DE10133993A1 - Einstellmodul für die Beleuchtungsvorrichtung eines optischen Gerätes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einstellmodul für eine Beleuchtungsvorrichtung (2) eines optischen Gerätes (1), insbesondere eines Mikroskops, bei dem die Beleuchtungsvorrichtung (2) eine Lichtquelle (4), eine Beleuchtungsoptik und Stellglieder (7, 8, 9, 16) aufweist, mit denen die Position der Lichtquelle (4) und/oder der Beleuchtungsoptik innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung (2) veränderbar ist. Das Einstellmodul (17) umfaßt ein Modulgehäuse (18) mit mindestens einer Antriebseinrichtung (19, 20, 21, 22) und Kupplungsorgane (27, 28, 29, 30) zur Übertragung einer Antriebsbewegung auf die Stellglieder (7, 8, 9, 16). DOLLAR A Weiterhin wird ein Beleuchtungssystem angegeben, bestehend aus der Beleuchtungsvorrichtung und dem Einstellmodul. Damit wird eine Justiermöglichkeit mit hoher Funktionalität und hoher Bedienfreundlichkeit geschaffen, wodurch eine schnelle Lageeinstellung der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsoptik bei Einsatz unter Reinraumbedingungen möglich ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Einstellmodul für eine Beleuchtungsvorrichtung eines optischen Gerätes, bei dem die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle, eine Beleuchtungsoptik sowie mindestens ein Stellglied umfaßt, über das die Position der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsoptik veränderbar ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Beleuchtungssystem mit einer Beleuchtungsvorrichtung und einem Einstellmodul.
• Beleuchtungsvorrichtungen mit einer justierbaren Lichtquelle und/oder einer justierbaren Beleuchtungsoptik werden in einer Vielzahl von optischen Geräten eingesetzt, um ein zu untersuchendes Objekt oder einen Abschnitt desselben auszuleuchten. Ein Beispiel hierfür sind Mikroskope aller Art. Solche werden u. a. als Inspektionsgeräte zur Untersuchung von Halbleiterwafern verwendet. Ein weiteres Beispiel sind Lithographiegeräte, mit denen ein bestimmtes Muster auf ein Substrat aufbelichtet wird.
• Für die Funktionsfähigkeit derartiger optischer Geräte ist in vielen Fällen eine gleichmäßige und reproduzierbare Beleuchtung eines zu untersuchenden Objektes von großer Bedeutung. Bereits geringfügige Veränderungen der Lage der Lichtquelle in bezug auf die Beleuchtungsoptik und die optische Achse des optischen Systems können die Leistungsfähigkeit erheblich beeinträchtigen.
• Insbesondere bei der Verwendung von Lichtbogenlampen in Zusammenwirkung mit extrem vergrößernden Objektiven genügen herkömmliche Beleuchtungsvorrichtungen den heutigen Anforderungen in vielen Fällen nicht mehr. Dies gilt vor allem für anspruchsvolle Inspektions- und Meßaufgaben im UV- Bereich (ultraviolett) und DUV-Bereich (deep ultra violet). Die Gründe hierfür liegen unter anderem in der mangelnden Stabilität und den bisher unzureichenden oder aufwendigen Justiermöglichkeiten.
• Äußere Einflüsse wie Vibrationen und Stöße können zu einer Dejustierung der Lichtquelle relativ zu der Beleuchtungsoptik führen. Durch eine starke thermische Belastung wie auch durch die Einwirkung von starkem UV-Licht treten an den inneren Oberflächen des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung Veränderungen auf, welche die Intensität des Lichts mit der Zeit beeinträchtigen. Derartige Abweichungen lassen sich zumeist durch eine Nachjustierung der Lichtquelle, der Beleuchtungsoptik oder auch beider gemeinsam beheben. Als Lichtquellen kommen beispielsweise einer Glühlampe, Halogenlampe, Entladungslampe oder Laserlichtquelle in Betracht. Die Beleuchtungsoptik kann durch einen Reflektor, eine Linse, ein Linsensystem, eine Blende oder eine Kombination solcher Komponenten gebildet sein.
• Insbesondere bei Beleuchtungsvorrichtungen, die in Geräten unter Reinraumbedingungen eingesetzt werden, muß überdies die Problematik einer Kontamination der zu untersuchenden Objekte berücksichtigt werden, die aus den Veränderungen der Oberflächen des Lampengehäuses resultieren kann.
• Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Justierung eines oder auch mehrerer zu einem optischen Gerät gehörender Beleuchtungsvorrichtungen zu vereinfachen.
• Die Aufgabe wird für eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst durch ein Einstellmodul mit einem Modulgehäuse, das an die Beleuchtungsvorrichtung ansetzbar und wieder von der Beleuchtungsvorrichtung abnehmbar ist, mit einer im wesentlichen der Anzahl an Stellgliedern entsprechenden, vom Inneren des Modulgehäuses nach außen geführten Anzahl von Kupplungsorganen, die zur Übertragung von Antriebsbewegungen auf die Stellglieder ausgebildet sind und von denen bei angesetztem Modulgehäuse jeweils eines mit einem der Stellglieder form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, und mit mindestens einer Antriebseinrichtung, die in dem Modulgehäuse untergebracht und die von außerhalb des Modulgehäuses steuerbar ist.
• Die Beleuchtungsvorrichtung umfaßt dabei ein Lampengehäuse, eine Lichtquelle und eine Beleuchtungsoptik, die in dem Lampengehäuse angeordnet sind, und eine Verstelleinrichtung, die ebenfalls in dem Lampengehäuse angeordnet und mit der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsoptik derart gekoppelt ist, daß diese in wenigstens jeweils einer Koordinatenrichtung verstellt werden kann, wobei Teile der Verstelleinrichtung in Form von Stellgliedern von außerhalb des Lampengehäuses zugänglich sind und zur Übertragung der Antriebsbewegungen von den Kupplungsorganen auf die Lichtquelle und/oder die Beleuchtungsoptik ausgebildet sind.
• Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine einfache Nachjustierung oder auch erstmalige Justierung nach einem Wechsel der Lichtquelle. Dazu wird das an das Lampengehäuse der Beleuchtungsvorrichtung ansetzbare Einstellmodul verwendet, das jedoch lediglich für die Zeit der Justierung an dem Lampengehäuse bleiben muß. Insbesondere im Falle einer Nachjustierung ist es nicht erforderlich, das Lampengehäuse zu öffnen. Vielmehr sind an der Außenseite des Lampengehäuses Schnittstellen in Form der Stellglieder vorhanden, über welche die Justierung von außen durchführbar ist.
• Das separate Einstellmodul ermöglicht überdies eine kompakte Bauweise der Beleuchtungsvorrichtung, da es nach einer Justierung von der Beleuchtungsvorrichtung abgenommen wird und so während der zweckbestimmten Nutzung des optischen Gerätes keinen Platz beansprucht. Zudem läßt sich das Einstellmodul als besonders kompaktes, gut handhabbares Justierwerkzeug für mehrere Beleuchtungsvorrichtungen mit gleichartigen Schnittstellen, d. h. gleichartig angeordneten Kupplungsorganen verwenden.
• In einer einfachsten Ausführung wird mit dem Einstellmodul eine Verstellung in lediglich einer einzigen Koordinatenrichtung bewirkt, wozu dann in dem Einstellmodul eine einzige Antriebseinrichtung ausreicht, die auf ein Kupplungsorgan einwirkt.
• Bevorzugt weist die Verstelleinrichtung innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung für jede Koordinatenrichtung, in der die Lichtquelle und/oder die Beleuchtungsoptik verstellbar ist, gesonderte Getriebeglieder auf, die mit einem der jeweiligen Koordinatenrichtung zugeordneten und von außen zugänglichen Stellglied in Verbindung stehen. Auf diese Weise ist es möglich, in jeder vorgesehenen Koordinatenrichtung gesondert zu verstellen, so daß auf eine einfache Weise die exakte Ausrichtung eines Lampensockels bzw. der Lampe und/oder des Reflektors erzielt wird. Dabei können sowohl translatorische als auch rotatorische Verstellbewegungen realisiert werden.
• Beispielsweise werden für eine Lichtquelle in Form einer Lampe, etwa einer Glühlampe, Halogenlampe, Entladungslampe oder Laserstrahlungsquelle, drei translatorische und ggf. weiterhin ein rotatorischer Freiheitsgrad für die Verstellung vorgesehen. Bei Verwendung einer Beleuchtungsoptik mit einem Reflektor kann dieser beispielsweise in einem translatorischen und zwei rotatorischen Freiheitsgraden verstellt werden. Für eine Linse, z. B. eine Kollektorlinse, werden in der Regel drei translatorische Verstellfreiheitsgrade vorgesehen. Werden die Lichtquelle und die Beleuchtungsoptik durch eine Lasereinrichtung gebildet, so kann eine Verstellung des Laserkopfes und/oder etwa vorhandener Linsen erfolgen. Möglich ist es auch, die gesamte Lasereinrichtung als Einheit in mehreren Freiheitsgraden zu justieren.
• Im Rahmen der Erfindung liegt es weiterhin, Verstellmöglichkeiten lediglich für einige der genannten Freiheitsgrade bzw. Koordinaten vorzusehen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise eine Lampe in drei Koordinatenrichtungen und ein Reflektor in lediglich einer Koordinatenrichtung verstellbar.
• Vorzugsweise ist an einer Außenwand des Lampengehäuses eine Rasteinrichtung zur verrastenden, lösbaren Verbindung mit dem Modulgehäuse vorgesehen. Diese erlaubt eine zeitweilige Befestigung des Einstellmoduls an dem Lampengehäuse und verursacht überdies einen Zentriereffekt, so daß eine sichere Verbindung der jeweiligen Kupplungsorgane mit den zugeordneten Stellgliedern gewährleistet ist.
• Die Rasteinrichtung kann auf der Seite der Beleuchtungsvorrichtung sehr einfach durch schlitzförmige Wandöffnungen realisiert werden, die sich kostengünstig herstellen lassen. Auf der Seite des Einstellmoduls werden dann beispielsweise bewegbare Haken vorgesehen, welche mit den schlitzförmigen Wandöffnungen verrastbar sind. Zum Entkoppeln ist an dem Einstellmodul eine Entriegelungsvorrichtung vorgesehen, mit der die Verrastung aufgehoben werden kann.
• Die Möglichkeit der Ankopplung des Einstellmoduls ist prinzipiell unabhängig von der Gestalt des Lampengehäuses, insbesondere auch davon, ob dieses als offenes oder geschlossenes Gehäuse gestaltet ist; entscheidend ist, daß die jeweiligen Kupplungsorgane form- bzw. kraftschlüssig mit den Stellgliedern in Eingriff gebracht werden können. Im Hinblick auf die eingangs geschilderte Kontaminationsproblematik ist es jedoch vorteilhaft, wenn das Lampengehäuse komplett geschlossen ist.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Einstellmoduls ist für jedes Kupplungsorgan eine gesonderte Antriebseinrichtung vorgesehen. Hierdurch wird eine hohe Flexibilität der Einstellung erreicht. So läßt sich beispielsweise eine Lagekorrektur in mehreren Koordinatenrichtungen vornehmen.
• Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Kupplungsorgane an dem Einstellmodul exakt der Anzahl der Stellglieder an der Beleuchtungsvorrichtung. Dies ist für eine schnelle Justierung vorteilhaft. Wird zudem für jede Koordinatenrichtung eine gesonderte Antriebseinrichtung vorgesehen, läßt sich die Justierung für jede Koordinatenrichtung separat vornehmen.
• Denkbar ist beispielsweise jedoch auch die Verwendung des Einstellmoduls zunächst allein für die Verstellung der Lichtquelle und anschließend nach einem Wechsel der Anschlußposition für eine Verstellung der Beleuchtungsoptik.
• Der Betrieb des Einstellmoduls bzw. seiner Antriebseinrichtungen erfolgt bevorzugt über relative Korrekturgrößen für die jeweilige Koordinatenrichtung, beispielsweise in Form von Inkrementen, wodurch sich das Einstellmodul universell für eine Vielzahl von Lampengehäusen verwenden läßt und ohne die Notwendigkeit der unmittelbaren Erfassung der aktuellen Lage der Lichtquelle bzw. der Beleuchtungsoptik einsetzbar ist.
• Vorzugsweise wird weiterhin für jede Antriebseinrichtung ein Stellkraftbegrenzer bzw. Drehmomentbegrenzer vorgesehen. Damit wird eine Beschädigung der Verstelleinrichtung vermieden. Der Stellkraft- bzw. Drehmomentbegrenzer wird hierzu entsprechend auf die Verstelleinrichtung und auf einen für die jeweilige Koordinatenrichtung vorgesehenen Anschlag abgestimmt.
• Ist beim Ansetzen des Einstellmoduls an die Beleuchtungsvorrichtung jedes Kupplungsorgan des Einstellmoduls mit einem Stellglied der Beleuchtungsvorrichtung formschlüssig koppelbar, läßt sich auf einfache Weise eine gute Übertragung der Antriebsbewegung von den Antriebseinrichtungen des Einstellmoduls auf alle zu verstellenden Elemente in der Beleuchtungsvorrichtung erzielen. Eine zeitweilige Befestigung des Einstellmoduls an dem Lampengehäuse der Beleuchtungsvorrichtung kann, wie bereits dargelegt, durch Rasteinrichtungen, beispielsweise in der Art eines Bajonettverschlusses, realisiert werden.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Ansteuereinheit vorgesehen, die zur Generierung von Stellgrößen für jede der Antriebseinrichtungen konfiguriert ist. Weiterhin ist eine Bedienungskonsole mit Mitteln zur Befehlseingabe vorhanden, über die Stellbefehle für die Verstellung der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsoptik manuell eingegeben werden können.
• Die Ansteuereinheit und das Einstellmodul können dabei getrennt als separate Geräte ausgebildet werden, die temporär über eine Verbindungsleitung miteinander koppelbar sind. Diese Aufteilung in getrennte Einheiten ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise des Einstellmoduls, das sich so besonders einfach auch unter beengten Raumverhältnissen an eine Beleuchtungsvorrichtung ansetzen läßt. Es ist jedoch abweichend davon auch möglich, die Ansteuereinheit und das Einstellmodul in ein gemeinsames Gehäuse zu integrieren.
• Zudem können auch die Bedienungskonsole und die Ansteuereinheit als separate Geräte ausgebildet werden, die temporär über eine Datenverbindung miteinander koppelbar sind. Die Datenverbindung kann dabei über eine Leitung oder auch drahtlos erfolgen. Durch die separate Anordnung der Bedienungskonsole lassen sich die Antriebseinrichtungen in dem Einstellmodul fernbedienen. Beispielsweise kann die Justierung unmittelbar von einem Ort aus erfolgen, an dem die Beleuchtungsqualität meßbar ist.
• Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Bedienungskonsole und die Ansteuereinheit in ein gemeinsames Gehäuse zu integrieren oder auch die Bedienungskonsole in das optische Gerät zu integrieren und dauerhaft mit diesem zu verbinden.
• Die Bedienungskonsole kann dabei als Bestandteil des optischen Gerätes zugleich auch für dessen Steuerung verwendet werden. Auch kann eine derartige Bedienungskonsole als externe Einheit ausgebildet sein, die über eine Datenverbindung, d. h. über eine Leitung oder auch drahtlos, temporär mit dem optischen Gerät koppelbar ist. Eine solche Bedienungskonsole kann weiterhin zusätzlich zu einer in das optische Gerät integrierten Bedienungskonsole vorgesehen werden, wobei die externe Einheit gegebenenfalls lediglich eingeschränkte Bedienmöglichkeiten aufweisen muß.
• Weiterhin wird ein Beleuchtungssystem vorgeschlagen, bestehend aus einer Beleuchtungsvorrichtung und einem Einstellmodul der vorstehend erläuterten Art.
• Bei der Beleuchtungsvorrichtung umschließt ein Lampengehäuse eine Lichtquelle, eine Beleuchtungsoptik und mindestens eine mit Stellgliedern ausgestatteten Verstelleinrichtung zur Positionsänderung der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsoptik in jeweils wenigstens einer der Koordinatenrichtungen X, Y und Z.
• Bei dem Einstellmodul umschließt ein Modulgehäuse mindesten eine Antriebseinrichtung, Kupplungsorgane zur Übertragung von Antriebsbewegungen auf die Stellglieder der Beleuchtungsvorrichtung, eine Ansteuereinheit zur Generierung von Stellgrößen für die Antriebseinrichtung sowie eine Bedienungskonsole zur Eingabe von Befehlen zur gezielten Positionsverstellung der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsoptik.
• Das Modulgehäuse ist an das Lampengehäuse ansetzbar und vom Lampengehäuse wieder abnehmbar, und bei angesetztem Modulgehäuse steht zwecks Übertragung der Antriebsbewegungen jeweils ein Kupplungsorgan mit einem Stellglied form- und/oder kraftschlüssig in Eingriff.
• Die Lichtquelle kann als Laserstrahlungsquelle, Entladungslampe oder anderweitige, im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich des Lichtes strahlende Quelle ausgebildet sein. Die Beleuchtungsoptik kann in Abhängigkeit von der Lichtquelle und dem Anwendungszweck des optischen Gerätes als Linsensystem, Spiegelsystem, kombiniertes Linsen-Spiegelsystem, Pinhole-Anordnung, Faseroptik oder anderweitig zur Ausrichtung, Bündelung und/oder Fokussierung des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes auf eine Probe ausgebildet sein.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
• Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung und ein zugehöriges Einstellmodul im Systemverbund,
• Fig. 2 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lampe und einem Reflektor sowie einer Verstelleinrichtung, wobei hier die Stellglieder der Verstelleinrichtung für die Verschiebung der Lampe gezeigt sind, der Reflektor und dessen Stellglied in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind,
• Fig. 3 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung sowie des Stellgliedes für die Verstellung des Reflektors, wobei die Lampe sowie deren Stellglied in der Zeichnung nicht dargestellt sind,
• Fig. 4 eine räumliche Ansicht des Einstellmoduls, das hier mit teils offenem Modulgehäuse abgebildet ist,
• Fig. 5 eine Ansicht der Seite des Lampengehäuses der Beleuchtungsvorrichtung, an die das Einstellmodul angesetzt wird und in
• Fig. 6 eine Ausführung der Erfindung mit einem Laser als Lichtquelle.
• Das Ausführungsbeispiel zeigt in Fig. 1 ein optisches Gerät 1 in schematischer Darstellung. Das optische Gerät 1 sei hier beispielhaft ein Inspektionsmikroskop für die Untersuchung von Halbleiterwafern.
• An dem optischen Gerät 1 befindet sich eine Beleuchtungsvorrichtung 2. Diese Beleuchtungsvorrichtung 2 verfügt über ein nach außen geschlossenes Lampengehäuse 3, so daß die innerhalb des Lampengehäuses 3 angeordneten Baugruppen gegenüber dem optischen Gerät 1 abgekapselt sind. Dadurch wird die Gefahr der Verunreinigung oder Kontamination der zu untersuchenden Halbleiterwafer gering gehalten.
• Innerhalb des Lampengehäuses 3 ist eine Lichtquelle 4, die hier beispielhaft als UV-Bogenlampe ausgebildet sein soll, in einem Lampensockel 5 aufgenommen. Die Stromversorgung der Lampe erfolgt in herkömmlicher Art und Weise und muß daher nicht näher erläutert werden. Es können jedoch auch andere Lampen zum Einsatz kommen. Grundsätzlich kann hier eine Glühlampe, eine Halogenlampe oder eine Entladungslampe verwendet werden.
• Der Lampensockel 5 ist gegenüber dem Lampengehäuse 3 in drei Koordinaten translatorisch verstellbar. Die Richtungen für die Verschiebung des Lampensockels 5 sind in Fig. 1 und Fig. 2 jeweils durch Doppelpfeile angedeutet.
• Weiterhin ist in dem Lampengehäuse 3 eine Verstelleinrichtung angeordnet. Ein Teil der Verstelleinrichtung ist mit dem Lampensockel 5 gekoppelt und ermöglicht die Bewegung in den drei Koordinatenrichtungen X, Y und Z. Die maximalen Verstellwege werden dabei durch nicht näher dargestellte Anschläge begrenzt.
• Die Verstelleinrichtung umfaßt ein erstes Getriebe 6 für die Lichtquelle 4. Das erste Getriebe 6 besitzt für jede Koordinatenrichtung, in welcher der Lampensockel 5 bewegbar ist, gesonderte Getriebeglieder. Diese Getriebeglieder umfassen jeweils wenigstens ein Stellglied, das von außerhalb des Lampengehäuses 3 zugänglich ist. Die von außen zugänglichen Stellglieder 7, 8, 9 dienen zum Anschluß für ein weiter unten noch näher zu erläuterndes Einstellmodul 17.
• Die Stellglieder 7, 8 und 9 sind beispielhaft als Wellenenden mit einem Innensechskantprofil ausgebildet, deren Stirnseiten jeweils etwa mit der Außenwand 10 an der Rückseite 11 des Lampengehäuses 3 flächig abschließen.
• Innerhalb des Lampengehäuses 3 ist weiterhin eine Beleuchtungsoptik angeordnet, die hier wenigstens einen Reflektor 12 umfaßt. Der Reflektor 12 ist an Kippjustierelementen 13 befestigt und in bezug auf eine Lichtaustrittsöffnung 14 verstellbar, wie dies in Fig. 1 durch den Doppelpfeil neben dem Reflektor 12 angedeutet ist. An der Lichtaustrittsöffnung 14 befindet sich eine mechanische Schnittstelle zu dem optischen Gerät 1 sowie eine nicht näher dargestellte Einrichtung zur Temperaturentkopplung.
• Zur Fokussierung ist die Beleuchtungsoptik bzw. der Reflektor 12 mit einem zweiten Getriebe 15, d. h. über weitere Getriebeglieder der Verstelleinrichtung mit einem Stellglied 16 gekoppelt, das von außerhalb des Lampengehäuses 3 zugänglich ist und der Ankopplung eines ansetzbaren motorischen Einstellmoduls 17 dient. Das Stellglied 16 ist hier ebenfalls ein mit der Außenwand 10 an der Rückseite 11 des Lampengehäuses 3 glattflächig abschließendes Wellenende mit Innensechskantprofil.
• Selbstverständlich ist es auch möglich, die Stellglieder 7, 8, 9 und 16 tiefer unter die Außenwand 10 zu versenken oder alternativ auch über diese hinausstehen zu lassen. Anstelle eines Innensechskants kann auch eine andere Form vorgesehen werden. Vorzugsweise erfolgt die Verstellung der Lichtquelle 4 und der Beleuchtungsoptik durch Einleitung einer Drehbewegung in die Stellglieder 7, 8, 9 und 16. Es ist jedoch auch möglich, die Verstellbewegung über eine rein translatorische Bewegung oder über eine Spindelbewegung zu veranlassen.
• Die Verstelleinrichtung bzw. deren Verstellgetriebe 6 und 15, mit denen Bewegungen der Stellglieder 7, 8, 9, und 16 in Verstellbewegungen umgesetzt werden, können beispielsweise als Zahnradgetriebe, Riemengetriebe oder flexible Wellen ausgebildet sein.
• Fig. 1 zeigt weiterhin schematisch das bereits erwähnte Einstellmodul 17, das in Fig. 4 im Detail dargestellt ist. Das Einstellmodul 17 ist von einem Modulgehäuse 18 umschlossen, das von außen an das Lampengehäuse 3 angesetzt werden kann. Innerhalb des Modulgehäuses 18 sind hier für jede verstellbare Koordinatenrichtung des Lampensockels 5 und des Reflektors 12 gesonderte Antriebseinrichtungen 19 bis 22 in Form von Schrittschaltmotoren angeordnet. Diese Antriebseinrichtungen 19 bis 22 sind jeweils über Einzelgetriebe 23 bis 26 mit Kupplungsorganen 27 bis 30 verbunden, die von außerhalb des Modulgehäuses 18 zugänglich sind.
• Die Einzelgetriebe 23 bis 26 sind in Fig. 4 beispielhaft als Zahnradgetriebe dargestellt. Es können hier jedoch auch andere Getriebetypen zum Einsatz kommen. Als besonders günstig haben sich in diesem Zusammenhang Riemengetriebe erwiesen. Denkbar sind weiterhin flexible Wellen oder auch ein Direktantrieb der Kupplungsorgane 27 bis 30.
• Jedes Kupplungsorgan 27 bis 30 des Einstellmoduls 17 ist zur Übertragung einer Antriebsbewegung zu dem jeweils zugeordneten Stellglied 7, 8, 9 und 16 der Beleuchtungsvorrichtung 2 komplementär ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel sind die Kupplungsorgane 27 bis 30 an dem Einstellmodul 17 Wellenenden mit einem Außensechskantprofil, die über die Außenwand des Einstellmoduls 17 hinausragen. Die Kupplungsorgane 27 bis 30 des Einstellmoduls 17 gelangen bei einer Ankopplung des Einstellmoduls 17 an das Lampengehäuse 3 mit den entsprechenden Innensechskantprofilen der Stellglieder 7, 8, 9 und 16 in Eingriff. Dadurch ist eine formschlüssige Übertragung der rotatorischen Antriebsbewegungen der Antriebseinrichtungen 19 bis 22 und deren Wandlung mittels der Verstellgetriebe 6 und 15 innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung 2 in eine lineare Verstellbewegung des Lampensockels 5 und des Reflektors 12 in der jeweils zugehörigen Koordinate möglich.
• Jede dieser Verstellbewegungen kann unabhängig von den Verstellbewegungen in den anderen Koordinatenrichtungen erfolgen. Dadurch läßt sich die Position der Lichtquelle 4 bzw. des Lampensockels 5 wie auch des Reflektors 12 justieren, ohne daß hierzu das Lampengehäuse 3 geöffnet werden müßte. Zur Vermeidung der Beschädigung der Verstellgetriebe 6 und 15 sind für die Antriebseinrichtungen 19 bis 22 jeweils geeignete Drehmomentbegrenzer in dem Einstellmodul 17 vorgesehen.
• Überdies befinden sich in der Beleuchtungsvorrichtung 2 für jede Koordinate zusätzlich zu den bereits erwähnten Anschlägen Endlagenschalter zur Unterbrechung der Betriebsspannung für die zugehörige Antriebseinrichtung 19 bis 22. Die Rückmeldung der Endlagenschalter erfolgt an eine Ansteuereinrichtung 36, die weiter unten noch näher erläutert wird. Zur Signalübertragung ist an der Beleuchtungsvorrichtung 2 eine Kabelsteckverbindung vorgesehen. Eine drahtlose Signalübertragung ist ebenfalls möglich.
• Bei der Ankopplung des Einstellmoduls 17 an das Lampengehäuse 3 der Beleuchtungsvorrichtung 2 werden beide Baueinheiten zeitweilig miteinander verrastet. Hierzu sind an den zur Ankopplung vorgesehenen Gehäuseseiten geeignete Rasteinrichtungen vorhanden, die eine selbsthaltende Verbindung über einen gewünschten Zeitraum ermöglichen, danach aber unschwer auch wieder entkoppelt werden können und so ein Abnehmen des Einstellmoduls 17 nach Beendigung der Justierarbeiten erlauben.
• In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck beispielhaft ein Bajonettverschluß vorgesehen. Der Bajonettverschluß wird durch zwei gegeneinander bewegbare Haken 32 gebildet, die mit schlitzförmigen Wandöffnungen 31 verrasten. Die Haken 32 sind mit einer Entriegelungseinrichtung 33 gekoppelt, mit der die Haken 32 aufeinanderzubewegt werden können, um diese mit den schlitzförmigen Wandöffnungen 31 außer Eingriff zu bringen. Hierzu weist die Entriegelungseinrichtung 33 eine Taste 34 auf, deren Bestätigung diese Bewegung auslöst. Wie Fig. 4 zeigt, sind die Haken 32 und die Entriegelungseinrichtung an dem Einstellmodul 17 angeordnet. Die schlitzförmigen Wandöffnungen 31 befinden sich hingegen an der Beleuchtungsvorrichtung 2.
• Die Antriebseinrichtungen 19 bis 22 sind von außerhalb des Modulgehäuses 18 steuerbar, das heißt es können Korrekturbefehle für die Lage der Lichtquelle 4 und der Beleuchtungsoptik bzw. des Lampensockels 5 und des Reflektors 12 von außen vorgegeben und in eine Korrektur- bzw. Justierbewegung umgesetzt werden. Die Vorgabe der Korrekturbefehle erfolgt durch eine Kontrollperson, die diese über eine Bedienungskonsole 35 eingibt.
• Aus den Korrekturbefehlen werden in einer Ansteuereinheit 36 (Controller) Stellgrößen für die einzelnen Antriebseinrichtungen 19 bis 22 generiert. Zudem kann die Stromversorgung der Antriebseinrichtungen 19 bis 22 über die Ansteuereinheit 36 erfolgen, die mit dem Einstellmodul 17 über eine Leitung 37 verbunden wird oder unmittelbar in das Einstellmodul 17 bzw. dessen Modulgehäuse 18 integriert ist. Die Auswirkungen der Korrekturbefehle für die Justierung können von der Kontrollperson an dem optischen Gerät 1 beobachtet und gegebenenfalls erneut korrigiert werden.
• Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Ansteuereinheit 36 als auch die Bedienungskonsole 35 als separate Geräte ausgebildet. Die Übertragung der Korrekturbefehle von der Bedienungskonsole 35 zu der Ansteuereinheit 36 erfolgt über eine Datenleitung 38. Anstelle dieser Datenleitung 38 kann jedoch auch eine drahtlose Datenübertragung, beispielsweise mittels Infrarotstrahlung oder Ultraschall, vorgesehen werden. Durch die freie Beweglichkeit der Bedienungskonsole 35 wird ein hoher Bedienungskomfort in der Art einer Fernbedienung erzielt.
• In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann die Bedienungskonsole 35 bzw. deren Funktionalität in eine an dem optischen Gerät 1 vorgesehene und mit diesem fest verbundene Bedienungskonsole integriert werden. Optional kann zusätzlich eine externe Bedienungskonsole 35 angeschlossen werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Ansteuereinheit 36 (Controller) in dem Modulgehäuse 18 des Einstellmoduls 17 angeordnet wird.
• Alternativ ist es auch möglich, die Bedienungskonsole 35 mit der Ansteuereinheit 36 (Controller) zu einem Gerät zusammenzufassen. Dazu kann beispielsweise ein Personalcomputer eingesetzt werden.
• Überdies sind die Verstellmöglichkeiten nicht auf die hier beschriebenen Koordinaten beschränkt. Vielmehr können beispielsweise an dem Reflektor 12 weitere Richtungen zur Verstellung vorgesehen werden, wozu dann weitere Paarungen von Kupplungsorganen und Stellglieder in entsprechender Zahl vorgesehen werden.
• Auf Seiten des Lampensockels 5 kann z. B. auch ein Drehfreiheitsgrad, beispielsweise um die Lampenlängsachse vorgesehen werden. Zudem sind vielfältige Unterkombinationen von Verstellmöglichkeiten aus den genannten Koordinaten realisierbar.
• Es weiterhin möglich, die Stellglieder für die Verstellung des Lampensockels 5und die Stellglieder für die Verstellung des Reflektors 12 in gleicher Art und Weise anzuordnen, so daß ein Einstellmodul 17 verwendet werden kann, dessen Schnittstellen lediglich zur Ankopplung an eine Untergruppe von Stellgliedern der Beleuchtungsvorrichtung 2 ausgebildet ist. So kann beispielsweise zunächst allein der Lampensockel 5 justiert und nach einem Umsetzen des Einstellmoduls 17 anschließend eine Justierung allein des Reflektors 12 vorgenommen werden. Dies hat den Vorteil, daß das Einstellmodul 17 selbst bei einer großen Anzahl von Einstellmöglichkeiten konstruktiv verhältnismäßig einfach bleibt.
• Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die Justierung einer Lampe oder eines Reflektors beschränkt. Vielmehr können als einstellbare Komponenten auch Linsen oder Blenden entsprechend justiert werden. Als Lichtquelle und Beleuchtungsoptik kann zudem eine Lasereinrichtung mit einem lichterzeugenden Laserkopf und einer Linsenanordnung aus einer oder mehreren Linsen und ggf. weiteren Blenden dienen. Dabei ist es möglich, den Laserkopf und die Linsenanordnung individuell lageverstellbar anzuordnen. Alternativ kann auch die Lasereinrichtung als Einheit in mehreren Koordinaten verstellbar - sowohl translatorisch als auch rotatorisch - in dem Lampengehäuse der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet werden. Hierbei können Laserdioden, Gas- und Festkörperlaser als Lichtquellen eingesetzt werden.
• Ein diesbezügliches Beispiel ist in Fig. 6 dargestellt. Hier ist innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung 2 eine Laserstrahlungsquelle 39 vorgesehen, der im Strahlengang des Laserlichtes eine bündelnde Linse 40 (bzw. ein Linsensystem) sowie eine Lochblende 41 (ein sogenanntes Pinhole) nachgeordnet ist. Derartige Beleuchtungsvorrichtungen dienen beispielsweise in Mikroskopanordnungen dazu, die mit Laserlicht bestrahlte Lochblende 41 in eine Probe abzubilden und den dort zu untersuchenden Ort mit der Intensitätsverteilung eines Airyscheibchens zu beleuchten, wobei im weiteren das Bild dieses Ortes auf einer in Lage und Größe zur Lochblende 41 konjugierten Meßblende entsteht, die hier nicht dargestellt ist.
• Es soll hier lediglich darauf hingewiesen werden, daß die Positionierung von Laserstrahlungsquelle 39, Linse 40 und Lochblende 41 in Relation zueinander für die Funktion einer solchen Mikroskopanordnung von wesentlicher Bedeutung ist und insofern die Notwendigkeit besteht, sowohl bei der Herstellung dieser Beleuchtungsvorrichtung als auch im Rahmen von Wartungen bezüglich dieser Positionen zu justieren.
• Dies kann in der bereits oben beschriebenen Weise erfolgen, indem an die Beleuchtungsvorrichtung 2 auch in diesem Falle ein Einstellmodul 17 zeitweise für die Dauer des Justiervorganges angekoppelt wird. Dabei ist es auch hier grundsätzlich möglich, sowohl die Laserstrahlungsquelle 39 als auch die Linse 40 und die Lochblende 41 jeweils in den Koordinaten X, Y und Z zu verstellen. Abweichend davon kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, jeweils nur ausgewählte Koordinatenrichtungen, beispielsweise nur X und Y, als Verstellrichtungen vorzusehen oder auch Winkelverstellungen durch Drehung um die optische Achse vorzunehmen. Hierzu ist das Einstellmodul 17 je nach Bedarfsfall in der bereits dargelegten Weise auszubilden und die Schnittstellen, d. h. die Stellglieder an der Beleuchtungsvorrichtung 2 einerseits und die Kupplungsorgane am Einstellmodul 17 andererseits, sind entsprechend zu gestalten.
• In allen Fällen ergibt sich ein Justiersystem mit hoher Funktionalität und hoher Bedienungsfreundlichkeit, das eine einfache und schnelle Lageeinstellung von Komponenten einer Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht und für den Einsatz unter Reinraumbedingungen geeignet ist. Bezugszeichenliste 1 optisches Gerät
  2 Beleuchtungsvorrichtung
  3 Lampengehäuse
  4 Lichtquelle
  5 Lampensockel
  6 Verstellgetriebe
  7, 8, 9 Stellglieder
  10 Außenwand
  11 Rückseite des Lampengehäuses 3
  12 Reflektor
  13 Kippjustierelement
  14 Lichtaustrittsöffnung
  15 Verstellgetriebe
  16 Stellglied
  17 Einstellmodul
  18 Modulgehäuse
  19, 20, 21, 22 Antriebseinrichtung
  23, 24, 25, 26 Getriebe
  27, 28, 29, 30 Kupplungsorgan
  31 Wandöffnung
  32 Haken
  33 Entriegelungseinrichtung
  34 Taste
  35 Bedienungskonsole
  36 Ansteuereinrichtung
  37 Verbindungsleitung
  38 Datenleitung
  39 Laserstrahlungsquelle
  40 Linse
  41 Lochblende
  

Claims (8)

1. Einstellmodul für die Beleuchtungsvorrichtung (2) eines optischen Gerätes (1), insbesondere eines Mikroskops, bei dem die Beleuchtungsvorrichtung (2) eine Lichtquelle (4), eine Beleuchtungsoptik sowie mindestens ein Stellglied (7, 8, 9, 16) umfaßt, über das die Position der Lichtquelle (4) und/oder der Beleuchtungsoptik veränderbar ist, gekennzeichnet durch
ein Modulgehäuse (18), das an die Beleuchtungsvorrichtung (2) ansetzbar und wieder von der Beleuchtungsvorrichtung (2) abnehmbar ist,
eine im wesentlichen der Anzahl an Stellgliedern (7, 8, 9, 16) entsprechende, durch das Modulgehäuse (18) nach außen geführte Anzahl von Kupplungsorganen (27, 28, 29, 30), die zur Übertragung von Antriebsbewegungen auf die Stellglieder (7, 8, 9, 16) ausgebildet sind und von denen bei angesetztem Modulgehäuse (18) jeweils eines mit einem der Stellglieder (7, 8, 9, 16) form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist und
mindestens eine Antriebseinrichtung (19, 20, 21, 22), die in dem Modulgehäuse (18) untergebracht und von außerhalb des Modulgehäuses (18) steuerbar ist.

2. Einstellmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kupplungsorgan (27, 28, 29, 30) eine gesonderte, mit einem Stellkraftbegrenzer versehene Antriebseinrichtung (19, 20, 21, 22) zugeordnet ist.

3. Einstellmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung (2) von einem Lampengehäuse (3) umschlossen und eine Rasteinrichtung zur lösbaren Befestigung des Modulgehäuses (18) mit dem Lampengehäuse (3) vorgesehen ist, wobei bevorzugt die Rasteinrichtung modulseitig bewegbare Haken (32) umfaßt, welche beim Ansetzen des Modulgehäuses (18) in schlitzförmige Wandölffnungen (31) am Lampengehäuse (3) eingreifen, und weiterhin eine Entriegelungsvorrichtung (33) zum Lösen der Verrastung vorhanden ist.

4. Einstellmodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansteuereinheit (36) zur Generierung von Stellgrößen für die Antriebseinrichtungen (19, 20, 21, 22) und eine Bedienungskonsole (35) zur Eingabe von Befehlen zur Positionsverstellung der Lichtquelle (4) und/oder der Beleuchtungsoptik vorgesehen sind, wobei Ansteuereinheit (36), Bedienungskonsole (35) und Einstellmodul (17) als separate Baugruppen ausgebildet und temporär über Verbindungsleitungen (37) miteinander gekoppelt sind oder die Ansteuereinheit (36) und die Bedienungskonsole (35) in das Modulgehäuse (18) integriert sind.

5. Beleuchtungssystem für ein optisches Gerät, insbesondere für ein Mikroskop, umfassend
eine erste, als Beleuchtungsvorrichtung ausgebildete Baugruppe mit einer Lichtquelle (4), einer Beleuchtungsoptik und mindestens einer mit Stellgliedern (7, 8, 9, 16) ausgestatteten Verstelleinrichtung (6, 15) zur Positionsänderung der Lichtquelle (4) und/oder der Beleuchtungsoptik in jeweils wenigstens einer Koordinatenrichtung, umschlossen von einem Lampengehäuse (3) und
ein zweite, als Einstellmodul (17) ausgebildete Baugruppe mit mindestens einer Antriebseinrichtung (19, 20, 21, 22), Kupplungsorganen (27, 2i3, 29, 30) zur Übertragung von Antriebsbewegungen auf die Stellglieder (7, 8, 9, 16), einer Ansteuereinheit (36) zur Generierung von Stellgrößen für die Antriebseinrichtungen (19, 20, 21, 22) sowie einer Bedienungskonsole (35) zur Eingabe von Befehlen zur Positionsverstellung der Lichtquelle (4) und/oder der Beleuchtungsoptik, umschlossen von einem Modulgehäuse (18),
wobei das Modulgehäuse (18) an das Lampengehäuse (3) ansetzbar und vom Lampengehäuse (3) wieder abnehmbar ist und bei angesetztem Modulgehäuse (18) zwecks Übertragung der Antriebsbewegungen jeweils ein Kupplungsorgan (27, 28, 29, 30) mit einem Stellglied (7, 8, 9, 16) form- und/oder kraftschlüssig in Eingriff steht.

6. Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Lichtquelle (4) als Laserstrahlungsquelle, Entladungslampe oder anderweitige, im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich des Lichtes strahlende Quelle ausgebildet ist.

7. Beleuchtungssystem nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Beleuchtungsoptik in Abhängigkeit von der Lichtquelle (4) als Linsensystem, Spiegelsystem, kombiniertes Linsen-Spiegelsystem, Pinhole-Anordnung, Faseroptik oder anderweitig zur Ausrichtung, Bündelung und/oder Fokussierung des von der Lichtquelle (4) abgestrahlten Lichtes auf eine Probe ausgebildet ist.

8. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Einstellmodul (17) nach den Ansprüchen 1 bis 4 ausgebildet ist.