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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Autofokusvorrichtung, die eine
Objektivlinse bewegt, so dass die Objektivlinse auf der Grundlage
des Kontrasts eines Bildes des Messobjekts zu jeder Zeit auf eine
Messoberfläche eines Messobjekts fokussiert ist. Beispielsweise
kann die Autofokusvorrichtung in einer optischen Messvorrichtung
verwendet werden, wie zum Beispiel einer Bildmessvorrichtung oder
einem Mikroskop, welche die Abmessungen und die Form des Messobjekts
misst, während ein Bild des Messobjekts durch ein optisches
Beobachtungssystem beobachtet wird.
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Bisher
wird in einer optischen Messvorrichtung, wie zum Beispiel einer
Bildmessvorrichtung oder einem Mikroskop, eine Autofokusvorrichtung verwendet,
welche die Fokussierung unter Verwendung eines auf eine Oberfläche
eines Messobjekts projizierten Musters durchführt.
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Beispielsweise
enthält, wie
5 zeigt, eine in der
japanischen ungeprüften
Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2004-29069 erörterte
Autofokusvorrichtung eine Lichtquelle
1, eine Projektionslinse
2,
eine Musterprojektionsplatte
3 und einen Vor-/Rückmechanismus
4.
Die Musterprojektionsplatte
3 ist zwischen Lichtquelle
1 und
die Projektionslinse
2 eingesetzt und hat ein darauf gebildetes vorbestimmtes
Muster (beispielsweise ein Dreiecksmuster). Der Vor-/Rückmechanismus
4 veranlasst, dass
die Musterprojektionsplatte
3 in den Lichtweg vorgeschoben
wird oder daraus zurückgezogen wird. Der Vor-/Rückmechanismus
4 enthält
eine Feder und einen Elektromagneten. Die Feder übt eine
Vorspannwirkung aus, so dass die Musterprojektionsplatte
3 entlang
einem Führungsmechanismus in den Lichtweg (bzw. Strahlgang)
vorgeschoben wird. Der Elektromagnet ist dazu geeignet, der Vorspannkraft der
Feder entgegen zu wirken und das Zurückfahren der Musterprojektionsplatte
3 aus
dem Lichtweg zu veranlassen. Bezugszeichen
5 bezeichnet
eine Objektivlinse, Bezugszeichen
6 bezeichnet einen Strahlteiler,
Bezugszeichen
7 bezeichnet eine Tubuslinse und Bezugszeichen
8 bezeichnet
eine CCD-Kamera.
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Wenn
beispielsweise ein Material gemessen wird, das grundsätzlich
einen niedrigen Kontrast hat, wie zum Beispiel eine Spiegeloberfläche
oder eine Glasoberfläche, dann wird, wenn die Musterprojektionsplatte 3 in
den Lichtweg vorgeschoben wird, das Muster auf der Musterprojektionsplatte 3 auf
eine Messoberfläche eines Messobjekts projiziert. Damit ist
es möglich, die Fokussierung anhand des Kontrasts des Musters
durchzuführen. Wenn es nicht erforderlich ist, das Muster
zu projizieren, ist es möglich, die Musterprojektionsplatte
aus dem Lichtweg zurückzuziehen, wenn der Elektromagnet
eingeschaltet wird.
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In
der Autofokusvorrichtung nach dem Stand der Technik wird jedoch,
ob ein Muster projiziert wird oder nicht projiziert wird, die Musterprojektionsplatte aufgrund
der Vorspannkraft der Feder oder des Ein- oder Ausschaltens des
Elektromagneten veranlasst, in den Lichtweg vorzurücken
bzw. sich aus dem Lichtweg zurückzuziehen. Dadurch wird
beispielsweise der Durchsatz vermindert, während der Ausführung
des Schaltvorgangs ein lautes Geräusch erzeugt und die
Lebensdauer verkürzt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Probleme
zu lösen und eine Autofokusvorrichtung zu schaffen, bei
welcher die Probleme im Hinblick auf den Durchsatz, die Probleme
im Hinblick auf das erzeugte Geräusch bei der Durchführung
eines Schaltvorgangs und die Probleme im Hinblick auf die Lebensdauer
gelöst werden können.
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Die
Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1. Unteransprüche
beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
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Gemäß vorliegender
Erfindung wird eine Autofokusvorrichtung geschaffen, enthaltend
eine Objektivlinse, welche Licht auf einer Messoberfläche
eines Messobjekts sammelt; ein optisches Beobachtungssystem, das
in der Lage ist, ein Bild des Messobjekts auf der Grundlage des
Lichts von der Objektivlinse zu beobachten; einen Antriebsmechanismus, der
die Objektivlinse auf der Grundlage eines Kontrasts des Bildes des
Messobjekts, welches in dem optischen Beobachtungssystem erhalten
wird, in Richtung ihrer optischen Achse verschiebt; einen Lichtweg
eines optischen Beleuchtungssystems, der verwendet wird, um die
Messoberfläche des Messobjekts durch die Objektivlinse
mit Licht zu beleuchten; und einen Lichtweg eines optischen Musterprojektionssystems.
In der Autofokusvorrichtung sind eine Musterprojekti onsplatte, auf
der ein vorbestimmtes Muster gebildet ist, eine Projektionslinse
und ein Verschluss in dem Lichtweg des optischen Musterprojektionssystems
vorgesehen.
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Hier
bezeichnet neben einem mechanischen Verschluss der Verschluss beispielsweise
eine Flüssigkristallplatte, die bedingt durch das Anlegen
von Strom oder Abschalten von Strom in einen Zustand umschalten
kann, in welchem Licht durchgelassen wird oder nicht durchgelassen
wird. Der mechanische Verschluss hat vorzugsweise einen Aufbau,
der durch eine elektronische Steuerung geöffnet und geschlossen
werden kann.
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Da
bei einem derartigen Aufbau ein vorbestimmtes Muster auf die Messoberfläche
des Messobjekts unter Verwendung des Lichtwegs des optischen Musterprojektionssystems
projiziert werden kann, ist es möglich, die Fokussierung
durch Verschiebung der Objektivlinse in axialer Richtung anhand
des Kontrasts des Musters durchzuführen. Daher ist es möglich,
die Fokussierung auch dann durchzuführen, wenn ein Material
verwendet wird, das grundsätzlich einen niedrigen Kontrast
hat, wie etwa eine Spiegeloberfläche oder eine Glasoberfläche.
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Im
einzelnen sind eine Musterprojektionsplatte mit einem darauf gebildeten
vorbestimmten Muster, eine Projektionslinse und ein Verschluss in dem
Lichtweg des optischen Musterprojektionssystems vorgesehen; und
eine Projektion des Musters der Musterprojektionsplatte wird durch
den Verschluss durchgeführt oder nicht durchgeführt.
Daher kann im Vergleich zu dem Aufbau nach dem Stand der Technik,
bei welchem die Musterprojektionsplatte beispielsweise durch das
Solenoid und die Feder angetrieben wird, so dass sie vorgeschoben
wird oder zurückgezogen wird, der Durchsatz gesteigert
werden, das bei der Durchführung des Schaltvorgangs erzeugte
Geräusch minimiert werden und die Lebensdauer erhöht
werden.
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Die
Autofokusvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann ferner eine Lichtquelle enthalten; eine Lichtteilungseinrichtung
zum Teilen von Licht aus der Lichtquelle in Licht, welches dem Lichtweg
des optischen Beleuchtungssystems folgt, und Licht, welches dem
Lichtweg des optischen Musterprojektionssystems folgt; und eine
Lichtsynthetisiereinrichtung zum Synthetisieren des Lichts aus dem Lichtweg
des optischen Musterprojektionssystems mit dem Licht des Lichtwegs
des optischen Beleuchtungssystems.
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Bei
einem derartigen Aufbau teilt die Lichtteilungseinrichtung das Licht
aus der Lichtquelle in Licht, welches dem Lichtweg des optischen
Beleuchtungssystems folgt, und Licht, welches dem Lichtweg des optischen
Musterprojektionssystems folgt. Daher wird nur eine Lichtquelle
verwendet. Dies trägt zur Reduzierung der Teileanzahl und
Kosten bei. Ferner wird das Licht aus dem Lichtweg des optischen
Musterprojektionssystems mit dem Licht aus dem Lichtweg des optischen
Beleuchtungssystems synthetisiert. Daher kann im Vergleich mit einem
Aufbau, bei welchem das Licht aus dem Lichtweg des optischen Musterprojektionssystems
und das Licht aus dem Lichtweg des optischen Beleuchtungssystems
separat auf die Objektivlinse treffen, der Aufbau der Vorrichtung
vereinfacht werden.
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In
der Autofokusvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der Verschluss in dem Lichtweg des optischen Beleuchtungssystems
vorgesehen sein, der von der Lichtteilungseinrichtung geteilt wird.
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Da
bei einem derartigen Aufbau ein Verschluss auch in dem Lichtweg
des optischen Beleuchtungssystems vorgesehen ist, ist es möglich, das
Beleuchtungslicht zu unterbrechen, wenn das Muster projiziert wird.
Wenn daher das Muster projiziert wird, ist es möglich,
das Muster mit einem hohen Kontrast zu erhalten und die Fokussierung
mit hoher Präzision durchzuführen.
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In
der Autofokusvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Lichtteilungseinrichtung eine Vielzahl von optischen
Lichtteilerelementen umfassen, welche das Licht von der Lichtquelle
in Licht teilen, welches dem Lichtweg des optischen Beleuchtungssystems
folgt, und Licht, welches einer Vielzahl von Lichtwegen des optischen
Musterprojektionssystems folgt; und eine Vielzahl von Musterprojektionsplatten,
auf welchen unterschiedliche Muster gebildet sind, und eine Vielzahl
von Verschlüssen können in der Vielzahl der Lichtwege
des optischen Musterprojektionssystems vorgesehen sein.
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Bei
einem derartigen Aufbau sind eine Vielzahl von Lichtwegen des optischen
Musterprojektionssystems vorgesehen und Musterprojektionsplatten
mit darauf gebildeten unterschiedlichen Mustern sowie Verschlüsse
sind in den jeweiligen Lichtwegen des optischen Musterprojektionssystems
vorgesehen. Daher ist es möglich, die Musterprojektionsplatte
auszuwählen, welche in Übereinstimmung mit dem Material
und einem Oberflächenzustand des Messobjekts das optimale
Muster hat.
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Beliebige
Muster können für die auf den Musterprojektionsplatten
gebildeten Muster verwendet werden, solange sie die Erfassung einer
Kante erlauben. Es ist jedoch erwünscht, dass die Muster beispielsweise
Dreiecksmuster, Schräggittermuster oder Wellenmuster sind.
In diesen Fällen ist auch dann, wenn eine Kante des Messobjekts
eine Richtungseigenschaft hat, eine Kante vorhanden. Das heißt,
die Kante wird nicht durch eines dieser Muster versteckt. Dadurch
kann eine stabile Fokussierung durchgeführt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist
eine Darstellung des Aufbaus eines optischen Systems, die eine Bildmessvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 zeigt
Beispiele von Mustern einer Musterprojektionsplatte in der ersten
Ausführungsform;
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3 ist
eine Darstellung des Aufbaus eines optischen Systems, die eine Bildmessvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine Darstellung des Aufbaus eines optischen Systems, die eine Bildmessvorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 ist
eine Darstellung des Aufbaus eines optischen Systems, welche eine
Bildmessvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHEIBUNG DER
FIGUREN UND BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezug
auf die Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Ausführungsformen
haben entsprechende Teile, welche die gleichen strukturellen Merkmale
oder die gleichen Funktionen haben, die gleichen Bezugszeichen und
die Beschreibungen der entsprechenden Teile werden nicht wiederholt
oder werden vereinfacht.
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Erste Ausführungsform
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1 und 2 sind
Ansichten des Aufbaus eines optischen Systems, die eine Bildmessvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen.
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Wie 1 zeigt,
enthält die Bildmessvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform einen Tisch 10, eine Objektivlinse 11,
einen Strahlteiler 12, ein optisches Beobachtungssystem 13,
einen Antriebsmechanismus 16, eine Lichtquelle 20,
eine Lichtteilungseinrichtung 21 und eine Lichtsynthetisiereinrichtung 22.
Auf dem Tisch 10 ist ein Messobjekt W angeordnet. Die Objektivlinse 11 sammelt
Licht auf einer Messoberfläche des Messobjekts W. Der Strahlteiler 12 ist
in der optischen Achse der Objektivlinse 11 angeordnet.
Das optische Beobachtungssystem 13 kann ein Bild des Messobjekts
W auf der Grundlage des durch den Strahlteiler 12 übertragenen
Lichts beobachten. Der Antriebsmechanismus 16 verschiebt
die Objektivlinse 11 in Richtung ihrer optischen Achse
auf der Grundlage des Kontrasts des Bildes des Messobjekts, der
in dem optischen Beobachtungssystem 13 erhalten wird. Die
Lichtteilungseinrichtung 21 teilt Licht von der Lichtquelle 20 in
Licht, das einem Lichtweg 30 eines optischen Beleuchtungssystems
folgt, und Licht, das einem Lichtweg 40 eines optischen
Musterprojektionssystems folgt. Die Lichtsynthetisiereinrichtung 22 synthetisiert Licht
aus dem Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
mit dem Licht aus dem Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems.
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Der
Tisch 10 ist so gebildet, dass er in Richtung einer X-Achse
(in 1 von links nach rechts) und einer Y-Achse (eine
zu der Papierebene von 1 senkrechte Richtung) beweglich
ist.
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Das
optische Beobachtungssystem 13 enthält eine Tubuslinse 14 und
eine CCD-Kamera 15. Die Tubuslinse 14 hat eine
vorbestimmte Vergrößerung und ist auf der optischen
Achse der Objektivlinse 11 angeordnet. Die CCD-Kamera 15 nimmt
ein durch die Tubuslinse 14 in einer vorbestimmten Vergrößerung
vergrößertes oder verkleinertes Bild auf.
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Der
Antriebsmechanismus 16 verschiebt die Objektivlinse 11 in
Richtung der optischen Achse, so dass der Brennpunkt der Objektivlinse 11 auf
der Messoberfläche des Messobjekts W positioniert ist. Der
Antriebsmechanismus 16 enthält beispielsweise eine
Spule 17 und einen Magnet 18. Die Spule 17 ist an
einem Linsenträger angeordnet, der die Objektivlinse 11 hält.
Der Magnet 18 ist an einem feststehenden Element an der
Seite eines Vorrichtungskörpers befestigt, so dass er zur
Spule 17 weist.
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Die
Lichtquelle 20 umfasst beispielsweise eine Licht emittierende
Diode (LED), ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Die
Lichtteilungseinrichtung 21 und die Lichtsynthetisiereinrichtung 22 umfassen
Strahlteiler 23 bzw. 24.
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Der
Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems ist ein Weg,
der von dem Strahlteiler 23 (der die Lichtteilungseinrichtung 21 bildet)
zu dem Strahlteiler 12 verläuft. Auf diesem Lichtweg
sind eine Beleuchtungslinse 31 und der Strahlteiler 24 (der
die Lichtsynthetisiereinrichtung 22 bildet) zwischen dem
Strahlteiler 23 und dem Strahlteiler 12 eingesetzt
und in dieser Reihenfolge angeordnet. Das heißt, dass sie
ein gewöhnliches optisches Beleuchtungssystem bilden.
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Der
Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems ist
ein Weg, der von dem Strahlteiler 23 (der die Lichtteilungseinrichtung 21 bildet)
zu dem Strahlteiler 24 (der die Lichtsynthetisiereinrichtung 22 bildet)
verläuft. Auf diesem Lichtweg sind einen elektronisch gesteuerter
Verschluss 41, ein Spiegel 42, eine Musterprojektionsplatte 43,
ein Spiegel 44 und eine Projektionslinse 45 zwischen
dem Strahlteiler 23 und dem Strahlteiler 24 eingesetzt
und in dieser Reihenfolge angeordnet. Das heißt, dass sie
ein optisches Musterprojektionssystem bilden.
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Der
elektronisch gesteuerte Verschluss 41 hat einen Aufbau,
bei welchem eine Vielzahl von Lamellen miteinander in Kreisform
kombiniert sind und bei welchem diese Lamellen durch eine Antriebsquelle
geöffnet oder geschlossen werden. Das heißt, dass
der elektronisch gesteuerte Verschluss 41 einen Aufbau
hat, bei welchem dann, wenn ein Befehl zum Öffnen/Schließen
des Verschlusses gegeben wird, die Antriebsquelle angesteuert wird
und dadurch die Vielzahl der Lamellen geöffnet oder geschlossen
wird.
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Wie 2 zeigt,
hat die Musterprojektionsplatte 43 eine Vielzahl von lichtdurchlässigen
Dreiecksmustern und eine Vielzahl von lichtundurchlässigen
Dreiecksmustern, die nebeneinander angeordnet sind, wobei die einander
benachbarten Dreiecksmuster so angeordnet sind, dass sie in entgegengesetzte
Richtungen weisen. Die Musterprojektionsplatte 43 kann
mit einer hohen Auflösung durch eine allgemein bekannte
Verarbeitungstechnik hergestellt werden, beispielsweise Elektronenstrahldruck, Übertragung, Ätzen
und Schneiden mit einer Chiptrennsäge.
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In
dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird bei der Durchführung
einer Messung, wenn Licht von der Lichtquelle 20 ausgestrahlt
wird, das Licht durch den Strahlteiler 23 in Licht, welches
dem Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems folgt, und
Licht, welches dem Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
folgt, geteilt.
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Das
in den Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems geleitete
Licht fällt durch die Beleuchtungslinse 31, den
Strahlteiler 24 und den Strahlteiler 12 auf die
Objektivlinse 11 und beleuchtet die Messoberfläche
des Messobjekts W. Von der Messoberfläche des Messobjekts
W reflektiertes Licht tritt durch die Objektivlinse und den Strahlteiler 12.
Nach Vergrößerung oder Verkleinerung auf den Vergrößerungswert
der Tubuslinse 14 wird auf der CCD-Kamera 15 ein
Bild erzeugt.
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Wenn
hier ein Kontrastwert jedes von der CCD-Kamera 15 aufgenommenen
Pixels bestimmt wird und der Kontrastwert niedrig ist, wird der
elektronisch gesteuerte Verschluss 41 geöffnet.
Dies verursacht, dass das in den Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
geleitete Licht durch den elektronisch gesteuerten Verschluss 41 tritt
und von dem Spiegel 42 reflektiert wird. Dann fällt
das reflektierte Licht auf die Musterprojektionsplatte 43.
Dadurch werden die Dreiecksmuster der Musterprojektionsplatte 43 durch
den Spiegel 44, die Projektionslinse 45, den Strahlteiler 24,
den Strahlteiler 12 und die Objektivlinse 11 auf
die Messoberfläche des Messobjekts W projiziert.
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Dadurch
wird der Antriebsmechanismus 16 auf der Grundlage des Kontrastwerts
jedes Pixels angesteuert, welches von der CCD-Kamera 15 aufgenommen
wird, die Objektivlinse wird in Richtung der optischen Achse verschoben
und die Fokussierung wird durchgeführt.
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Nachdem
die Objektivlinse 11 fokussiert wurde, wird der elektronisch
gesteuerte Verschluss 41 geschlossen. Dies verursacht,
dass das in den Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
geleitete Licht unterbrochen wird, wodurch die Dreiecksmuster der
Musterprojektionsplatte 43 nicht mehr auf die Messoberfläche
des Messobjekts W projiziert werden. In diesem Zustand werden beispielsweise
die Abmessungen und die Form des Messobjekts W anhand des von der
CCD-Kamera 15 aufgenommenen Bildes des Messobjekts W gemessen.
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Gemäß der
ersten Ausführungsform sind der Lichtweg 30 des
optischen Beleuchtungssystems und der Lichtweg 40 des optischen
Musterprojektionssystems vorgesehen. Zusätzlich sind der
elektronisch gesteuerte Verschluss 41, die Musterprojektionsplatte 43 mit
darauf gebildeten vorbestimmten Mustern und die Projektionslinse 45 in
dem Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
vorgesehen. Ferner wird die Musterprojektion der Musterprojektionsplatte 43 durch
den elektronisch gesteuerten Verschluss 41 zugelassen oder
nicht zugelassen. Somit kann im Vergleich zu dem Aufbau nach dem Stand
der Technik, bei welchem die Musterprojektionsplatte beispielsweise
durch ein Solenoid oder eine Feder so angetrieben wird, dass sie
vorgeschoben bzw. zurückgezogen wird, der Durchsatz gesteigert
werden, ein während des Schaltvorgangs erzeugtes Geräusch
kann minimiert werden und die Lebensdauer kann gesteigert werden.
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Durch
den die Lichtteilungseinrichtung 21 bildenden Strahlteiler 23 wird
Licht aus der Lichtquelle 20 in Licht geteilt, das dem
Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems folgt, und
in Licht, das dem Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
folgt. Daher ist nur eine Lichtquelle erforderlich, womit es möglich
wird, die Anzahl der Teile und die Kosten zu reduzieren.
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Durch
den die Lichtsynthetisiereinrichtung 22 bildenden Strahlteiler 24 wird
Licht aus dem Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
mit Licht aus dem Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems
synthetisiert. Daher kann im Vergleich mit dem Aufbau, bei welchem
Licht aus dem Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
und Licht aus dem Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems
getrennt auf die Objektivlinse 11 einfallen, der Aufbau
der Vorrichtung vereinfacht werden.
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Zweite Ausführungsform
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3 ist
die Darstellung eines Aufbaus eines optischen Systems, welche eine
Bildmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die
Bildmessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen gemäß der ersten
Ausführungsform insofern, als ein elektronisch gesteuerter
Verschluss 32 in einem Lichtweg 30 des optischen
Beleuchtungssystems vorgesehen ist. Das heißt, dass der
elektronisch gesteuerte Verschluss 32 zwischen einer Beleuchtungslinse 31 und
einem Strahlteiler 23, der die Lichtteilungseinrichtung 21 bildet,
eingesetzt und angeordnet ist. Der elektronisch gesteuerte Verschluss 32 ist
dem elektronisch gesteuerten Verschluss 41 gemäß der
ersten Ausführungsform ähnlich.
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Gemäß der
zweiten Ausführungsform kann das Beleuchtungslicht während
der Musterprojektion unterbrochen werden, da auch in dem Lichtweg 30 des
optischen Beleuchtungssystems der elektronisch gesteuerte Verschluss 33 vorgesehen
ist. Daher können während der Musterprojektion
Muster mit hohem Kontrast erhalten werden, so dass die Fokussierung mit
hoher Präzision erfolgen kann.
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Dritte Ausführungsform
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4 ist
die Darstellung eines Aufbaus eines optischen Systems, die eine
Bildmessvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die
Bildmessvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform
unterscheidet sich von derjeni gen gemäß der zweiten
Ausführungsform insofern, als sie eine Vielzahl von Lichtwegen
des optischen Musterprojektionssystems enthält.
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Das
heißt, dass die Lichtteilungseinrichtung 21 einen
Strahlteiler 23 und einen Strahlteiler 25 enthält.
Der Strahlteiler 23 dient als optisches Lichtteilungselement,
welches Licht von einer Lichtquelle 20 in Licht teilt,
welches einem Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems
folgt, und in Licht, welches einem Lichtweg 40 eines optischen
Musterprojektionssystems folgt. Der Strahlteiler 25 dient
als optisches Lichtteilungselement, welches das in den Lichtweg 40 des
optischen Musterprojektionssystems geleitete Licht weiter in Licht
unterteilt, welches einem Lichtweg 40A eines ersten optischen
Musterprojektionssystems folgt, und in Licht, welches einem Lichtweg 40B eines
zweiten optischen Musterprojektionssystems folgt.
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Der
Lichtweg 40A des ersten optischen Musterprojektionssystems
ist als ein Weg gebildet, der von dem Strahlteiler 23 durch
einen Strahlteiler 25, einen Strahlteiler 26 und
eine Projektionslinse 45 zu dem Strahlteiler 24 verläuft.
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Der
Lichtweg 40B des zweiten optischen Musterprojektionssystems
ist als ein Weg gebildet, der von dem Strahlteiler 25 durch
einen Spiegel 42, eine Spiegel 44, einen Strahlteiler 26 und
die Projektionslinse 45 zu dem Strahlteiler 24 verläuft
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Ein
elektronisch gesteuerter Verschluss 41A und ein elektronisch
gesteuerter Verschluss 41B sowie eine Musterprojektionsplatte 43A und
eine Musterprojektionsplatte 43B, auf welchen unterschiedliche
Muster gebildet sind, sind in den Lichtweg 40A des ersten
optischen Musterprojektionssystems bzw. den Lichtweg 40B des
zweiten optischen Musterprojektionssystems eingesetzt.
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Gemäß der
dritten Ausführungsform sind der Lichtweg 40A des
ersten optischen Musterprojektionssystems bzw. der Lichtweg 40B des
zweiten optischen Musterprojektionssystems vorgesehen. Zusätzlich
sind der elektronisch gesteuerte Verschluss 41A und der
elektronisch gesteuerte Verschluss 41B sowie die Musterprojektionsplatte 43A und
die Musterprojektionsplatte 43B, auf welchen unterschiedliche
Muster gebildet sind, in den Lichtweg 40A des ersten optischen
Musterprojektionssystems bzw. den Lichtweg 40B des zweiten
optischen Musterprojektionssystems eingesetzt. Daher ist es möglich,
die Musterprojektionsplatte 43A oder die Musterprojektionsplatte 43B,
welche das optimale Muster hat, in Übereinstimmung mit
dem Material oder dem Oberflächenzustand des Messobjekts
auszuwählen. Folglich ist es möglich, eine Autofokusfunktion
weiter zu verbessern.
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Modifikation
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt, so dass die vorliegende
Erfindung beispielsweise verschiedene Modifikationen und Verbesserungen
innerhalb ihres Schutzumfangs einschließt, die es ermöglichen,
das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
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Obgleich
beispielsweise in jeder der Ausführungsformen der elektronisch
gesteuerte Verschluss 41 oder die elektronisch gesteuerten
Verschlüsse 41A und 41B (in welchen eine
Vielzahl von Lamellen miteinander in Kreisform kombiniert sind und
in welchen diese Lamellen durch die Antriebseinrichtung geöffnet
und geschlossen werden) verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Flüssigkristallplatte
verwendet werden, die in der Lage ist, durch Anlegen oder Abschalten
von Strom zwischen einem lichtdurchlässigen Zustand und
einem lichtundurchlässigen Zustand umzuschalten.
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Obgleich
in jeder der Ausführungsformen der elektronisch gesteuerte
Verschluss 41 oder die elektronisch gesteuerten Verschlüsse 41A und 41B vor der
Musterprojektionsplatte 43 oder den Musterprojektionsplatten 43A und 43B eingesetzt
sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Der elektronisch gesteuerte Verschluss 41 oder die elektronisch
gesteuerten Verschlüsse 41A und 41B können
hinter der Musterprojektionsplatte 43 oder den Musterprojektionsplatten 43A und 43B angeordnet sein.
Solange der elektronisch gesteuerte Verschluss 41 oder
die elektronisch gesteuerten Verschlüsse 41A und 41B in
dem Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
oder den Lichtwegen 40A und 40B des optischen
Musterprojektionssystems angeordnet sind, können der elektronisch
gesteuerte Verschluss 41 oder die elektronisch gesteuerten
Verschlüsse 41A und 41B an beliebiger
Stelle angeordnet sein.
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In ähnlicher
Weise ist zwar der elektronisch gesteuerte Verschluss 32 vor
der Beleuchtungslinse 31 angeordnet, aber die vorliegende
Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Der elektronisch
gesteuerte Verschluss 32 kann hinter der Beleuchtungslinse 31 angeordnet
sein. Solange der elektronisch gesteuerte Verschluss 32 in
dem Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems angeordnet
ist, kann der elektronisch gesteuerte Verschluss 32 an
beliebiger Stelle angeordnet sein.
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Obgleich
in jeder der Ausführungsformen das Licht aus einer Lichtquelle 20 durch
den Strahlteiler 23 in Licht geteilt wird, welches dem
Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems folgt, und
in Licht, welches den Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems folgt,
oder in Licht, das den Lichtwegen 40A und 40B des
optischen Musterprojektionssystems folgt, ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt. Eine Lichtquelle kann jeweils
in dem Lichtweg des optischen Beleuchtungssystems 30 und
dem Lichtweg 40 des optischen Musterprojektionssystems
oder den Lichtwegen 40A und 40B des optischen
Musterprojektionssystems angeordnet sein.
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In
der dritten Ausführungsform wird das Licht aus der Lichtquelle 20 in
Licht geteilt, welches dem Lichtweg 30 des optischen Beleuchtungssystems folgt,
und in Licht, welches dem Lichtweg 40A des ersten optischen
Musterprojektionssystems und dem Lichtweg 40B des zweiten
optischen Musterprojektionssystems folgt. Das Licht aus der Lichtquelle 20 kann
jedoch auch in Licht geteilt werden, welches dem Lichtweg 30 des
optischen Beleuchtungssystems folgt, sowie in Licht, welches Lichtwegen
von drei oder mehr optischen Musterprojektionssystemen folgt. Dadurch
ist es möglich, die Autofokusfunktion weiter zu steigern.
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Obgleich
in den Ausführungsformen die Muster der Musterprojektionsplatte 43 Dreiecksmuster
sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt,
so dass sie andere Musterarten aufweisen können. Solange
die Muster der Musterprojektionsplatte die Erfassung einer Kante
eines Messobjekts erlauben, können beliebige Muster, beispielsweise Schräggittermuster
oder Wellenmuster verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf eine optische Messvorrichtung angewandt
werden, wie zum Beispiel eine Bildmessvorrichtung oder ein Mikroskop,
welche die Abmessungen und die Form eines Messobjekts misst, während
ein Bild des Messobjekts mit einem optischen Beobachtungssystem
beobachtet wird.
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Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung sind beispielhaft beschrieben. Merkmale, Komponenten und
spezifische Details der Strukturen der vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele können ausgetauscht und kombiniert
werden, um weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung zu bilden, die für entsprechende Anwendungen
optimiert sind. Insoweit derartige Modifikationen für einen
Fachmann offensichtliche Modifikationen darstellen, sollen diese
implizit durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
in dieser Beschreibung offenbart sein, ohne jede erdenkliche mögliche
Modifikation bzw. Kombination explizit zu erwähnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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