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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Fokussiereinrichtung zur Fixierung der Lage
eines Objektivs, welche einen Abbildungsmaßstab im Bereich von 1 : 2
bis 2 : 1 realisieren soll. Vorrangiges Anwendungsgebiet der Erfindung
ist die Qualitätskontrolle
bei der Produktion von Flachbildschirmen.
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Für die verschiedenen
optischen Qualitätsprüfungen,
die während
der Produktion von Flachbildschirmen durchzuführen sind, müssen verschiedene
Abbildungsmaßstäbe im Bereich
von 1 : 2 bis 2 : 1 realisiert werden. Um diesen gesamten Bereich abzudecken,
werden für
die erforderlichen unterschiedlichen Abbildungsmaßstäbe jeweils
verschiedene Objektive mit in der Regel übereinstimmenden Festbrennweiten,
auf unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe optimiert, eingesetzt, um
die nötige
Abbildungsqualität
zu erreichen.
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Diese
verschiedenen Objektive müssen
jeweils exakt justiert werden, was teilweise mit erheblichem Zeitaufwand
verbunden ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Fokussiereinrichtung zu schaffen, die
den Zeitaufwand für
die Fokussierung bei verschiedenen Abbildungsmaßstäben wirksam verringert.
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Lösung
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Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der Wortlaut sämtlicher
Ansprüche
wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
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Es
wird eine Fokussiereinrichtung zur Fixierung der Lage eines Objektivs
vorgeschlagen. Diese besteht aus einem äußeren Zylinder und aus einem inneren
Zylinder. Der innere Zylinder weist mit dem äußeren Zylinder eine gemeinsame
zentrale Achse auf und ist im äußeren Zylinder
verschiebbar gelagert. Weiterhin ist die Fokussiereinrichtung mit
einer Objektivhalterung ausgestattet, die in dem inneren Zylinder über ein
Gewinde derart montiert ist, dass das Objektiv entlang der gemeinsamen
zentralen Achse durch Verschrauben des Gewindes justierbar ist.
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An
demjenigen Ende des äußeren Zylinders, welches
dem inneren Zylinder und der Objektivhalterung gegenüber liegt,
ist ein Kippanschluss befestigt. Dieser Kippanschluss weist eine
Anschlussmöglichkeit
für eine
Kamera auf.
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Für die Prüfung z.
B. von Flachbildschirmen wird i. d. R. eine Kamera mit einem Zeilen-CCD-Sensor
verwendet. Mit der Kamera werden die Zeilen und Bildpunkte eines
Flachbildschirms geprüft.
Dabei muss die Auflösung
der Kamera und des Objektivs größer sein
als die Auflösung
eines zu prüfenden
Displays.
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Die
Ebene der Anschlussmöglichkeit
für eine Kamera
ist mit Hilfe des Kippanschlusses gegenüber der gemeinsamen zentralen
Achse von innerem und äußerem Zylinder
verkippbar. Damit kann die erforderliche Parallelität zwischen
dem zu prüfendem Flachbildschirm
und z.B. dem Zeilen-CCD-Sensor einer angeschlossenen Kamera gewährleistet
werden. Nur eine ausreichende Parallelität gewährleistet die benötigte Abbildungsqualität, da sonst
der Bereich der Schärfentiefe
des Objektivs überschritten
sein kann.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die äußere Mantelfläche des
inneren Zylinders mit einem Gewinde versehen und der äußere Zylinder
besitzt ein Gewindesegment, welches über eine Feststellschraube
radial verstellbar ist. Durch Herausdrehen der Feststellschraube
wird das Gewindesegment vom Gewinde des inneren Zylinders derart
getrennt, dass der innere Zylinder zum äußeren Zylinder frei verschiebbar
ist. Zur Feineinstellung wird das Gewindesegment des äußeren Zylinders über die
Feststellschraube in Eingriff mit dem Gewinde des inneren Zylinders
gebracht. Durch Drehen des inneren Zylinders wird damit über das
Gewinde eine Feineinstellung ermöglicht.
Durch weiteres Anziehen der Feststellschraube wird die erfolgte
Einstellung fixiert. Bei dieser Ausführungsform kann ggf. auf das
Gewinde der Objektivhalterung verzichtet werden.
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Die
Fokussiereinrichtung kann so konstruiert sein, dass der innere Zylinder
im äußeren Zylinder
in einem Bereich von mindestens 100 mm verschiebbar gelagert ist.
Dadurch kann ein und dieselbe Fokussiereinrichtung unter den üblichen
Bedingungen für sämtliche
Abbildungsmaßstäbe eingesetzt
werden.
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Bei
der Qualitätsprüfung z.
B. von Flachbildschirmen ist eine genaue Parallelität zwischen
der Objektebene und der Zeile des CCD-Sensors einer Kamera erforderlich.
Daher weist die Fokussiereinrichtung einen Kippanschluss auf. Der
an der Fokussiereinrichtung angebrachte Kippanschluss weist einen äußeren Rahmen
auf. Das Element mit der Anschlussmöglichkeit für eine Kamera ist mit dem äußeren Rahmen über zwei
koaxial gelagerte Wellen verbunden. Die Anschlussmöglichkeit
für die
Kamera ist um diese Wellen schwenkbar. Weiterhin ist im äußeren Rahmen
eine Stellschraube angeordnet, die lokal den Abstand zwischen dem äußeren Rahmen
und der Anschlussmöglichkeit
für die
Kamera vorgibt.
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Diametral
der Stellschraube gegenüber
gelegen ist eine Feder angeordnet, die den äußeren Rahmen und die Anschlussmöglichkeit
für die
Kamera auseinander presst. Abweichungen der Parallelität zwischen
der Objektebene und der Zeile des CCD-Sensors können auf diese Weise mit Hilfe
des Kippanschlusses korrigiert werden.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit den Unteransprüchen.
Hierbei können
die jeweiligen Merkmale für
sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Das
Ausführungsbeispiel
ist in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern
in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche
bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung des prinzipiellen Messaufbaus;
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2 Darstellungen
der Fokussiereinrichtung;
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2A eine
Darstellung der Fokussiereinrichtung als Schnittansicht;
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2B eine
Darstellung der Fokussiereinrichtung als Draufsicht;
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2C eine
Darstellung der Fokussiereinrichtung in perspektivischer Ansicht;
und
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3 eine
Darstellung des Kippanschlusses;
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3A eine
Darstellung des Kippanschlusses als perspektivische Schnittansicht;
und
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3B eine
Darstellung des Kippanschlusses in perspektivischer Ansicht.
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1 zeigt
den prinzipiellen Messeaufbau für
die optische Qualitätskontrolle
von Flachbildschirmen. Ein Flachbildschirm 10 wird mit
Hilfe eines Objektivs 12 auf einem Zeilen-CCD-Sensor 14 abgebildet.
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Typische
Flachbildschirme haben z. B. 1024 Pixel in einer Zeile. Die zur
Qualitätskontrolle
eingesetzten Zeilen-CCD-Sensoren der Kamera haben typischerweise
12000 Pixel, also deutlich mehr Pixel als der Flachbildschirm, damit
die einzelnen Pixel des Flachbildschirms gut aufgelöst werden
können
und auch Fehler erkannt werden können,
deren Größe unter
der eines Pixels des Flachbildschirms liegt. Entsprechend diesen
Anforderungen muss auch das für die
Qualitätskontrolle
verwendete Objektiv in seinem Auflösungsvermögen gestaltet sein.
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Das
Objektiv wird von der Fokussiereinrichtung 16 gehalten.
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Typischerweise
beträgt
der Abstand zwischen dem zu vermessenden Flachbildschirm 10 und dem
Zeilen-CCD-Sensor 14 zwischen 300 und 700 mm. Die Brennweiten
der für
die verschiedenen Abbildungsmaßstäbe verwendeten
Objektive 12 sind in der Regel identisch und liegen im üblichen
Aufbau im Bereich von ca. 75 bis 120 Millimetern.
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2 zeigt
den Aufbau der Fokussiereinrichtung in verschiedenen Darstellungsweisen
gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
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Die
Fokussiereinrichtung besteht aus einem äußeren Zylinder 102,
in dem ein innerer Zylinder 104 zur Grobjustage verschiebbar
gelagert ist. Am inneren Zylinder 104 ist eine Objektivhalterung 106 befestigt,
die in dem inneren Zylinder 104 über ein Gewinde 108 so
montiert ist, dass das Objektiv 12 entlang der gemeinsamen
zentralen Achse durch Verschrauben des Gewindes 108 fein-justierbar
ist. Die Justage-Einstellungen des Objektivs 12 können mit Hilfe
der Feststellschrauben 112 und 114 fixiert werden.
Dabei fixiert die Feststellschraube 112 die Lage der Objektivhalterung 106 im
inneren Zylinder 104 und die Feststellschraube 114 die
Lage des inneren Zylinders 104 im äußeren Zylinder 102.
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Am
Ende des äußeren Zylinders 102 ist
der Kippanschluss 116 befestigt.
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Durch
das Verschieben der Lage des inneren Zylinders 104 im äußeren Zylinder 102 kann
der Abstand zwischen dem Objektiv 12 und dem Zeilen-CCD-Sensor 14 der
Kamera in einem Bereich von ca. 100 mm verändert werden. Die Feineinstellungen
bei der Justierung werden durch Verschrauben der Objektivhalterung 106 gegenüber dem
inneren Zylinder 104 vorgenommen und auf einem Monitor
verfolgt. Nach erreichen einer optimalen Fokussierung werden die
Einstellungen durch die Feststellschrauben 112, 114 fixiert.
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3 zeigt
eine perspektivische Schnittansicht und eine perspektivische Ansicht
des Kippanschlusses 116. Der Kippanschluss 116 weist
einen äußeren Rahmen 202 auf.
Die Anschlussmöglichkeit 204 für eine Kamera
ist mit dem äußeren Rahmen 202 über zwei
koaxial gelagerte Wellen 206 verbunden und um diese schwenkbar.
Im äußeren Rahmen 202 ist
eine Stellschraube 208 angeordnet, die lokal den Abstand
zwischen dem äußeren Rahmen 202 und
der Anschlussmöglichkeit 204 vorgibt.
Diametral gegenüber
der Stellschraube 208 ist eine Feder 214 angeordnet,
die den äußeren Rahmen 202 und
die Anschlussmöglichkeit 204 auseinander
presst. Die Einstellung der Stellschraube 208 wird durch
die Feststellschrauben 210 und 212 fixiert. Durch
Drehen der Stellschraube 208 kann eine Verkippung der Zeilen-Ebene
des CCD-Sensors einer an die Fokussiereinrichtung angeschlossenen
Kamera in Bezug auf den zu prüfenden
Flachbildschirm realisiert werden und damit die erforderliche Parallelität zwischen dem
zu prüfendem
Flachbildschirm und dem Zeilen-CCD-Sensor einer angeschlossenen
Kamera gewährleistet
werden. Nur eine ausreichende Parallelität gewährleistet die benötigte Abbildungsqualität, da sonst
der Bereich der Schärfentiefe
des Objektivs 12 überschritten
sein kann.
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Das
Objektiv 12 kann in der Objektivhalterung 106 auf
den vorher markierten besten vermittelten Azimut gedreht werden.
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- 10
- Flachbildschirm
- 12
- Objektiv
- 14
- Zeilen-CCD-Sensor
- 16
- Fokussiereinrichtung
- 102
- äußerer Zylinder
- 104
- innerer
Zylinder
- 106
- Objektivhalterung
- 108
- Gewinde
der Objektivhalterung
- 112
- Feststellschraube
- 114
- Feststellschraube
- 116
- Kippanschluss
- 202
- äußerer Rahmen
des Kippanschlusses
- 204
- Anschlussmöglichkeit
für eine
Kamera
- 206
- Welle
- 208
- Stellschraube
- 210
- Feststellschraube
- 212
- Feststellschraube
- 214
- Feder