf den Spiegel 11 und den Spiegel 12 und von dort nuf einen Detektor emittiert werden. Die Laserquelle 18 ist in diesem letzteren Fall nicht erforderlieh.

Um irgendwelche Mißverständnisse zu vermelden, wird hervorgehoben, daß die Achsen 13 und 14, auf die im Vorangegangenen Bozug genommen wird, „fühlbare" Achsen sein können, d.h. die Achsen entsprechen in der Realität mechanischen/elektrischen Anordnungen oder Einrichtungen, welche die vorgenannten Bewegungsformen entsprechenden Spiegeln mitteilen.

Claims

1. Optische Abtastvorrichtung, die für die Verwendung bei optischen Geräten bestimmt und gekennzeichnet ist durch erste und zweite Spiegel, von denen sich der erste der genannten Spiegel entweder in der Eingangspupille oder der Ausgangspupille des optischen Gerätes befindet und derart angeordnet ist, daß dieser sich um eine Achse bewegt, welche sich im wesentlichen in rechten Winkeln zur Symmetrieachse des Gerätes befindet, und von welchen Spiegeln der zweite Spiegel so angeordnet ist, daß sich dieser um eine Achse bewegt, welche sich im wesentlichen in rechten Winkein zu der Rotationsachse des ersten Spiegels befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstund (R) zwischen der Rotationsachse (14) des zweiten Spiegels (12) und der optischen Symmetrieachse (15) im wesentlichen gleich dem mittleren Achsabstand zwischen den beiden Spiegeln ist, und daß sich die beiden Rotationsachsen (13; 14) im wesentlichen kreuzen.

2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spiegel (11) angeordnet ist, um zu schwingen oder sich bei einer relativ hohen Frequenz in der Größenordnung von 1 bis 1000 Hz, vorzugsweise 25 bis 50Hz, zu drehen und daß der zweite Spiegel (12) so angeordnet ist, daß er bei jiner relativ geringen Frequenz in der Größenordnung von 0,01 bis 10Hz, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 Hz, schwingt.