DE10066519B3

DE10066519B3 - Imaging probe

Info

Publication number: DE10066519B3
Application number: DE10066519.5A
Authority: DE
Inventors: Kenji Okabe; Yasushi Fukumoto; Seiji Shimokawa
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2020-11-23

Abstract

Bilderzeugungssonde (1), welche aufweist:
ein Festkörper-Bilderzeugungsgerät (27), das ein Werkstück abbildet, um von diesem Bilddaten zu erzeugen;
ein optisches Abbildungssystem (24, 26), das ein Bild des Werkstücks auf das Festkörper-Bilderzeugungsgerät (27) fokussiert;
eine Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle (31), die zumindest ein Halbleiter-Lichtemissionsgerät (62) aufweist, das Abwärtsprojektionsbeleuchtungslicht erzeugt, um das Werkstück zu beleuchten;
ein optisches Beleuchtungssystem (29, 35), das das Beleuchtungslicht von der Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle (31) mit dem optischen Abbildungssystem (24, 26) vereinigt, um das Beleuchtungslicht über das optische Abbildungssystem (24, 26) dem Werkstück zuzuführen;
ein Chassis (23), das das Festkörper-Bilderzeugungsgerät (27), das optische Abbildungssystem (24, 26), die Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle (31) und das optische Beleuchtungssystem (29, 35) haltert, während zwischen diesen Teilen eine bestimmte Positionsbeziehung aufrechterhalten wird;
ein Gehäuse (11), das das Festkörper-Bilderzeugungsgerät (27), das optische Abbildungssystem (24, 26), die Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle (31) und das optische Beleuchtungssystem (29, 35), die auf dem Chassis (23) gehaltert sind, aufnimmt,
eine Ringbeleuchtungslichtquelle (13), die wenigstens ein Halbleiter-Lichtemissionsgerät (72) aufweist, die so angeordnet ist, dass sie das optische Abbildungssystem (24, 26) umgibt, um ringförmiges Beleuchtungslicht zum Beleuchten des Werkstücks aus der Umgebung des optischen Abbildungssystems (24, 26) zu erzeugen; und
eine Anbringungsvorrichtung (73), die ausgebildet ist, die Ringbeleuchtungslichtquelle (13) an das Chassis (23) zu befestigen, wobei die Anbringungsvorrichtung (73) einen Teleskopmechanismus umfasst und die Ringbeleuchtungslichtquelle (13) an eine optimale Position zur Beleuchtung des Werkstücks bewegt; und
einen Montageblock (12), der die Bilderzeugungssonde (1) an einem Sondenkopf (81) eines dreidimensionalen Prüfgeräts abnehmbar anbringt, wobei der Montageblock (15) eine Verbinderfunktion zur elektrischen Verbindung mit oder zur elektrischen Unterbrechung von der Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle (31) und dem Festkörper-Bilderzeugungsgerät (27) aufweist, durch Anbringen an dem Sondenkopf (81) oder durch Abnehmen von diesem, oder
einen Einspannblock (15), der abnehmbar auf dem Sondenkopf (81) des dreidimensionalen Prüfgeräts angebracht ist, und ein Verbinder (14), der mit der Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle (31) und dem Festkörper-Bilderzeugungsgerät (27) elektrisch verbindbar ist,
wobei die Bilderzeugungssonde (1) als Messsonde dient, die an dem dreidimensionalen Prüfgerät anbringbar ist.

An imaging probe (1), comprising:
a solid-state imaging device (27) that images a workpiece to produce image data therefrom;
an optical imaging system (24, 26) that focuses an image of the workpiece on the solid state imaging device (27);
a down-projection illumination source (31) having at least one semiconductor light-emitting device (62) that generates down-projection illumination light to illuminate the workpiece;
an illumination optical system (29, 35) combining the illumination light from the down-projection illumination source (31) with the imaging optical system (24, 26) to supply the illumination light to the workpiece via the imaging optical system (24, 26);
a chassis (23) supporting said solid-state imaging device (27), said imaging optical system (24, 26), said down-projection illumination source (31) and said illumination optical system (29, 35) while maintaining a certain positional relationship therebetween;
a housing (11) housing the solid-state imaging device (27), the optical imaging system (24, 26), the down-projection illumination source (31) and the illumination optical system (29, 35) mounted on the chassis (23) .
a ring illumination light source (13) having at least one semiconductor light emitting device (72) arranged to surround the imaging optical system (24, 26) for illuminating the annular illumination light to illuminate the workpiece from the environment of the optical imaging system (24, 24; 26) to produce; and
an attachment device (73) configured to attach the ring illumination light source (13) to the chassis (23), the attachment device (73) comprising a telescopic mechanism and moving the ring illumination light source (13) to an optimal position for illuminating the workpiece; and
a mounting block (12) removably mounting the imaging probe (1) to a probe head (81) of a three-dimensional tester, the mounting block (15) having a connector function for electrical connection to or electrical disconnection from the down-projection illumination source (31) and the solid-state imaging device (27), by attaching to the probe head (81) or by removing it, or
a clamp block (15) detachably mounted on the probe head (81) of the three-dimensional tester, and a connector (14) electrically connectable to the down-projection illumination source (31) and the solid-state imaging device (27),
wherein the imaging probe (1) serves as a probe attachable to the three-dimensional tester.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderzeugungssonde zur Verwendung bei einem Bildprüfgerät, welches ein Oberflächenmerkmal auf der Grundlage von Bilddaten mißt, die erzeugt werden, wenn ein Werkstück abgebildet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Bilderzeugungssonde, die als Meßsonde eines dreidimensionalen Prüfgeräts verwendet wird, so daß das dreidimensionale Prüfgerät als das Bilderzeugungs-Prüfgerät dienen kann.The present invention relates to an image forming probe for use in an image inspection apparatus which measures a surface feature based on image data generated when a workpiece is imaged. In particular, the invention relates to an imaging probe used as a probe of a three-dimensional tester so that the three-dimensional tester can serve as the imaging tester.

Ein bilderzeugendes Prüfgerät verwendet eine CCD-Kamera zu dem Zweck, ein Bild eines Werkstücks direkt oder durch Einsatz eines Mikroskops aufzunehmen, welches das Bild vergrößert. Dann mißt es über eine Bildbearbeitungs- und Arithmetikbearbeitung, die bei den erhaltenen Bilddaten durchgeführt wird, Abmessungen von Teilen des Werkstücks. Bei einem derartigen Bilderzeugungs-Prüfgerät ist die Schwierigkeit vorhanden, daß sich die Qualität einer Lichtquelle zur Beleuchtung des Werkstücks auf die Qualität der erhaltenen Bilddaten auswirkt, beispielsweise die Klarheit, und einen Einfluß auf die Meßgenauigkeit hat. Daher muß die Lichtquelle zur Beleuchtung des Werkstücks Beleuchtungslicht aussenden, das so gerichtet und so gleichförmig ist, daß die Eigenschaften des Werkstücks sicher festgestellt werden können.An imaging tester uses a CCD camera for the purpose of capturing an image of a workpiece directly or by use of a microscope which enlarges the image. Then, by means of image processing and arithmetic processing performed on the obtained image data, it measures dimensions of parts of the workpiece. Such an image-forming test apparatus has a problem that the quality of a light source for illuminating the workpiece has an effect on the quality of the obtained image data, for example, clarity and influence on the measurement accuracy. Therefore, the light source for illuminating the workpiece must emit illuminating light which is so directed and uniform that the characteristics of the workpiece can be surely detected.

Momentan bekannte Beleuchtungseinrichtungen zum Einsatz bei einem Bilderzeugungs-Prüfgerät umfassen eine Abwärtsprojektionsbeleuchtung, die Licht für ein Werkstück über ein optisches Abbildungssystem zur Verfügung stellt, und eine Ringbeleuchtung, die Licht um ein Werkstück herum aus der Umgebung eines optischen Abbildungssystems zur Verfügung stellt. Ein Bilderzeugungs-Prüfgerät verwendet häufig diese beiden Beleuchtungen zusammen. Bei jeder dieser Beleuchtungsarten wird herkömmlich eine Halogenlampe als Lichtquelle eingesetzt.Presently known illumination devices for use in an imaging tester include down-projection illumination, which provides light to a workpiece via an optical imaging system, and ring illumination, which provides light around a workpiece from the environment of an optical imaging system. An imaging tester often uses these two lights together. In each of these types of lighting, conventionally, a halogen lamp is used as the light source.

Um ein dreidimensionales Prüfgerät als Bilderzeugungs-Prüfgerät einzusetzen, wurde eine Bilderzeugungssonde als Meßsonde des dreidimensionalen Prüfgeräts beim Stand der Technik verwendet. Herkömmlich sind Bilderzeugungssonden an der Z-Achse (Vertikalachse) befestigt, und können daher nicht einfach mit anderen Sonden ausgetauscht werden, beispielsweise einer Berührungssignalsonde. Dies liegt daran, daß die Bilderzeugungssonde, die eine Halogenlampe als Lichtquelle verwendet, relativ größere Abmessungen aufweist. Darüber hinaus kann ein Lichtleiter dazu eingesetzt werden, Licht von einer Lichtquelle in die Nähe des Werkstücks zu leiten, um Wärmeeinflüsse von der Lichtquelle auszuschalten. Die Größe der Lichtquelle, die Wärmeabstrahlung von dieser, und der Weg zum Einführen des Beleuchtungslichtes erhöhen die Probleme in der Hinsicht, eine Bilderzeugungssonde zur Verfügung zu stellen, die einfach abnehmbar ist.In order to use a three-dimensional tester as an image-forming tester, an image-forming probe was used as a probe of the three-dimensional tester in the prior art. Conventionally, imaging probes are attached to the Z-axis (vertical axis), and therefore can not easily be interchanged with other probes, such as a touch signal probe. This is because the image forming probe using a halogen lamp as the light source has relatively larger dimensions. In addition, an optical fiber may be used to direct light from a light source to the vicinity of the workpiece to eliminate heat from the light source. The size of the light source, the heat radiation therefrom, and the way to introduce the illumination light increase the problems in terms of providing an imaging probe that is easily removable.

Weiterhin ist zu dem Zweck, eine Probe in jedem vorgegebenen Winkel abzubilden, ein Mechanismus zum Verschwenken der Bilderzeugungssonde zusätzlich erforderlich. Allerdings ist ein Verschwenken der Bilderzeugungssonde schwierig, und zwar infolge von Problemen in Bezug auf die Lasttrageigenschaften des Schwenkmechanismus, und dieses Problem tritt zusätzlich zu den voranstehend geschilderten Problemen in Bezug auf die Beleuchtung auf (die Lichtquelle und den Lichteinführweg). Daher ist es schwierig, eine Bilderzeugungssonde zu erzielen, welche die Bedingungen erfüllt, daß die Möglichkeit vorhanden ist, die Sonde auszutauschen (einfache Abnehmbarkeit), und bei welcher jede Abbildungsrichtung eingestellt werden kann.Furthermore, for the purpose of imaging a sample at any given angle, a mechanism for pivoting the imaging probe is additionally required. However, pivoting of the imaging probe is difficult due to problems with the load bearing characteristics of the pivoting mechanism, and this problem occurs in addition to the lighting problems described above (the light source and the light introducing path). Therefore, it is difficult to obtain an image forming probe which satisfies the conditions that there is a possibility of exchanging the probe (easy detachability) and in which each imaging direction can be adjusted.

Das Dokument US 5 315 374 A betrifft eine dreidimensionale Messvorrichtung mit einem optischen Sammler, die eine Laserquelle auf einer zu messenden Oberfläche, eine Strahllaserquelle, eine Objektivlinse zum Kondensieren von Licht, einen nicht polarisierenden Strahlteiler, Lochblenden und Photodetektoren sowie Antriebsmittel umfasst. Die Photodetektoren erzeugen jedoch keine Bilddaten.The document US 5,315,374 A. relates to a three-dimensional measuring device with an optical collector comprising a laser source on a surface to be measured, a beam laser source, an objective lens for condensing light, a non-polarizing beam splitter, pinhole and photodetectors and drive means. However, the photodetectors do not generate image data.

Das Dokument US 5 325 231 A betrifft eine Mikroskop-Beleuchtungsvorrichtung, die ein Ringbeleuchtungssystem, eine Objektivlinse und verschiedene Ringlinsen aufweist.The document US 5 325 231 A relates to a microscope illumination apparatus having a ring illumination system, an objective lens and various ring lenses.

Eine weitere dreidimensionale Messvorrichtung in Form einer Mehrkoordinatenmess- und Prüfeinrichtung wird in der DE 38 06 686 C2 beschrieben. Die Stand der Technik Dokumente US 5 394 246 A und DE 198 54 722 A1 offenbaren optische Messsysteme mit einer Ringbeleuchtung. Ausgestaltungen von solchen Ringbeleuchtungen werden in der DE 196 53 234 A1 beschrieben. Mehr farbige Beleuchtungssysteme werden in der WO 99 / 20 093 A1 beschrieben.Another three-dimensional measuring device in the form of a Mehrkoordinatenmess- and testing device is in the DE 38 06 686 C2 described. The state of the art documents US 5,394,246 A and DE 198 54 722 A1 reveal optical measuring systems with a ring illumination. Embodiments of such ring lights are in the DE 196 53 234 A1 described. More colored lighting systems are used in the WO 99/20 093 A1 described.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und ein Vorteil der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer Bilderzeugungssonde gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit geringen Abmessungen, geringem Gewicht, einfacher Abnehmbarkeit und einer je nach Wunsch einstellbaren Abbildungsrichtung.The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an advantage of the invention is therefore to provide an image forming probe according to claim 1 or claim 2 with small dimensions, light weight, easy removability and an optional imaging direction.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

1A und 1B eine Vorderansicht bzw. Seitenansicht einer Bilderzeugungssonde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht der Bilderzeugungssonde entlang der Linie A-A in 1A;
3 eine Querschnittsansicht eines Chassis zur Verwendung bei der Bilderzeugungssonde;
4A bis 4D eine Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle zum Einsatz bei der Bilderzeugungssonde;
5A und 5B eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, bzw. eine Ansicht von unten einer Ringbeleuchtungsquelle zur Verwendung bei der Bilderzeugungssonde;
6 eine Perspektivansicht eines Sondenkopfes zur Aufnahme der dort angebrachten Bilderzeugungssonde;
7 ein Blockschaltbild einer Steuerung für die Bilderzeugungssonde; und
8A und 8B eine Vorderansicht bzw. Seitenansicht einer Bilderzeugungssonde gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

The invention will be explained in more detail below with reference to illustrative embodiments, from which further advantages and features emerge. It shows:

1A and 1B a front view and side view of an imaging probe according to an embodiment of the present invention;
2 a cross-sectional view of the imaging probe along the line AA in 1A ;
3 a cross-sectional view of a chassis for use in the imaging probe;
4A to 4D a down-projection illumination source for use in the imaging probe;
5A and 5B a side view, partially in cross-section, and a bottom view of a ring illumination source for use in the imaging probe;
6 a perspective view of a probe head for receiving the attached there imaging imaging probe;
7 a block diagram of a controller for the imaging probe; and
8A and 8B a front view and side view of an imaging probe according to another embodiment of the present invention.

Nachstehend werden nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1A ist eine Vorderansicht einer Bilderzeugungssonde 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 1B ist eine entsprechende Seitenansicht. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1A.Hereinafter, preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1A is a front view of an imaging probe 1 according to an embodiment of the present invention, and 1B is a corresponding side view. 2 is a cross-sectional view along the line AA in 1A ,

Die Bilderzeugungssonde 1 weist ein Gehäuse 11 auf, einen Montageblock 12, und eine Ringbeleuchtungsquelle 13. Das Gehäuse 11 nimmt den Sondenkörper auf, der optische Bauteile enthält, die nachstehend noch genauer erläutert werden. Der Montageblock 12 ist auf dem oberen Endabschnitt des Gehäuses 11 vorgesehen, und ist abnehmbar an einem Sondenkopf eines dreidimensionalen Prüfgeräts befestigt, das nicht dargestellt ist. Die Ringbeleuchtungsquelle 13 ist an dem unteren Endabschnitt des Gehäuses 11 angebracht.The imaging probe 1 has a housing 11 on, a mounting block 12 , and a ring illumination source 13 , The housing 11 accommodates the probe body containing optical components, which will be explained in more detail below. The assembly block 12 is on the upper end portion of the housing 11 is provided, and is detachably attached to a probe head of a three-dimensional tester, which is not shown. The ring illumination source 13 is at the lower end portion of the housing 11 appropriate.

Das Gehäuse 11 weist einen vorderen Deckel 21 und einen hinteren Deckel 22 auf, die einen zylindrischen Raum ausbilden. Dieser zylindrische Raum nimmt ein Chassis 23 auf, das in Vertikalrichtung verläuft. Verschiedene optische und andere Bauteile sind an diesem Chassis 23 so befestigt, daß zwischen ihnen eine bestimmte Positionsbeziehung vorhanden ist. Eine Objektivlinse 24 ist am unteren Endabschnitt des Chassis 23 angeordnet, gegenüberliegend einem nicht dargestellten Werkstück. Eine Fokussierungslinse 26 ist in einem bestimmten Abstand oberhalb der Objektivlinse 24 angeordnet. Eine CCD-Kamera 27 ist noch weiter oben angeordnet. Die Objektivlinse 24 und die Fokussierungslinse 26 weisen koaxiale optische Achsen auf, um ein optisches Abbildungssystem auszubilden. Licht, das von dem Werkstück reflektiert wird, und durch die Objektivlinse 24 hindurchgeht, wird durch die Fokussierungslinse 26 gesammelt, und auf der lichtempfindlichen Oberfläche der CCD-Kamera (dem Festkörper-Bilderzeugungsgerät) 27 fokussiert. Ein Halbspiegel 25 ist schräg zur optischen Achse zwischen der Objektivlinse 24 und der Fokussierungslinse 26 in diesem optischen Abbildungssystem angeordnet. Der Halbspiegel 25 wird dazu verwendet, Licht zur Beleuchtung des Werkstücks in das optische Abbildungssystem einzubringen, wie dies nachstehend noch genauer erläutert wird.The housing 11 has a front lid 21 and a rear lid 22 on, which form a cylindrical space. This cylindrical space takes a chassis 23 on, which runs in the vertical direction. Various optical and other components are attached to this chassis 23 fixed so that there is a definite positional relationship between them. An objective lens 24 is at the lower end of the chassis 23 arranged, opposite a workpiece, not shown. A focusing lens 26 is at a certain distance above the objective lens 24 arranged. A CCD camera 27 is located further up. The objective lens 24 and the focusing lens 26 have coaxial optical axes to form an optical imaging system. Light reflected from the workpiece and through the objective lens 24 passes through the focusing lens 26 and focused on the photosensitive surface of the CCD camera (the solid-state imaging device) 27. A half mirror 25 is oblique to the optical axis between the objective lens 24 and the focusing lens 26 arranged in this optical imaging system. The half mirror 25 is used to introduce light for illuminating the workpiece in the optical imaging system, as will be explained in more detail below.

Eine Abwärtsprojektionsbeleuchtungseinheit 28 ist hinter der CCD-Kamera 27 vorgesehen, um Beleuchtungslicht nach unten zu schicken. Die Abwärtsprojektionsbeleuchtungseinheit 28 weist eine Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle 31 auf, die aus mehreren Halbleiter-Lichtemissionsgeräten besteht, sowie eine Beleuchtungslichtquelleneinheit 35. Letztere weist einen Kondensor 32 auf, der an der Seite des Auslasses für das Beleuchtungslicht von der Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle 31 angebracht ist, eine Diffusorplatte 33, und einen zylindrischen Körper 34.A downward projection lighting unit 28 is behind the CCD camera 27 provided to send lighting light down. The downward projection lighting unit 28 has a downward projection illumination source 31 on, which consists of a plurality of semiconductor light emitting devices, and an illumination light source unit 35 , The latter has a condenser 32 on the side of the outlet for the illumination light from the downward projection illumination source 31 is attached, a diffuser plate 33 , and a cylindrical body 34 ,

Das Beleuchtungslicht, das von der Abwärtsprojektionsbeleuchtungseinheit 28 ausgesandt wird, wird einer optischen Kopplungseinheit 29 zugeführt. Die optische Kopplungseinheit 29 weist einen Spiegel 42 auf, der die Ausbreitungsrichtung des diffusen Beleuchtungslichtes von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 35 in die Horizontalrichtung umwandelt. Weiterhin weist sie eine Linse 43 auf, die das über den Spiegel 42 übertragene Beleuchtungslicht sammelt, und einen zylindrischen Körper 44, der den Spiegel 42 und die Linse 43 haltert. Das Beleuchtungslicht, dessen Ausbreitungsrichtung an der optischen Kopplungseinheit 29 in die Horizontalrichtung umgewandelt wurde, wird dem Halbspiegel 25 in dem optischen Abbildungssystem zugeführt. Das Beleuchtungslicht ändert seine Ausbreitungsrichtung nach unten, wenn es an dem Halbspiegel 25 reflektiert wird, und beleuchtet dann das Werkstück über die Objektivlinse 24. Die Beleuchtungslichtquelleneinheit 35 und die optische Kopplungseinheit 29 bilden ein optisches Beleuchtungssystem.The illumination light coming from the down-projection lighting unit 28 is emitted, is an optical coupling unit 29 fed. The optical coupling unit 29 has a mirror 42 indicative of the propagation direction of the diffused illumination light from the illumination light source unit 35 converted into the horizontal direction. Furthermore, it has a lens 43 on that over the mirror 42 transmitted illumination light collects, and a cylindrical body 44 who is the mirror 42 and the lens 43 supports. The illumination light, its propagation direction at the optical coupling unit 29 has been converted to the horizontal direction becomes the half mirror 25 supplied in the optical imaging system. The illumination light changes its direction of propagation down when it is at the half mirror 25 is reflected, and then illuminates the workpiece via the objective lens 24 , The illumination light source unit 35 and the optical coupling unit 29 form an optical lighting system.

3 ist eine Querschnitts-Seitenansicht des Chassis 23. Das Chassis 23 bildet einen Raum aus, der vertikal verläuft, um das optische Abbildungssystem aufzunehmen. Dieser Raum ist in Vertikalrichtung in drei Abschnitte unterteilt, die jeweils ein Behälterteil bilden. Der oberste Abschnitt 51 ist für die CCD-Kamera 27 gedacht, der mittlere Abschnitt 52 für die Fokussierungslinse 26, und der unterste Abschnitt 53 für den Halbspiegel 25. Hinter einem Ort zwischen den Abschnitten 52 und 53 ist eine kreisringförmige Halterung 54 vorgesehen, die so vorspringt, daß sie die Abwärtsbeleuchtungseinheit 28 haltert. Hinter dem Abschnitt 53 ist eine Öffnung 55 vorgesehen, damit die optische Kopplungseinheit 29 damit gekuppelt werden kann. 3 is a cross-sectional side view of the chassis 23 , The chassis 23 forms a space that extends vertically to receive the optical imaging system. This space is vertically divided into three sections, each forming a container part. The top section 51 is for the CCD camera 27 thought the middle section 52 for the focusing lens 26 , and the bottom section 53 for the half mirror 25 , Behind a place between the sections 52 and 53 is an annular holder 54 provided so as to project the downlight unit 28 supports. Behind the section 53 is an opening 55 provided so that the optical coupling unit 29 can be coupled with it.

Die 4A bis 4D erläutern die Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle 31 im einzelnen; 4A ist eine Ansicht von unten, 4B ist eine Querschnitts-Seitenansicht, 4C ist eine Aufsicht, und 4D ist eine Seitenansicht.The 4A to 4D explain the down-projection illumination source 31 in detail; 4A is a bottom view 4B is a cross-sectional side view, 4C is a supervisor, and 4D is a side view.

Wie aus den Figuren hervorgeht, weist die Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle 31 mehrere LEDs (lichtemittierende Dioden) 62 oder Halbleiter-Lichtemissionsgeräte auf, die zweidimensional am Boden eines scheibenförmigen Rahmens 61 angeordnet sind, der einen Rand aufweist, der sich unten erstreckt. Die hintere oder obere Oberfläche des Rahmens 61 haltert zwei scheibenförmige gedruckte Leiterplatten 64, 65 über Pole 63. Die Leiterplatte 64 enthält die LEDs 62, die auf ihr angebracht sind, und die Leiterplatte 65 enthält elektrische Bauteile 66, die auf ihr angebracht sind, um einen Treiber für die LEDs 62 auszubilden. Die mehreren LEDs 62 sind wie in 4A gezeigt in fünf Gruppen unterteilt. Die Zahl, die in jedem Symbol angegeben ist, welches eine LED 62 darstellt, gibt die Nummer der Gruppe an. Die LEDs 62 können getrennt gruppenweise gesteuert werden.As can be seen from the figures, the down-projection illumination source 31 several LEDs (light emitting diodes) 62 or semiconductor light emitting devices which are two-dimensionally at the bottom of a disc-shaped frame 61 are arranged, which has an edge which extends below. The rear or upper surface of the frame 61 holds two disc-shaped printed circuit boards 64 . 65 over poles 63 , The circuit board 64 contains the LEDs 62 which are mounted on it, and the circuit board 65 contains electrical components 66 which are mounted on it, a driver for the LEDs 62 train. The multiple LEDs 62 are like in 4A shown divided into five groups. The number given in each symbol, which is an LED 62 represents, indicates the number of the group. The LEDs 62 can be controlled separately in groups.

5A und 5B sind eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, und eine Ansicht von unten der Ringbeleuchtungsquelle 13. Die Ringbeleuchtungsquelle 13 weist ein kreisringförmiges Gestell 71 auf, das einen Rand aufweist, der sich nach unten erstreckt, und einen inneren Boden, der nach innen verjüngt ausgebildet ist, und ist mit mehreren LEDs 72 versehen, die Halbleiter-Lichtemissionsgeräte bilden, die auf den inneren Boden des Gestells 71 angeordnet sind, und in einer Kartusche aufgenommen sind. Wie dies in 2 dargestellt ist, umgibt die Ringbeleuchtungsquelle 13 die Objektivlinse 24. Die hintere Oberfläche der Lichtquelle 13 ist abnehmbar auf der unteren Oberfläche des Chassis 23 angebracht, über eine zylindrische Befestigungsvorrichtung 73, damit das Werkstück aus der Umgebung der Objektivlinse 24 mit einem geeigneten Beleuchtungsbereich und einer geeigneten Betriebsentfernung beleuchtet werden kann. Die Anbringungsvorrichtung 73 kann einen bekannten Teleskopmechanismus zum Einsatz in einem Zoomobjektiv aufweisen, damit die Ringbeleuchtungsquelle 13 von Hand oder automatisch in die optimale Position zur Beleuchtung des Werkstücks bewegt werden kann. Eine Diffusorplatte 74 ist vorn an der Ringbeleuchtungsquelle 13 angebracht, damit das Werkstück gleichmäßig mit Beleuchtungslicht beleuchtet werden kann. 5A and 5B FIG. 4 is a side view, partially in section, and a bottom view of the ring illumination source. FIG 13 , The ring illumination source 13 has an annular frame 71 which has an edge extending downwardly and an inner bottom which is tapered inwardly, and is provided with a plurality of LEDs 72 which form semiconductor light emitting devices which are on the inner bottom of the rack 71 are arranged and received in a cartridge. Like this in 2 is shown surrounds the ring illumination source 13 the objective lens 24 , The rear surface of the light source 13 is removable on the lower surface of the chassis 23 attached, via a cylindrical fastening device 73 to allow the workpiece from the environment of the objective lens 24 illuminated with a suitable lighting area and a suitable operating distance. The attachment device 73 may comprise a known telescopic mechanism for use in a zoom lens, so that the ring illumination source 13 be moved by hand or automatically in the optimum position for illuminating the workpiece. A diffuser plate 74 is at the front of the ring lighting source 13 attached so that the workpiece can be illuminated evenly with illumination light.

Bei der wie voranstehend geschildert ausgebildeten Bilderzeugungssonde wird das Beleuchtungslicht von der Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle 31 durch die Diffusorplatte 33 in Licht mit gleichmäßiger Helligkeit umgewandelt. Das Licht wird dann dem optischen Abbildungssystem über das optische Kopplungssystem 29 zugeführt, damit das Werkstück über die Objektivlinse 24 mit vertikalem, abwärtsgerichtetem Beleuchtungslicht beleuchtet werden kann. Ein Bild des Werkstücks, das von der CCD-Kamera 27 aufgenommen wird, wird dann nach außen in Form von Bilddaten über einen Verbinder in dem Montageblock 12 ausgegeben.In the image forming probe formed as described above, the illuminating light is from the downward projection illumination source 31 through the diffuser plate 33 converted into light with uniform brightness. The light is then transmitted to the optical imaging system via the optical coupling system 29 fed to allow the workpiece over the objective lens 24 illuminated with vertical, downwardly directed illumination light. An image of the workpiece taken by the CCD camera 27 is then taken out in the form of image data via a connector in the mounting block 12 output.

Die Beleuchtungsquelleneinheit 35 der Abwärtsprojektionsbeleuchtungseinheit 28 ist in einer Kartusche enthalten, und kann daher insgesamt angebracht und ausgetauscht werden. Wenn zum Beispiel die Abwärtsprojektionsbeleuchtungseinheit 28 in Bezug auf die Halterung 54 des Chassis 23 gleitbeweglich ausgebildet ist, so läßt sich die Beleuchtungsquelleneinheit 35 einfach abnehmen. Weiterhin ist die Abwärtsprojektionsbeleuchtungseinheit 28 selbst so ausgebildet, daß sie fest an dem Chassis 23 angebracht werden kann, und effizient die Wärme ableiten kann, die von der Lichtquelle an das Chassis 23 abgestrahlt wird. Das Chassis 23 und die Deckel 21, 22 sind daher so ausgebildet, daß bei ihnen eine Magnesiumlegierung eingesetzt wird, die bessere Wärmeabstrahlungseigenschaften aufweist als beispielsweise Kunststoff. Die Magnesiumlegierung kann mit einem thixotropen Formgebungsverfahren ausgeformt werden. Tabelle 1 gibt Eigenschaften der Magnesiumlegierung und anderer typischer Materialien für die Druckgußformung an. Tabelle 1 Magnesiumlegierung Aluminium-legierung Zinklegierung Spezifisches Gewicht 1,81 2,68 6,6 Zugfestigkeit (MPa) 240 331 283 Wärmeleitfähigkeit (W/m*k) 51 96 113 The illumination source unit 35 the downward projection illumination unit 28 is contained in a cartridge and therefore can be mounted and replaced as a whole. For example, if the down-projection lighting unit 28 in terms of the holder 54 of the chassis 23 is formed slidably, so can the illumination source unit 35 just lose weight. Furthermore, the down-projection illumination unit is 28 itself designed so that it is firmly attached to the chassis 23 can be attached, and efficiently dissipate the heat from the light source to the chassis 23 is emitted. The chassis 23 and the lids 21 . 22 are therefore designed so that a magnesium alloy is used in them, which has better heat dissipation properties than, for example, plastic. The magnesium alloy can be molded by a thixotropic molding method. Table 1 gives characteristics of the magnesium alloy and other typical materials for die casting molding. Table 1 magnesium alloy Aluminum alloy zinc alloy specific weight 1.81 2.68 6.6 Tensile strength (MPa) 240 331 283 Thermal conductivity (W / m * k) 51 96 113

Die Magnesiumlegierung kann bis auf eine Dicke von 0,6 bis 1,2 mm ausgedünnt werden, und weist die Eigenschaft auf, daß sie elektromagnetische Wellen abschirmt. Sie weist ein besseres Wärmeleitvermögen auf als Kunststoff. Wenn das Chassis 23 und die Deckel 21, 22 aus einer Magnesiumlegierung hergestellt werden, so kann das Gesamtgewicht der Bilderzeugungssonde 1 auf 500 Gramm oder weniger verringert werden (sogar 400 Gramm oder weniger, wenn eine weitere Verringerung der Dicke erzielt werden kann). Hierdurch kann auch die elektromagnetische Abschirmung verbessert werden, und gleichzeitig die Wärmeabstrahlungseigenschaften.The magnesium alloy can be thinned to a thickness of 0.6 to 1.2 mm, and has the property of shielding electromagnetic waves. It has a better thermal conductivity than plastic. If the chassis 23 and the lids 21 . 22 can be made of a magnesium alloy, so the total weight of the imaging probe 1 be reduced to 500 grams or less (even 400 grams or less if a further reduction in thickness can be achieved). This can also improve the electromagnetic shielding, and at the same time the heat radiation characteristics.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Bilderzeugungssonde 1 so ausgebildet, daß sie ein geringes Gewicht aufweist, und darüber hinaus kann sie, wie dies in 6 gezeigt ist, auf der Spitze eines Drehgelenks 82 angebracht werden, das oben an einem Sondenkopf 81 eines dreidimensionalen Prüfgeräts angeordnet ist, über den Montageblock 12. Die Aufgabe des Montageblocks 12 besteht darin, die Bilderzeugungssonde 1 zu haltern. Darüber hinaus hat er die Aufgabe, die elektrischen Verbindungen zur CCD-Kamera und zu den Beleuchtungslichtquellen zur Verfügung zu stellen (also Strom zuzuführen, und Videosignale zu übertragen). Wenn die Bilderzeugungssonde 1 auf dem Sondenkopf 81 über den Montageblock 12 gehaltert ist, kann sie gedreht und um jeden Winkel verschwenkt werden. Der Sondenkopf 81 ist beispielsweise auf der Z-Achse des dreidimensionalen Prüfgeräts gehaltert. Daher kann durch das Anbringen bzw. Lösen des Sondenkopfes 81 an bzw. von dem Sondenkopf 81 erreicht werden, daß gleichzeitig die elektrischen Verbindungen bereitgestellt bzw. unterbrochen werden. Wenn zusätzlich die Ringbeleuchtungsquelle 13 eingesetzt wird, kann die Versorgungsspannung für die Ringbeleuchtungsquelle 13 über den Verbinder 14 geliefert werden, wie dies in 2 gezeigt ist.In the present embodiment, the imaging probe is 1 designed so that it has a low weight, and moreover, it can, as in 6 is shown on the top of a rotary joint 82 attached to the top of a probe head 81 a three-dimensional tester is placed over the mounting block 12 , The task of the assembly block 12 This is the imaging probe 1 to hold. It also has the task of providing the electrical connections to the CCD camera and to the illumination light sources (ie supplying power and transmitting video signals). When the imaging probe 1 on the probe head 81 over the mounting block 12 is held, it can be rotated and pivoted at any angle. The probe head 81 is supported, for example, on the Z-axis of the three-dimensional tester. Therefore, by attaching or detaching the probe head 81 to or from the probe head 81 be achieved that at the same time the electrical connections are provided or interrupted. If in addition the ring illumination source 13 is used, the supply voltage for the ring illumination source 13 over the connector 14 be delivered as in 2 is shown.

Bei den beiden Beleuchtungslichtquellen in der Bilderzeugungssonde 1, nämlich der Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle 31 bzw. der Ringbeleuchtungsquelle 13, erfolgt eine unabhängige Helligkeitseinstellung durch eine Beleuchtungssteuereinheit 91, die in 7 dargestellt ist. Die Beleuchtungssteuereinheit 91 steuert das Einschalten bzw. Ausschalten der Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle 31 und der Ringbeleuchtungsquelle 13 entweder einzeln oder gemeinsam. Sie legt auch das Ein- bzw. Ausschalten oder die Helligkeitseinstellung der LEDs 62 und 72 fest, die in den Beleuchtungslichtquellen vorgesehen sind, und zwar insgesamt oder getrennt, oder blockweise. Beispielsweise steuert sie Abwärtsbeleuchtungslichtquelle 31, die wie in 4 gezeigt in fünf Blöcke unterteilt ist, auf solche Weise, daß das Ein- bzw. Ausschalten so festgelegt wird, daß die Helligkeit blockweise eingestellt wird.For the two illumination light sources in the imaging probe 1 namely, the downward projection illumination source 31 or the ring illumination source 13 , an independent brightness adjustment is performed by a lighting control unit 91 , in the 7 is shown. The lighting control unit 91 controls the turning on or off of the down-projection illumination source 31 and the ring illumination source 13 either individually or together. It also sets the switching on or off or the brightness setting of the LEDs 62 and 72 fixed, which are provided in the illumination light sources, in total or separately, or in blocks. For example, it controls downlighting light source 31 that like in 4 is divided into five blocks, in such a manner that the on and off is set so that the brightness is set in blocks.

Die Halbleiter-Lichtemissionsgeräte zur Verwendung bei der Abwärtsprojektionsbeleuchtungsquelle 31 und der Ringbeleuchtungsquelle 13 können LDs (Laserdioden) anstelle von LEDs verwenden. Die Halbleiter-Lichtemissionsgeräte können so ausgewählt sein, daß sie Licht mit einer einzigen und identischen Farbe aussenden, beispielsweise Rot, Grün oder Weiß, oder Licht mit einer Kombination dieser Farben. Licht mit einer Farbe, die für das betreffende Werkstück geeignet ist, kann ausgewählt werden, wenn Licht mit unterschiedlichen Farben ausgesandt werden kann.The semiconductor light-emitting devices for use in the down-projection illumination source 31 and the ring illumination source 13 can use LDs (laser diodes) instead of LEDs. The semiconductor light emitting devices may be selected to emit light of a single and identical color, such as red, green or white, or light of a combination of these colors. Light with a color suitable for the workpiece in question can be selected if light of different colors can be emitted.

Wie dies in 7 gezeigt ist, wird die CCD-Kamera 27 durch eine Kamerasteuereinheit 92 gesteuert. Wenn die Beleuchtungssteuereinheit 91 ein Bilderzeugungssignal von der Kamerasteuereinheit 92 empfängt, steuert sie die Beleuchtungsquellen 31 und 13 so, daß sie nur zum Zeitpunkt der Bilderzeugung eingeschaltet werden, um so die Wärmeabstrahlung zu verringern, die von den Beleuchtungsquellen 31 und 13 ausgeht. Die Beleuchtungssteuereinheit 91 und die Kamerasteuereinheit 92 können von einer dreidimensionalen Steuerung gesteuert werden, die in den Figuren nicht dargestellt ist.Like this in 7 shown is the CCD camera 27 through a camera control unit 92 controlled. If the lighting control unit 91 an image generation signal from the camera control unit 92 receives, controls the lighting sources 31 and 13 so that they are turned on only at the time of image formation so as to reduce the heat radiation emitted by the illumination sources 31 and 13 emanates. The lighting control unit 91 and the camera control unit 92 can be controlled by a three-dimensional control, which is not shown in the figures.

Der Montageblock 12 kann automatisch an dem Sondenkopf 31 angebracht oder von diesem weggenommen werden (automatisches Ändern der Sonde). Wenn diese automatische Anbringungs/Abnehmfunktion nicht eingesetzt wird, kann ein Einspannblock 15 wie in 8 dargestellt vorgesehen werden, statt des Montageblocks 12. Wenn der Einspannblock 15 vorgesehen ist, können das Bilderzeugungssignal von der CCD-Kamera 27 sowie die Stromversorgung und dergleichen für die Beleuchtungslichtquellen 31 und 13 über einen zusätzlichen Verbinder 16 ein- und ausgegeben werden. Auf diese Weise wird, nachdem der Einspannblock 15 der Bilderzeugungssonde 1 von Hand an der Z-Achse des dreidimensionalen Prüfgeräts angebracht wurde, der Verbinder 16 so angeschlossen, daß er eine Verbindung für verschiedene elektrische Signale zur Verfügung stellt. Diese Operationen können durch einen einzigen Vorgang durchgeführt werden, was dazu führt, daß hervorragende Eigenschaften in Bezug auf das Anbringen bzw. das Abnehmen erzielt werden.The assembly block 12 can automatically on the probe head 31 be attached or removed (automatic changing of the probe). If this automatic attachment / detachment function is not used, a clamping block can be used 15 as in 8th may be provided, instead of the mounting block 12 , When the chuck block 15 is provided, the image forming signal from the CCD camera 27 and the power supply and the like for the illumination light sources 31 and 13 via an additional connector 16 be input and output. In this way, after the chuck block 15 the imaging probe 1 was manually attached to the Z-axis of the three-dimensional tester, the connector 16 connected so that it provides a connection for various electrical signals. These operations can be performed by a single operation, resulting in excellent attachment and detachment characteristics.

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich geworden sein sollte, können mit der vorliegenden Bilderzeugungssonde folgende Eigenschaften erzielt werden:

(1) Es kann eine kleine und leichte Bilderzeugungssonde zur Verfügung gestellt werden, die automatisch mit denselben Betriebseigenschaften ausgetauscht werden kann wie die herkömmliche Berührungssonde, und die in dem dreidimensionalen Prüfgerät eingesetzt werden kann, und dergleichen, um eine berührungslose Messung durchzuführen, oder eine Messung, bei welcher eine Berührung erfolgt, aufeinanderfolgend und automatisch.
(2) Sie kann an dem Sondenkopf ebenso einfach angebracht werden, wie dies bei der herkömmlichen Berührungssonde erfolgt. Daher kann die Bilderzeugungssonde einfach mit jedem Drehwinkel und jedem Schrägwinkel betrieben werden. Daher kann das Werkstück aus jeder Orientierung und mit extrem erhöhter Flexibilität gemessen werden.
(3) Zusätzlich zu den voranstehend geschilderten Auswirkungen, können die Abwärtsbeleuchtungslichtquelle und die Ringbeleuchtungslichtquelle je nach Wahl geschaltet werden. Daher kann ein Bild mit hoher Qualität aufgenommen werden, wodurch die Meßgenauigkeit verbessert wird.
(4) Die Beleuchtungslichtquelle wird notwendigerweise nur zum Zeitpunkt der Bilderzeugung eingeschaltet. Hierdurch kann die Wärmeabstrahlung unterdrückt werden, welche die Genauigkeit des Bilderzeugungssystems beeinträchtigen könnte, so daß die Meßgenauigkeit verbessert werden kann.
(5) Die Beleuchtungslichtquelle umfaßt mehrere Halbleiter-Lichtemissionsgeräte, die so gesteuert werden können, daß sie so ein- bzw. ausgeschaltet werden, daß die Helligkeit unabhängig eingestellt wird, oder aber gruppenweise. Daher kann die Beleuchtung in jeder Richtung erzielt werden, um so ein Bild mit hoher Qualität aufzunehmen.
(6) Die Beleuchtungslichtquelle kann auch einstückig ausgebildet sein (in einer Kartusche aufgenommen sein). Dies führt dazu, daß Wartungs- und Austauscharbeiten vereinfacht werden.
(7) Das Chassis und die Deckel können aus einer Magnesiumlegierung bestehen. Hierdurch wird eine austauschbare Bilderzeugungssonde mit einem Gewicht von 500 Gramm oder weniger erzielt, die bei Messungen eingesetzt werden kann, und deren Handhabbarkeit ebenso gut ist wie bei den herkömmlichen Berührungssonden.

As should be apparent from the foregoing, the following properties can be obtained with the present imaging probe:

(1) A small and light imaging probe can be provided which can be automatically exchanged with the same operating characteristics as the conventional touch probe, and which can be used in the three-dimensional tester, and the like to perform non-contact measurement or measurement in which a touch occurs, consecutively and automatically.
(2) It can be attached to the probe head as easily as the conventional touch probe. Therefore, the imaging probe can be easily operated at any rotation angle and skew angle. Therefore, the workpiece can be measured from any orientation and with extremely increased flexibility.
(3) In addition to the above-described effects, the down-light source and the ring-light source may be switched as desired. Therefore, a high-quality image can be picked up, thereby improving measurement accuracy.
(4) The illumination light source is necessarily turned on only at the time of image formation. As a result, the heat radiation can be suppressed, which could affect the accuracy of the imaging system, so that the measurement accuracy can be improved.
(5) The illumination light source comprises a plurality of semiconductor light-emitting devices which can be controlled to be turned on and off so that the brightness is adjusted independently, or in groups. Therefore, the illumination can be achieved in any direction so as to capture a picture of high quality.
(6) The illumination light source may be integrally formed (accommodated in a cartridge). As a result, maintenance and replacement work is simplified.
(7) The chassis and the lids may be made of magnesium alloy. This achieves an exchangeable imaging probe weighing 500 grams or less, which can be used in measurements, and is as easy to handle as conventional touch probes.

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich geworden sein sollte, weist die Abwärtsbeleuchtungslichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung Halbleiter-Lichtemissionsgeräte auf, und zwar eines oder mehrere. Daher kann die Lichtquelle mit geringerem Gewicht ausgebildet werden, und mit extrem verringertem Heizvermögen, als dies beim Einsatz einer Halogenlampe der Fall ist. Daher läßt sich erreichen, daß ein erheblich kleinerer Raum zur Anordnung der erforderlichen Bauteile vorhanden ist, und daher eine kleine und leichte Bilderzeugungssonde zur Verfügung gestellt werden kann.As is apparent from the above, the downlighting light source according to the present invention has semiconductor light emitting devices, one or more. Therefore, the light source can be made lighter in weight and with extremely reduced heating capability than when using a halogen lamp. Therefore, it can be achieved that a considerably smaller space for the arrangement of the required components is present, and therefore a small and light imaging probe can be provided.

Claims

An image forming probe (1) comprising: a solid-state imaging device (27) for imaging a workpiece to generate image data therefrom; an optical imaging system (24, 26) that focuses an image of the workpiece on the solid state imaging device (27); a down-projection illumination source (31) having at least one semiconductor light-emitting device (62) that generates down-projection illumination light to illuminate the workpiece; an illumination optical system (29, 35) combining the illumination light from the down-projection illumination source (31) with the imaging optical system (24, 26) to supply the illumination light to the workpiece via the imaging optical system (24, 26); a chassis (23) supporting said solid-state imaging device (27), said imaging optical system (24, 26), said down-projection illumination source (31) and said illumination optical system (29, 35) while maintaining a certain positional relationship therebetween; a housing (11) housing the solid-state imaging device (27), the optical imaging system (24, 26), the down-projection illumination source (31) and the illumination optical system (29, 35) mounted on the chassis (23) a ring illumination light source (13) having at least one semiconductor light emitting device (72) arranged to surround the imaging optical system (24, 26) for illuminating the annular illumination light to illuminate the workpiece from the vicinity of the imaging optical system (24 26); and an attaching device (73) configured to attach the ring illuminating light source (13) to the chassis (23), the attaching device (73) including a telescoping mechanism and moving the ring illuminating light source (13) to an optimum position for illuminating the workpiece; and a mounting block (12) removably mounting said imaging probe (1) to a probe head (81) of a three-dimensional tester, said mounting block (15) having a connector function for electrical connection to or electrical disconnection from said down-projection light source (31) and said solid Imaging device (27) by attaching to or detaching from the probe head (81), or a fixture block (15) detachably mounted on the probe head (81) of the three-dimensional inspection device, and a connector (14) is electrically connectable to the down-projection illumination source (31) and the solid-state imaging device (27), the imaging probe (1) serving as a measurement probe attachable to the three-dimensional inspection device.

An imaging probe (1), comprising: a solid-state imaging device (27) that images a workpiece to produce image data therefrom; an optical imaging system (24, 26) that focuses an image of the workpiece on the solid state imaging device (27); a down-projection illumination source (31) having at least one semiconductor light-emitting device (62) that generates down-projection illumination light to illuminate the workpiece; an illumination optical system (29, 35) combining the illumination light from the down-projection illumination source (31) with the imaging optical system (24, 26) to supply the illumination light to the workpiece via the imaging optical system (24, 26); a chassis (23) supporting said solid-state imaging device (27), said imaging optical system (24, 26), said down-projection illumination source (31) and said illumination optical system (29, 35) while maintaining a certain positional relationship therebetween; a housing (11) housing the solid-state imaging device (27), the optical imaging system (24, 26), the down-projection illumination source (31) and the illumination optical system (29, 35) mounted on the chassis (23) ; a ring illumination light source (13) having at least one semiconductor light emitting device (72) arranged to surround the imaging optical system (24, 26) for illuminating the annular illumination light to illuminate the workpiece from the environment of the optical imaging system (24, 24; 26) to produce; and a mounting block (12) removably mounting the imaging probe (1) to a probe head (81) of a three-dimensional tester, the mounting block (12) having a connector function for electrical connection to or electrical disconnection from the down projection light source (31) and solid state Image forming apparatus (27), by attaching to the probe head (81) or by removing it, or a clamp block (15) detachably mounted on the probe head (81) of the three-dimensional tester, and a connector (14) electrically connectable to the down-projection illumination source (31) and the solid-state imaging device (27), wherein the down-projection illumination source (31) and / or the ring-illumination light source (13) comprises a plurality of semiconductor light-emitting devices (62, 72), wherein the colors emitted from the plurality of semiconductor light-emitting devices (62, 72) are different from each other, and wherein the imaging probe (1) serves as a probe attachable to the three-dimensional tester.

Image generation probe (1) after Claim 1 or 2 wherein the optical imaging system (24, 26) comprises: an objective lens (24) opposite the workpiece; and a focusing lens (26) that focuses light reflected from the workpiece and transmitted through the objective lens (24) onto the solid-state imaging device (27), wherein the illumination optical system (29) comprises a half-mirror (25) disposed obliquely to the optical axis between the objective lens (24) and the focusing lens (26) in the imaging optical system (24, 26) for detecting the light emitted from the down-projection illumination source (31 ) reflected illumination light and supply it via the objective lens (24) to the workpiece.

Image generation probe (1) according to one of Claims 1 to 3 wherein the down-projection illumination source (31) and the ring-illumination light source (13) are selectively or simultaneously activatable.

Image generation probe (1) according to one of Claims 1 to 4 optical system comprising a lighting control unit (91) connected to the down-projection illumination source (31) and / or the ring-illumination light source (13), wherein the lighting control unit (91) is configured to only adjust the down-projection illumination source (31) and / or the ring-illumination light source (13) then turn on when the solid state imaging device (27) is ready for imaging.

Image generation probe (1) according to one of Claims 1 to 5 wherein the illumination light from the down-projection illumination source (31) and / or the ring-illumination light source (13) is irradiated onto the workpiece via a diffuser plate (33).

Image generation probe (1) after Claim 1 wherein the down-projection illumination source (31) and / or the ring-illumination light source (13) comprises a plurality of semiconductor light-emitting devices (62, 72).

Image generation probe (1) after Claim 2 or 7 wherein the plurality of semiconductor light emitting devices (62, 72) are configured to be controlled simultaneously, or in blocks, or independently of each other to be on or off, and / or to change the brightness.

Image generation probe (1) according to one of Claims 1 to 8th wherein the down-projection illumination source (31) and / or the ring-illumination light source (13) are received in a cartridge.