DE102010030833A1

DE102010030833A1 - Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form

Info

Publication number: DE102010030833A1
Application number: DE102010030833A
Authority: DE
Inventors: Jung Bucheon Hur; Moon-Young Jeon; Hong-Min Kim; Sang-Kyu Chungju Yun; Jong-Kyu Gwangju Hong
Original assignee: Koh Young Technology Inc
Current assignee: Koh Young Technology Inc
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2030-07-02
Also published as: JP2011013219A; JP5441840B2; US8754936B2; DE102010030833B4; JP5887225B2; CN102840840A; JP2012255792A; US20110001818A1; CN101943570A; CN101943570B

Abstract

Eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form weist einen Beleuchtungsabschnitt und eine Gitterübertragungseinheit auf. Der Beleuchtungsabschnitt weist eine Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine Gittereinheit auf, die das von der Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in Gittermusterlicht umwandelt, das ein Gittermuster aufweist. Der Beleuchtungsabschnitt strahlt das Gittermusterlicht in einer vorbestimmten Richtung auf ein Messungsziel ein. Die Gitterübertragungseinheit überträgt die Gittereinheit in eine vorbestimmte Neigungsrichtung bezüglich einer Erstreckungsrichtung des Gittermusters und einer Anordnungsrichtung des Gittermusters. Auf diese Weise lassen sich die Herstellungskosten senken und lässt sich die Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form leicht handhaben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form. Insbesondere betreffen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form, mit der eine dreidimensionale Form durch die Einstrahlung von Gittermusterlicht gemessen wird.
DISKUSSION DES HINTERGRUNDS
Allgemein strahlt eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form Gittermusterlicht auf ein Messungsziel ein und fotografiert ein Reflexionsbild mittels des Gittermusterlichts zur Messung einer dreidimensionalen Form des Messungsziels. Die Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form weist typischerweise eine Stufe, eine Kamera, eine Beleuchtungseinheit, einen zentralen Verarbeitungsabschnitt, usw. auf.
Typischerweise wird die Messung einer dreidimensionalen Form eines Messungsziels mittels der Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form wie folgt durchgeführt:
Zuerst fällt Gittermusterlicht von der Beleuchtungseinheit auf ein auf der Stufe angeordnetes Messungsziel ein. Das Gittermusterlicht fällt auf das Messungsziel ein, während es sich N-mal bewegt. Danach erhält die Kamera N Musterbilder des Messungsziels, indem sie das vom Messungsziel reflektierte Gittermusterlicht erfasst. Dann berechnet der zentrale Verarbeitungsabschnitt aus N-Musterbildern die Höhe für jeden Ort mittels eines N-Bucket-Algorithmus. Die dreidimensionale Form des Messungsziels wird mittels der berechneten Höhe für jeden Ort gemessen.
Eine konventionelle Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen, Form strahlt Gittermusterlichter in einer Vielzahl von Richtungen ein, um eine dreidimensionale Form genau zu messen. Die dreidimensionale Form lässt sich nur messen, wenn ein Gittermuster zur Erzeugung des Gittermusterlichts, in Draufsicht betrachtet, N-mal in eine Richtung parallel zur Beleuchtungsrichtung des Gittermusterlichts übertragen wird. Daher ist eine konventionelle Übertragungsrichtung des Gittermusters im Wesentlichen parallel zu einer Anordnungsrichtung des Gittermusters, d. h., im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Gittermusters. In einer Vorderansicht betrachtet, wurde somit eine auf einer linken Seite angeordnete Gittereinheit von links unten nach rechts oben übertragen, während eine auf einer rechten Seite angeordnete Gittereinheit von rechts unten nach links oben übertragen wurde.
Da die unmittelbare Durchführung der Übertragung von zwei Gittereinheiten mittels einer Gitterübertragungseinheit schwierig ist, wurden konventionell voneinander unabhängige Gitterübertragungseinheiten entsprechend einer Vielzahl von Richtungen verwendet, oder man erhielt die Übertragungsrichtung mittels eines vorbestimmten optischen Systems, wie ein Reflexionsspiegel.
Werden die voneinander unabhängigen Gitterübertragungseinheiten und das optische System für das Gittermusterlicht verwendet, steigen indes die Herstellungskosten zum Anbringen der Vielzahl von Gitterübertragungseinheiten oder des optischen Systems, und es ist eine unabhängige Steuerung und Handhabung der Gitterübertragungseinheiten, bzw. Handhabung des optischen Systems erforderlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form bereit, mit der sich die Herstellungskosten senken lassen und die sich leicht handhaben lässt.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen weiterhin eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte bereit, mit der sich die Herstellungskosten senken, ein Beleuchtungsabschnitt verkleinern, die Prüfgenauigkeit erhöhen und die Steuerung vereinfachen lassen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen weiterhin ein Verfahren zur Prüfung einer Platte mittels der Vorrichtung zur Prüfung einer Platte bereit.
Zusätzliche Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und gehen zum Teil aus der Beschreibung hervor oder ergeben sich aus der praktischen Anwendung der Erfindung.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form offenbart, die einen ersten Beleuchtungsabschnitt und eine Gitterübertragungseinheit aufweist. Der erste Beleuchtungsabschnitt weist eine erste Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine erste Gittereinheit auf, die das von der ersten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in ein erstes Gittermusterlicht umwandelt, das ein erstes Gittermuster aufweist. Der erste Beleuchtungsabschnitt strahlt das erste Gittermusterlicht in einer ersten Richtung auf ein Messungsziel ein. Die Gitterübertragungseinheit überträgt die erste Gittereinheit in eine erste Neigungsrichtung bezüglich einer Erstreckungsrichtung des ersten Gittermusters und einer Anordnungsrichtung des ersten Gittermusters.
Die Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form kann weiterhin einen zweiten Beleuchtungsabschnitt, der eine zweite Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine zweite Gittereinheit aufweisen, die das von der zweiten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in ein zweites Gittermusterlicht umwandelt, das ein zweites Gittermuster aufweist. Der zweite Beleuchtungsabschnitt strahlt das zweite Gittermusterlicht in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, auf das Messungsziel ein. Die Gitterübertragungseinheit überträgt die erste Gittereinheit und die zweite Gittereinheit gleichzeitig in eine Gitterübertragungsrichtung, während die zweite Gittereinheit in eine zweite Neigungsrichtung bezüglich einer Erstreckungsrichtung des zweiten Gittermusters und einer Anordnungsrichtung des zweiten Gittermusters übertragen wird.
Sowohl die erste als auch die zweite Gittereinheit können einen Neigungswinkel-Steuerteil aufweisen, der jeweils einen Neigungswinkel der ersten und zweiten Neigungsrichtung steuert, und/oder die erste und zweite Gittereinheit können zur Steuerung des Neigungswinkels ersetzbar sein.
Das erste Gittermuster der ersten Gittereinheit und das zweite Gittermuster der zweiten Gittereinheit können, in Draufsicht betrachtet, eine Erstreckungsrichtung entsprechend einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zueinander oder einer Richtung, die im Wesentlichen symmetrisch zueinander ist, aufweisen.
Das erste Gittermusterlicht und das zweite Gittermusterlicht können unmittelbar auf das Messungsziel eingestrahlt werden.
Eine erste äquivalente Gitterübertragungsrichtung der ersten Gittereinheit und eine zweite äquivalente Gitterübertragungsrichtung der zweiten Gittereinheit können sich von der Gitterübertragungsrichtung unterscheiden.
Ist ein Winkel zwischen der Anordnungsrichtung des ersten Gittermusters und der Gitterübertragungsrichtung θ und ist eine Übertragungsdistanz der ersten Gitterübertragungseinheit d, so kann eine äquivalente Gitterübertragungsdistanz d/tanθ sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form offenbart, die einen ersten Beleuchtungsabschnitt, einen zweiten Beleuchtungsabschnitt und eine Gitterübertragungseinheit aufweist. Der erste Beleuchtungsabschnitt weist eine erste Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine erste Gittereinheit auf, die das von der ersten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in ein erstes Gittermusterlicht umwandelt, das ein erstes Gittermuster aufweist. Der erste Beleuchtungsabschnitt strahlt das erste Gittermusterlicht in einer ersten Richtung auf ein Messungsziel ein. Der zweite Beleuchtungsabschnitt weist eine zweite Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine zweite Gittereinheit auf, die das von der zweiten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in ein zweites Gittermusterlicht umwandelt, das ein zweites Gittermuster aufweist. Der zweite Beleuchtungsabschnitt strahlt das zweite Gittermusterlicht in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, auf das Messungsziel ein. Die Gitterübertragungseinheit überträgt gleichzeitig die erste Gittereinheit und die zweite Gittereinheit, die jeweils auf zwei Neigungsflächen angeordnet sind, so dass die Gitterübertragungseinheit auf den zwei Neigungsflächen bewegt wird. Die zwei Neigungsflächen sind derart zueinander benachbart, dass sie einen Rand einer N-winkligen Pyramide definieren.
Die Gitterübertragungseinheit kann sich entlang des Randes bewegen, der von den zwei Neigungsflächen definiert wird, auf denen die erste Gittereinheit und die zweite Gittereinheit angeordnet sind.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte offenbart. Die Vorrichtung zur Prüfung einer Platte weist eine Vielzahl von Beleuchtungsabschnitten, von denen jeder eine Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, eine Gittereinheit, die das von der ersten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in Gittermusterlicht umwandelt, und eine Projektionslinse, die das Gittermusterlicht projiziert, aufweist, einen Lichtwegumwandlungsabschnitt, der ein Messungsziel mit dem Gittermusterlicht versorgt, das durch die Projektionslinse strömt, eine Gitterübertragungseinheit, die die Gittereinheiten der Beleuchtungsabschnitte gleichzeitig eine vorbestimmte Anzahl von Malen überträgt, ein Bildfotografiermodul, das Bilder mittels der vom Messungsziel reflektierten Gittermusterlichter fotografiert, und einen Steuerabschnitt, der das Messungsziel mittels der vom Fotografiermodul fotografierten Bilder prüft, auf. Die Gittereinheiten sind in einer gleichen Ebene angeordnet und werden von der Gitterübertragungseinheit gleichzeitig in die gleiche Ebene übertragen.
Der Lichtwegumwandlungsabschnitt kann eine Vielzahl erster Reflexionsspiegel aufweisen, die das Gittermusterlicht, das durch die Projektionslinse strömt, reflektieren, und eine Vielzahl zweiter Reflexionsspiegel aufweisen, die das vom ersten Reflexionsspiegel reflektierte Gittermusterlicht reflektieren und das Messungsziel mit dem reflektierten Gittermusterlicht versorgen. Wenn ein Winkel zwischen der Gitterebene und einer Referenzoberfläche der Projektionslinse als Gitterwinkel (θgrat) definiert wird, ein Winkel zwischen einer Normalen des ersten Reflexionsspiegels und der Gitterebene RP als erster Spiegelwinkel (θmir1) definiert wird, ein Winkel zwischen einer Normalen des zweiten Reflexionsspiegels und der Gitterebene als zweiter Spiegelwinkel (θmir2) definiert wird, und ein Winkel zwischen einfallendem Licht, das vom ersten und zweiten Reflexionsspiegel reflektiert wird und auf die Prüfplatte einfällt, und der Normalen der Gitterebene als Projektionswinkel (θproj) definiert wird, können die Projektionslinse und der erste und zweite Reflexionsspiegel ein Verhältnis einer Gleichung „θmir1 – θmir2 = (θgrat + θproj)/2” aufweisen.
Die Gitterübertragungseinheit kann die Gittereinheiten gleichzeitig in eine Richtung übertragen, die sich von Gittermusterrichtungen der Gittereinheiten unterscheidet.
Die Referenzoberflächen der Projektionslinsen können einen vorbestimmten Winkel bezüglich der Gitterebene ausbilden.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Prüfung einer Platte offenbart. Das Verfahren zur Prüfung einer Platte weist die gleichzeitige Übertragung von Gittereinheiten entlang einer gleichen Ebene um einen vorbestimmten Abstand in eine Gitterübertragungsrichtung, die sich von Gittermusterrichtungen der Gittereinheiten, die in der gleichen Ebene angeordnet sind, unterscheidet, die Versorgung der Prüfplatte mit Gittermusterlicht, das durch die Gittereinheiten strömt, durch einen Lichtwegumwandlungsabschnitt, und den Erhalt des von der Prüfplatte reflektierten Gittermusterlichts zur Fotografie eines Bildes auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung überträgt eine Gitterübertragungseinheit eine Gittereinheit in eine Richtung, die bezüglich einer Anordnungsrichtung und einer Erstreckungsrichtung eines Gittermusters geneigt ist, wodurch zumindest zwei Gittereinheiten mittels einer Gitterübertragungseinheit übertragen werden können, auch wenn kein optisches System, wie ein separates Lichtwegumwandlungsmittel, verwendet wird, so dass sich die Herstellungskosten senken lassen und eine Vorrichtung leicht steuerbar und handhabbar wird.
Zudem wird ein Neigungswinkel zwischen der Anordnungsrichtung des Gittermusters und der Übertragungsrichtung der Gitterübertragungseinheit korrekt gesteuert, so dass man, verglichen mit einer tatsächlichen Übertragung, eine höhere Übertragungswirkung oder eine genaue Übertragungswirkung erhält.
Zudem lässt sich entsprechend der Bewegung von Gittereinheiten, die in der gleichen Gitterebene angeordnet sind, mittels einer Gitterübertragungseinheit die Anzahl der Gitterübertragungseinheiten verringern, lassen sich die Herstellungskosten einer Vorrichtung zur Prüfung einer Platte senken und lässt sich die jeweilige Größe von Beleuchtungsabschnitten reduzieren.
Zudem lässt sich die durch eine Übertragungsdifferenz zwischen vielen konventionellen Gitterübertragungseinheiten bedingte Verminderung der Prüfgenauigkeit verhindern, und lässt sich die durch den voneinander unabhängigen Betrieb der Gitterübertragungseinheiten bedingte Komplexität der Steuerung verringern.
Die vorangehende allgemeine Beschreibung und die nachfolgende ausführliche Beschreibung dienen als Beispiel und Erläuterung und haben den Zweck, die beanspruchte Erfindung näher zu erläutern.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die angehängten Figuren, die zum besseren Verständnis der Erfindung beigefügt sind und als ein Bestandteil dieser Patentschrift in die Patentschrift aufgenommen sind, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form darstellt, die für ein Verfahren zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 und 3 sind schematische Darstellungen, die eine Übertragungsrichtung einer konventionellen Gittereinheit darstellen.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines ausführlichen Übertragungsverfahrens der Gitterübertragungseinheit aus 1 darstellt.
5 ist eine schematische Darstellung, die die erste Gitterübertragungseinheit aus 4 darstellt.
6 ist eine schematische Darstellung, die die zweite Gittereinheit aus 4 darstellt.
7 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel eines ausführlichen Übertragungsverfahrens der Gitterübertragungseinheit aus 1 darstellt.
8 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines ausführlichen Übertragungsverfahrens einer Gitterübertragungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht.
10 ist eine Seitenansicht, die die in 9 dargestellte Vorrichtung zur Prüfung einer Platte darstellt.
11 ist eine Seitenansicht, die einen der Beleuchtungsabschnitte der in 10 dargestellten Vorrichtung zur Prüfung einer Platte darstellt.
12 ist eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte, bei der die Anzahl an Beleuchtungsabschnitten größer als die Anzahl an Beleuchtungsabschnitten in 9 ist, in Draufsicht.
13 ist eine Seitenansicht, die eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlicher beschrieben, in denen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung kann indes auf mehrerlei verschiedene Weise ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier angeführten Ausführungsbeispiele beschränkt ausgelegt werden. Diese Ausführungsbeispiele dienen vielmehr der Gründlichkeit und Vollständigkeit dieser Offenbarung und vermitteln dem Fachmann den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Größe und relative Größe von Schichten und Regionen können in den Figuren um der Klarheit willen vergrößert dargestellt sein.
Wird ein Element oder eine Schicht als „auf” einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als „verbunden mit” oder „verkoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet, so kann es sich unmittelbar auf dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, bzw. mit diesen verbunden oder verkoppelt sein, oder es kann dazwischen befindliche Elemente oder Schichten geben. Wird dagegen ein Element als „unmittelbar auf” einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als „unmittelbar verbunden mit” oder „unmittelbar verkoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet, so gibt es keine dazwischen befindlichen Elemente oder Schichten. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente. So wie der Begriff „und/oder” hier verwendet wird, umfasst er eine und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgeführten Elemente.
Auch wenn die Begriffe „erste/r/s”, „zweite/r/s”, „dritte/r/s”, usw. hier zur Beschreibung verschiedener Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden, sollen diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht auf diese Begriffe beschränkt sein. Diese Begriffe dienen lediglich der Unterscheidung eines Elements, einer Komponente, Region, Schicht oder eines Abschnitts von einer anderen Region, Schicht oder einem anderen Abschnitt. Ein erstes Element, eine erste Komponente, eine erste Region, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, von denen nachfolgend die Rede ist, könnten also auch als zweites Element, zweite Komponente, zweite Region, zweite Schicht oder zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Auf den Raum bezogene Begriffe wie „unterhalb”, „unter”, „untere/r/s”, „über”, „obere/r/s” und dergleichen können hier zur leichteren Beschreibung eines Verhältnisses eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element/anderen Elementen oder einem anderen Merkmal/anderen Merkmalen gemäß der Darstellung in den Figuren verwendet werden. Auf den Raum bezogene Begriffe sollen neben der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung in Gebrauch oder in Betrieb umfassen. Steht zum Beispiel die Vorrichtung in den Figuren auf dem Kopf, so wären Elemente, die als „unter” oder „unterhalb” anderen Elemente oder Merkmalen beschrieben werden, „über” den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet. Der Beispielbegriff „unter” kann mithin sowohl eine Ausrichtung „über” und „unter” umfassen. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet sein (um 90° oder anderweitig gedreht), und die hier verwendeten Angaben zur räumlichen Beschreibung können dementsprechend ausgelegt werden.
Der hier verwendete Fachwortschatz dient lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Die nachfolgend verwendeten Singularformen „ein/e/r” und „der/die/das” sollen auch den Plural umfassen, sofern dies nicht durch den Kontext eindeutig anders vorgegeben ist. Werden in dieser Patentschrift die Begriffe „aufweist”, bzw. „aufweisend” verwendet, so wird mit ihnen das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente und/oder Komponenten bezeichnet, wobei indes nicht ausgeschlossen ist, dass es noch ein oder mehrere weitere Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben gibt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Querschnittansichten, die schematische Darstellungen idealisierter Ausführungsbeispiele (und dazwischen liegender Strukturen) der vorliegenden Erfindung sind, beschrieben. Es ist daher mit, zum Beispiel durch die Herstellungstechnik und/oder Toleranzen bedingten, Abweichungen von den Formen der Darstellungen zu rechnen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollten mithin nicht als Einschränkung auf bestimmte hier dargestellte Formen von Regionen begriffen werden, sondern können, beispielsweise durch die Herstellung bedingte, Abweichungen in Bezug auf die Formen aufweisen. So weist zum Beispiel eine als Rechteck dargestellte implantierte Region typischerweise abgerundete oder gekrümmte Merkmale und/oder eine Steigung der Konzentration der Implantation an ihren Rändern anstelle einer binären Änderung von einer implantierten zu einer nicht implantierten Region auf. Ebenso kann es bei einer durch Implantation ausgebildeten eingebetteten Region zu einer Implantation in der Region zwischen der eingebetteten Region und der Oberfläche, durch die hindurch die Implantation erfolgt, kommen. Die in den Figuren dargestellten Regionen sind mithin schematisch, und ihre Formen sollen nicht die tatsächliche Form einer Region einer Vorrichtung darstellen und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
Alle hier verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) haben – sofern dies nicht anderweitig definiert ist – die Bedeutung, die ein Fachmann auf dem Gebiet, dem diese Erfindung angehört, gemeinhin darunter versteht. Die Bedeutung von Begriffen, die in allgemeingebräuchlichen Wörterbüchern definiert sind, sollte der Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik entsprechend und nicht idealisiert oder allzu formal ausgelegt werden, sofern dies hier nicht ausdrücklich so definiert ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben.
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form darstellt, die für ein Verfahren zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Gemäß 1 kann eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form, die für ein Verfahren zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, einen Messstufenabschnitt 100, einen Bildfotografierabschnitt 200, eine erste Beleuchtungseinheit, die einen ersten und zweiten Beleuchtungsabschnitt 300 und 400 aufweist, eine Gitterübertragungseinheit 700, eine zweite Beleuchtungseinheit 600, einen Bilderhaltabschnitt 700, einen Modulsteuerabschnitt 800 und einen zentralen Steuerabschnitt 900 aufweisen.
Der Messstufenabschnitt 100 kann eine Stufe 110, die ein Messungsziel 10 trägt, und eine Stufenübertragungseinheit 120, die die Stufe 110 überträgt, aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel kann ein Messungsort im Messungsziel 10 gemäß einer Bewegung des Messungsziels 10 bezüglich des Bildfotografierabschnitts 200 und des ersten und zweiten Beleuchtungsabschnitts 300 und 400 durch die Stufe 110 verändert werden.
Der Bildfotografierabschnitt 200 ist über der Stufe 110 angeordnet, so dass er vom Messungsziel 10 reflektiertes Licht erhält und ein Bild des Messungsziels 10 misst. Der Bildfotografierabschnitt 200 erhält somit das Licht, das aus dem ersten und zweiten Beleuchtungsabschnitt 300 und 400 austritt und vom Messungsziel 10 reflektiert wird, und fotografiert ein Planbild des Messungsziels 10.
Der Bildfotografierabschnitt 200 kann eine Kamera 210, eine Abbildungslinse 220, einen Filter 230 und eine Lampe 240 aufweisen. Die Kamera 210 erhält das vom Messungsziel 10 reflektierte Licht und fotografiert das Planbild des Messungsziels 10. Die Kamera 210 kann zum Beispiel eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera aufweisen. Die Abbildungslinse 220 ist unter der Kamera 210 angeordnet, so dass sie das vom Messungsziel 10 reflektierte Licht auf der Kamera 210 abbildet. Der Filter 230 ist unter der Abbildungslinse 220 angeordnet, so dass er das vom Messungsziel 10 reflektierte Licht filtert und die Abbildungslinse 220 mit dem gefilterten Licht versorgt. Der Filter 230 kann zum Beispiel einen Frequenzfilter, einen Farbfilter oder einen Filter zur Steuerung der Lichtintensität aufweisen. Die Lampe 240 kann kreisförmig unter dem Filter 230 angeordnet sein, so dass sie das Messungsziel 10 mit Licht versorgt, so dass ein bestimmtes Bild, wie eine zweidimensionale Form des Messungsziels 10, fotografiert wird.
Der erste Beleuchtungsabschnitt 300 kann zum Beispiel auf einer rechten Seite des Bildfotografierabschnitts 200 angeordnet sein, so dass er bezüglich der Stufe 110, die das Messungsziel 10 trägt, geneigt ist. Der erste Beleuchtungsabschnitt 300 strahlt ein erstes Gittermusterlicht in einer ersten Richtung auf das Messungsziel 10 ein.
Der erste Beleuchtungsabschnitt 300 kann eine erste Lichtquelleneinheit 310, eine erste Gittereinheit 320 und eine erste Kondensorlinse 340 aufweisen. Die erste Lichtquelleneinheit 310 kann eine Lichtquelle und zumindest eine Linse zur Lichterzeugung aufweisen, wobei die erste Gittereinheit 320 unter der ersten Lichtquelleneinheit 310 angeordnet ist, so dass sie das von der ersten Lichtquelleneinheit 310 erzeugte Licht in ein erstes Gittermusterlicht, das ein erstes Gittermuster aufweist, umwandelt. Die erste Kondensorlinse 340 ist unter der ersten Gittereinheit 320 angeordnet, so dass sie das erste Gittermusterlicht, das aus der ersten Gittereinheit 320 austritt, auf dem Messungsziel 10 sammelt.
Der zweite Beleuchtungsabschnitt 400 kann zum Beispiel auf einer linken Seite des Bildfotografierabschnitts 200 angeordnet sein, so dass er bezüglich der Stufe 110, die das Messungsziel 10 trägt, geneigt ist. Der zweite Beleuchtungsabschnitt 400 strahlt ein zweites Gittermusterlicht in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, auf das Messungsziel 10 ein.
Der zweite Beleuchtungsabschnitt 400 kann eine zweite Lichtquelleneinheit 410, eine zweite Gittereinheit 420 und eine zweite Kondensorlinse 440 aufweisen. Die zweite Lichtquelleneinheit 410 kann eine Lichtquelle und zumindest eine Linse zur Lichterzeugung aufweisen, wobei die zweite Gittereinheit 420 unter der zweiten Lichtquelleneinheit 410 angeordnet ist, so dass sie das von der zweiten Lichtquelleneinheit 410 erzeugte Licht in ein zweites Gittermusterlicht, das ein zweites Gittermuster aufweist, umwandelt. Die zweite Kondensorlinse 440 ist unter der zweiten Gittereinheit 420 angeordnet, so dass sie das zweite Gittermusterlicht, das aus der zweiten Gittereinheit 420 austritt, auf dem Messungsziel 10 sammelt. Die zweite Gittereinheit 420 entspricht mit Ausnahme des ersten Gittermusters im Wesentlichen der ersten Gittereinheit 320, wobei das zweite Gittermuster ebenfalls im Wesentlichen dem ersten Gittermuster entsprechen kann.
Wenn die erste Gittereinheit 320 nacheinander N-mal bewegt wird und im ersten Beleuchtungsabschnitt 300 N erste Gittermusterlichter auf das Messungsziel 10 eingestrahlt werden, kann der Bildfotografierabschnitt 200 nacheinander die N ersten Gittermusterlichter, die vom Messungsziel 10 reflektiert werden, erhalten und N erste Musterbilder fotografieren. Wenn die zweite Gittereinheit 420 nacheinander N-mal bewegt wird und im zweiten Beleuchtungsabschnitt 400 N zweite Gittermusterlichter auf das Messungsziel 10 eingestrahlt werden, kann zudem der Bildfotografierabschnitt 200 nacheinander die N zweiten Gittermusterlichter, die vom Messungsziel 10 reflektiert werden, erhalten und N zweite Musterbilder fotografieren. ,N'' ist eine natürliche Zahl und kann zum Beispiel 4 sein.
In einem Ausführungsbeispiel werden der erste und zweite Beleuchtungsabschnitt 300 und 400 als eine Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, die erste und zweite Gittermusterlichter erzeugt. Alternativ kann es mehr als drei oder drei Beleuchtungsabschnitte geben. Anders ausgedrückt, kann das Gittermusterlicht in verschiedenen Richtungen auf das Messungsziel 10 eingestrahlt werden und es können verschiedene Musterbilder fotografiert werden. Sind zum Beispiel drei Beleuchtungsabschnitte in einer gleichseitigen Dreieckform angeordnet, wobei der Bildfotografierabschnitt 200 das Zentrum der gleichseitigen Dreieckform bildet, so können drei Gittermusterlichter in verschiedenen Richtungen auf das Messungsziel 10 eingestrahlt werden. Sind zum Beispiel vier Beleuchtungsabschnitte in einer Quadratform angeordnet, wobei der Bildfotografierabschnitt 200 das Zentrum der Quadratform bildet, so können vier Gittermusterlichter in verschiedenen Richtungen auf das Messungsziel 10 eingestrahlt werden. Die erste Beleuchtungseinheit kann außerdem acht Beleuchtungsabschnitte aufweisen, und Gittermusterlichter können in acht Richtungen auf das Messungsziel 10 eingestrahlt werden, so dass ein Bild fotografiert wird.
Die Gitterübertragungseinheit 500 überträgt die erste Gittereinheit 320 in eine Richtung, die bezüglich einer Anordnungsrichtung des ersten Gittermusters und einer Erstreckungsrichtung des ersten Gittermusters geneigt ist, während sie die zweite Gittereinheit 420 in eine Richtung überträgt, die bezüglich einer Anordnungsrichtung des zweiten Gittermusters und einer Erstreckungsrichtung des zweiten Gittermusters geneigt ist. Die Gitterübertragungseinheit 500 kann gleichzeitig die erste Gittereinheit 320 und die zweite Gittereinheit 420 übertragen. Ein ausführliches Übertragungsverfahren der Gitterübertragungseinheit 500 soll weiter unten beschrieben werden.
Die zweite Beleuchtungseinheit 600 strahlt Licht zum Erhalt eines zweidimensionalen Bildes des Messungsziels 10 auf das Messungsziel 10 ein. In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Beleuchtungseinheit 600 eine rote Beleuchtung 610, eine grüne Beleuchtung 620 und eine blaue Beleuchtung 630 aufweisen. Die rote Beleuchtung 610, die grüne Beleuchtung 620 und die blaue Beleuchtung 630 können zum Beispiel kreisförmig über dem Messungsziel 10 angeordnet sein, so dass jeweils rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht eingestrahlt wird, wobei sie, wie in 1 gezeigt, in verschiedenen Höhen angeordnet sein können.
Der Bilderhaltabschnitt 700 ist mit der Kamera 210 des Bildfotografierabschnitts 200 elektrisch verbunden, so dass man die Musterbilder entsprechend der ersten Beleuchtungseinheit von der Kamera 210 erhält und die erhaltenen Musterbilder gespeichert werden. Weiterhin erhält der Bilderhaltabschnitt 700 die zweidimensionalen Bilder entsprechend der zweiten Beleuchtungseinheit von der Kamera 210 und speichert die erhaltenen zweidimensionalen Bilder. Der Bilderhaltabschnitt 700 kann zum Beispiel ein Bildsystem aufweisen, das die in der Kamera 210 fotografierten N ersten Musterbilder und N zweiten Musterbilder erhält und die Bilder speichert.
Der Modulsteuerabschnitt 800 ist zur Steuerung des Messstufenabschnitts 100, des Bildfotografierabschnitts 200, des ersten Beleuchtungsabschnitts 300 und des zweiten Beleuchtungsabschnitts 400 mit dem Messstufenabschnitt 100, dem Bildfotografierabschnitt 200, dem ersten Beleuchtungsabschnitt 300 und dem zweiten Beleuchtungsabschnitt 400 elektrisch verbunden. Der Modulsteuerabschnitt 800 kann zum Beispiel eine Beleuchtungssteuervorrichtung, eine Gittersteuervorrichtung und eine Stufensteuervorrichtung aufweisen. Die Beleuchtungssteuervorrichtung steuert die erste und zweite Lichtquelleneinheit 310 und 410 derart, dass sie Licht erzeugen, und die Gittersteuervorrichtung steuert die Gitterübertragungseinheit 500 derart, dass sie die erste und zweite Gittereinheit 320 und 420 bewegt. Die Stufensteuervorrichtung steuert die Stufenübertragungseinheit 120 derart, dass sie die Stufe 110 auf und ab und nach links und rechts bewegt.
Der zentrale Steuerabschnitt 900 ist zur Steuerung des Bilderhaltabschnitts 700 und des Modulsteuerabschnitts 800 mit dem Bilderhaltabschnitt 700 und dem Modulsteuerabschnitt 800 elektrisch verbunden. Insbesondere erhält der zentrale Steuerabschnitt 900 die N ersten Musterbilder und die N zweiten Musterbilder vom Bildsystem des Bilderhaltabschnitts 700, um die Bilder zu verarbeiten, so dass eine dreidimensionale Form des Messungsziels gemessen werden kann. Weiterhin kann der zentrale Steuerabschnitt 900 eine Beleuchtungssteuervorrichtung, eine Gittersteuervorrichtung und eine Stufensteuervorrichtung des Modulsteuerabschnitts 800 aufweisen. Der zentrale Steuerabschnitt kann mithin eine Bildverarbeitungsplatte, eine Steuerplatte und eine Interface-Platte aufweisen.
2 und 3 sind schematische Darstellungen, die eine Übertragungsrichtung einer konventionellen Gittereinheit darstellen. 2 ist eine schematische Darstellung, bei der eine konventionelle Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form in Draufsicht betrachtet wird. 3 ist eine schematische Darstellung, bei der die konventionelle Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form in einer Vorderansicht betrachtet wird.
Gemäß 2 und 3 ist zum Beispiel, wenn eine Gittereinheit 30 auf einer linken Seite eines Messungsziels 10 angeordnet ist und von links unten nach rechts oben übertragen wird, um die Gittereinheit 30 zu bewegen, eine (nicht gezeigte) Gitterübertragungseinheit zur Übertragung der Gittereinheit 30 von links unten nach rechts oben erforderlich.
Ein links oben erzeugtes Licht strömt durch das Gittermuster 32, so dass ein Gittermusterlicht ausgebildet wird, wobei das Gittermusterlicht nach rechts unten gestrahlt wird. Wird das Gittermuster 32 in Draufsicht von einem oberen Abschnitt aus betrachtet, so wird das Gittermuster 32, wie in 2 gezeigt, von links nach rechts übertragen, wobei die Übertragungsrichtung im Wesentlichen gleich der oder im Wesentlichen parallel zu einer Beleuchtungsrichtung ist, wenn das Gittermusterlicht in Draufsicht von einem oberen Abschnitt aus betrachtet wird. Insbesondere wird das Gittermuster 32 N-mal in eine Richtung übertragen, die im Wesentlichen parallel zu einer Anordnungsrichtung des Gittermusters 32 ist, d. h., eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Gittermusters 32 ist, so dass ein Reflexionsbild gemäß dem Gittermusterlicht erfasst wird und eine dreidimensionale Form des Messungsziels 10 gemessen wird.
Werden Gittermusterlichter in zumindest zwei Richtungen auf das Messungsziel 10 eingestrahlt, wird somit die Gittereinheit 30 von links unten nach rechts oben übertragen, und es muss eine weitere (nicht gezeigte) Gittereinheit, die auf einer rechten Seite des Messungsziels 10 angeordnet ist, von rechts unten nach links oben oder von links oben nach rechts unten übertragen werden.
Demzufolge kann die Gittereinheit 30, die auf einer linken Seite des Messungsziels 10 angeordnet ist, und eine weitere Gittereinheit, die auf einer rechten Seite des Messungsziels 10 angeordnet ist, nicht in die im Wesentlichen gleiche Richtung übertragen werden. Daher müssen voneinander unabhängige Gitterübertragungseinheiten entsprechend der linken Gittereinheit 30 und der rechten Gittereinheit verwendet werden, oder es muss ein zusätzliches optisches System, wie ein Reflexionsspiegel, verwendet werden, damit man die Übertragungsrichtungen erhält.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines ausführlichen Übertragungsverfahrens der Gitterübertragungseinheit aus 1 darstellt. 5 ist eine schematische Darstellung, die die erste Gitterübertragungseinheit aus 4 darstellt. 6 ist eine schematische Darstellung, die die zweite Gittereinheit aus 4 darstellt. 4 bis 6 sind schematische Darstellungen, bei denen die Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form aus 1 in Draufsicht betrachtet wird.
Gemäß 4 bis 6 weist die Gitterübertragungseinheit 500 eine Übertragungseinheit 510, einen Verbindungsabschnitt 520, einen ersten Gitterverbindungsabschnitt 530 und einen zweiten Gitterverbindungsabschnitt 540 auf.
Die Übertragungseinheit 510 kann zum Beispiel eine piezoelektrische (PZT)-Übertragungseinheit oder eine genaue lineare Übertragungseinheit aufweisen.
Die Übertragungseinheit 510 ist über den Verbindungsabschnitt 520 mit dem ersten Gitterverbindungsabschnitt 530 und dem zweiten Gitterverbindungsabschnitt 540 verbunden. Die Übertragungseinheit 510 ist zur Übertragung der ersten Gittereinheit 320 und der zweiten Gittereinheit 420 jeweils durch den ersten Gitterverbindungsabschnitt 530 und den zweiten Gitterverbindungsabschnitt 540 mit der ersten Gittereinheit 320 und der zweiten Gittereinheit 420 verbunden.
In Draufsicht von einem oberen Abschnitt aus betrachtet, überträgt insbesondere die Gitterübertragungseinheit 500 die erste Gittereinheit 320 in eine Richtung, die in einem ersten Winkel θ1 bezüglich einer x-Richtung entsprechend einer Anordnungsrichtung des ersten Gittermusters 322 geneigt ist und die in einem zweiten Winkel θ2 bezüglich einer y-Richtung entsprechend einer Erstreckungsrichtung des ersten Gittermusters 322 geneigt ist. Weiterhin übertragt die Gitterübertragungseinheit 500 die zweite Gittereinheit 420 in eine Richtung, die in einem dritten Winkel θ3 bezüglich einer u-Richtung entsprechend einer Anordnungsrichtung des zweiten Gittermusters 422 geneigt ist und die in einem vierten Winkel θ4 bezüglich einer v-Richtung entsprechend einer Erstreckungsrichtung des zweiten Gittermusters 422 geneigt ist.
Wie in 5 gezeigt, wird durch die oben beschriebene Übertragung der Gitterübertragungseinheit 500 jeder beliebige Materialpunkt 322a des ersten Gittermusters 322 der ersten Gittereinheit 320 in die Gitterübertragungsrichtung übertragen. Es kann indes berücksichtigt werden, dass der Materialpunkt 322a in eine in 5 gezeigte erste äquivalente Gitterübertragungsrichtung übertragen wird, womit berücksichtigt werden kann, dass das erste Gittermuster 322 durch die oben beschriebene Übertragung der Gitterübertragungseinheit 500 in die erste äquivalente Übertragungsrichtung übertragen wird. Obwohl also eine tatsächliche Übertragung des Materialpunkts 322a in die Gitterübertragungsrichtung erfolgt, kann berücksichtigt werden, dass der Materialpunkt 322a in die erste äquivalente Gitterübertragungsrichtung übertragen wird.
In Draufsicht betrachtet, kann, während die Gitterübertragungseinheit 500 um die Distanz ,d' übertragen wird, das erste Gittermuster 322 äquivalent um d/tanθ1 = dtanθ2 übertragen werden. Beträgt zum Beispiel der erste Winkel θ1 weniger als 45 Grad und der zweite Winkel θ2 mehr als 45 Grad, so lässt sich, verglichen mit einer tatsächlichen Übertragung der Gitterübertragungseinheit 500, eine größere Übertragungswirkung erzielen. Beträgt der erste Winkel θ1 mehr als 45 Grad und der zweite Winkel θ2 weniger als 45 Grad, so lässt sich, verglichen mit einer tatsächlichen Übertragung der Gitterübertragungseinheit 500, eine genaue Übertragungswirkung erzielen.
Die Gitterübertragungseinheit 500 kann zum Beispiel die erste Gittereinheit 320 in eine Richtung übertragen, die um etwa 10 Grad bis etwa 80 Grad bezüglich der x-Richtung und/oder der y-Richtung geneigt ist. Beträgt der erste Winkel θ1 10 Grand und der zweite Winkel θ1 80 Grad, so beträgt die Distanz der äquivalenten Übertragung etwa 5,67d, so dass sich, verglichen mit einer tatsächlichen Übertragung, eine höhere Übertragungswirkung erzielen lässt. Beträgt der erste Winkel θ1 80 Grad und der zweite Winkel θ2 10 Grad, so beträgt die Distanz der äquivalenten Übertragung etwa 0,18d, so dass sich, verglichen mit der tatsächlichen Übertragung, eine etwa fünfmal genauere Übertragungswirkung erzielen lässt.
In einem Ausführungsbeispiel kann die erste Gittereinheit 320 einen (nicht gezeigten) Neigungswinkelsteuerteil aufweisen, der den Neigungswinkel durch die Steuerung der Anordnungsrichtung des ersten Gittermusters 322 und der Erstreckungsrichtung des ersten Gittermusters 322 steuert. Alternativ kann die erste Gittereinheit 320 zur Steuerung des Neigungswinkels ersetzbar sein.
Ähnlich wie in 5 kann berücksichtigt werden, dass durch die oben beschriebene Übertragung der Gitterübertragungseinheit 500 der Materialpunkt 422a in eine in 6 gezeigte zweite äquivalente Gitterübertragungsrichtung übertragen wird, die entgegengesetzt zur ersten äquivalenten Gitterübertragungsrichtung ist, obwohl jeder beliebige Materialpunkt 422a des zweiten Gittermusters 422 der zweiten Gittereinheit 420 in die Gitterübertragungsrichtung übertragen wird. Obwohl eine tatsächliche Übertragung des zweiten Gittermusters 422 der zweiten Gittereinheit 420 in die Gitterübertragungsrichtung erfolgt, kann berücksichtigt werden, dass das zweite Gittermuster 422 der zweiten Gittereinheit 420 in die zweite äquivalente Gitterübertragungsrichtung übertragen wird.
In einem Ausführungsbeispiel können die erste Gittereinheit 320 und die zweite Gittereinheit 420 jeweils auf beiden Seiten des Messungsziels 10 angeordnet sein, das sich zwischen der ersten Gittereinheit 320 und der zweiten Gittereinheit 420 befindet. Wie in 4 gezeigt, können das erste Gittermuster 322 der ersten Gittereinheit 320 und das zweite Gittermuster 422 der zweiten Gittereinheit 420, in Draufsicht betrachtet, im Wesentlichen symmetrisch bezüglich dem Messungsziel 10 sein. Der dritte Winkel θ3 und der vierte Winkel θ4 entsprechen im Wesentlichen jeweils dem ersten Winkel θ1 und dem zweiten Winkel θ2, und die u-Richtung und die v-Richtung sind im Wesentlichen bezüglich dem Messungsziel 10 jeweils symmetrisch zur x-Richtung und zur y-Richtung.
Alternativ ist es möglich, dass das erste Gittermuster 322 der ersten Gittereinheit 320 und das zweite Gittermuster 422 der zweiten Gittereinheit 420, in Draufsicht betrachtet, bezüglich des Messungsziels 10 nicht im Wesentlichen symmetrisch zueinander sind.
In 4 werden die erste Gittereinheit 320 des ersten Beleuchtungsabschnitts 300 und die zweite Gittereinheit 420 des zweiten Beleuchtungsabschnitts 400 von der Gitterübertragungseinheit 500 gleichzeitig in die im Wesentlichen gleiche Richtung übertragen. Auf diese Weise lassen sich Kosten senken und sind die Handhabung und Steuerung effizienter als wenn voneinander unabhängige Gitterübertragungseinheiten zur Übertragung der ersten und zweiten Gittereinheit 320 und 420 verwendet werden.
Dabei werden das erste Gittermusterlicht und das zweite Gittermusterlicht unmittelbar auf das Messungsziel eingestrahlt, ohne durch ein Lichtwegumwandlungsmittel, wie zum Beispiel einen Spiegel, zu strömen. In diesem Fall lassen sich die Kosten für ein separates Lichtwegumwandlungsmittel senken.
7 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel eines ausführlichen Übertragungsverfahrens der Gitterübertragungseinheit aus 1 darstellt. Das Übertragungsverfahren in 7 entspricht mit Ausnahme der Übertragung entsprechend dem zweiten Gittermuster 424 der zweiten Gittereinheit 420 im Wesentlichen dem Übertragungsverfahren aus 4, wodurch nähere Erläuterungen unterbleiben können.
Gemäß 7 können die erste Gittereinheit 320 und die zweite Gittereinheit 420 jeweils auf beiden Seiten des Messungsziels 10 angeordnet sein, das sich zwischen der ersten Gittereinheit 320 und der zweiten Gittereinheit 420 befindet. Wie in 7 gezeigt, können das erste Gittermuster 322 der ersten Gittereinheit 320 und das zweite Gittermuster 424 der zweiten Gittereinheit 420, in Draufsicht betrachtet, eine Erstreckungsrichtung, die im Wesentlichen parallel zueinander ist, und eine Anordnungsrichtung, die im Wesentlichen parallel zueinander ist, aufweisen.
Der dritte Winkel θ3 und der vierte Winkel θ4 entsprechen im Wesentlichen jeweils dem ersten Winkel θ1 und dem zweiten Winkel θ2, und die u-Richtung und die v-Richtung sind im Wesentlichen jeweils parallel zur x-Richtung und zur y-Richtung. Falls die Gitterübertragungseinheit 500 die erste und zweite Gittereinheit 320 und 420 in die Gitterübertragungsrichtung überträgt, entsprechen sich zudem eine erste äquivalente Übertragungsrichtung der ersten Gittereinheit 320 und eine zweite äquivalente Übertragungsrichtung der zweiten Gittereinheit 420 im Wesentlichen.
Die Gitterübertragungseinheit 500 kann sich entlang eines Randes eines Polyeders bewegen. Die erste Gittereinheit 320 und die zweite Gittereinheit 420 werden jeweils auf zwei benachbarten Neigungsflächen angeordnet, die den Rand definieren, und können sich jeweils auf den zwei Neigungsflächen bewegen. Dabei kann die Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form zusätzlich zum in 1 dargestellten ersten und zweiten Beleuchtungsabschnitt 300 und 400 zumindest einen zusätzlichen Beleuchtungsabschnitt aufweisen.
Falls die Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form aus 1 N (größer als oder gleich drei) Beleuchtungsabschnitte aufweist und Gittermusterlichter in N Richtungen auf das Messungsziel eingestrahlt werden, so kann die Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form zum Beispiel N Gittereinheiten aufweisen, die die N Gittermusterlichter beleuchten. Dabei kann die Gitterübertragungseinheit Gittereinheiten entsprechend zwei benachbarten Richtungen übertragen.
Anders ausgedrückt, sind die N Gittereinheiten jeweils auf N Neigungsflächen angeordnet, die eine N-winklige Pyramide definieren, und die Gitterübertragungseinheit bewegt sich entlang eines Randes der N-winkligen Pyramide. Die erste und zweite Gittereinheit können von den N Neigungsflächen jeweils auf einer ersten Neigungsfläche und einer zweiten Neigungsfläche angeordnet sein, die zueinander benachbart sind, so dass sie den Rand definieren, und können sich jeweils auf der ersten und zweiten Neigungsfläche entsprechend der Bewegung der Gitterübertragungseinheit bewegen.
N kann ein Vielfaches von zwei sein. Anders ausgedrückt, wird N als N = 2K ausgedrückt (wobei K eine natürliche Zahl größer als oder gleich zwei ist), wobei die Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form K Gitterübertragungseinheiten aufweisen kann, die zwischen zwei benachbarten Gittereinheiten zur Übertragung der zwei benachbarten Gittereinheiten angeordnet sind. Die K Gitterübertragungseinheiten können nacheinander an jedem weiteren Rand von N Rändern der N-winkligen Pyramide angeordnet sein.
Nachfolgend soll ein Beispiel des Übertragungsverfahrens der Gitterübertragungseinheit anhand der beigefügten Figuren ausführlich beschrieben werden.
8 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines ausführlichen Übertragungsverfahrens einer Gitterübertragungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Falls die in 1 dargestellte Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form vier Beleuchtungsabschnitte aufweist und Gittermusterlichter in vier Richtungen eingestrahlt werden, überträgt zum Beispiel gemäß 8 eine Gitterübertragungseinheit 502 Gittereinheiten 320 und 420 entsprechend zwei benachbarten Richtungen unter den vier Richtungen.
Die Gitterübertragungseinheit 502 kann sich zum Beispiel entlang eines Randes 51 einer viereckigen Pyramide 50 bewegen, wobei die erste Gittereinheit 320 und die zweite Gittereinheit 420 jeweils auf einer benachbarten ersten und zweiten Neigungsfläche 52 und 54, die den Rand 51 ausbilden, angeordnet sind, so dass sie sich auf der ersten und zweiten Neigungsfläche 52 und 54 bewegen.
Bei der oben beschriebenen Übertragung bewegt sich die Gitterübertragungseinheit 502 hin zu einem Scheitelpunkt 53 der viereckigen Pyramide 50, und die erste und zweite Gittereinheit 320 und 420 werden derart übertragen, dass sie von einer Richtung hin zum Scheitelpunkt 53 der viereckigen Pyramide 50 abweichen. Falls zum Beispiel das erste und zweite Gittermuster 322 und 422 im Wesentlichen parallel zur ersten und zweiten Unterseite 52a und 54a der ersten und zweiten Neigungsfläche 52 und 54 sind, auf denen jeweils die erste und zweite Gittereinheit 320 und 420 angeordnet sind, so werden die erste und zweite Gittereinheit 320 und 420 in eine Richtung übertragen, die in einem vorbestimmten Neigungswinkel bezüglich einer Anordnungsrichtung und einer Erstreckungsrichtung des ersten und zweiten Gittermusters 322 und 422 geneigt ist.
Als Ergebnis des oben beschriebenen Übertragungsverfahrens lässt sich die gleiche Wirkung wie die in 2 bis 7 beschriebene Übertragungswirkung erhalten.
9 ist eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Draufsicht. 10 ist eine Seitenansicht, die die in 9 dargestellte Vorrichtung zur Prüfung einer Platte darstellt.
Gemäß 9 und 10 prüft eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine dreidimensionale Form einer Oberfläche einer auf einer (nicht gezeigten) Stufe angeordneten Prüfplatte 70, wobei die Vorrichtung zur Prüfung einer Platte eine Vielzahl von Beleuchtungsabschnitten 1100, eine Gitterverbindungseinheit 1200, eine Gitterübertragungseinheit 1300, ein Bildfotografiermodul 1400 und ein (nicht gezeigtes) Steuersystem aufweist.
Jeder der Beleuchtungsabschnitte 1100 weist eine Lichtquelleneinheit 1110, eine Gittereinheit 1120, eine Projektionslinse 1130 und einen Lichtwegumwandlungsabschnitt auf, der einen ersten Reflexionsspiegel 1140 und einen zweiten Reflexionsspiegel 1150 aufweist. Die Lichtquelleneinheit 1110 weist eine Lichtquelle und zumindest eine Linse zur Erzeugung von Licht auf, wobei die Gittereinheit 1120 unter der Lichtquelleneinheit 1110 zur Umwandlung des von der Lichtquelleneinheit 1110 erzeugten Lichts in ein Gittermusterlicht, das ein Gittermuster aufweist, angeordnet ist. Die Projektionslinse 1130 ist unter der Gittereinheit 1120 zum Durchleiten des Gittermusterlichts, das aus der Gittereinheit 1120 austritt, angeordnet. Der erste Reflexionsspiegel 1140 reflektiert das Gittermusterlicht, das durch die Projektionslinse 1130 strömt, und der zweite Reflexionsspiegel 1150 reflektiert das Gittermusterlicht, das vom ersten Reflexionsspiegel 1140 reflektiert wird, wieder, so dass die Prüfplatte 70 mit dem reflektierten Gittermusterlicht versorgt wird.
Die Gittereinheiten 1120 sind derart angeordnet, dass sie im Wesentlichen die gleiche Gitterebene RP ausbilden, und die Gitterverbindungseinheit 1200 verbindet die Gittereinheiten 1120 der Beleuchtungsabschnitte 1100 miteinander. Die Gittereinheiten 1120 können an jedem Scheitelpunkt eines Polygons angeordnet sind und können zum Beispiel an vier Scheitelpunkten eines Quadrats angeordnet sein, wie dies in 9 gezeigt ist.
Die Gitterübertragungseinheit 1300 bewegt die durch die Gitterverbindungseinheit 1200 verbundenen Gittereinheiten 1120 in eine Gitterübertragungsrichtung MD entlang der Gitterebene RP. Die Gitterübertragungseinheit 1300 kann die Gittereinheiten 1120 eine vorbestimmte Anzahl von Malen und um einen ausgewählten Abstand in die Gitterübertragungsrichtung MD bewegen. Die Gitterübertragungseinheit 1300 kann, wie in 10 gezeigt, einer piezoelektrischen (PZT)-Übertragungseinheit entsprechen. Alternativ kann die Gitterübertragungseinheit 1300 einer genauen linearen Übertragungseinheit entsprechen. Da sich die Gitterübertragungsrichtung MD, wie oben beschrieben, entlang der Gitterebene RP bewegt, wird eine Distanz entsprechend Positionen der Projektionslinse 1130 und der Gittereinheit 1120 konstant gehalten, so dass sich die Vergrößerung durch die Übertragung der Gittereinheit 1120 nicht ändert.
Die Gitterübertragungsrichtung MD unterscheidet sich von Gittermusterrichtungen PD der Gittereinheiten 1120. Anders ausgedrückt, überträgt die Gitterübertragungseinheit 1300 die Gittereinheiten 1120 in eine Richtung, die sich von den Gittermusterrichtungen PD unterscheidet. Die Gittermusterrichtungen PD können um etwa 90 Grad oder um etwa 45 Grad bezüglich der Gitterübertragungsrichtung MD geneigt sein.
Gittermusterrichtungen von Gittereinheiten unter den Gittereinheiten 1120, die an einander zugewandten Scheitelpunkten des Polygons angeordnet sind, können sich im Wesentlichen entsprechen. Zum Beispiel können die zwei Gittereinheiten, die einander unter den Gittereinheiten, die jeweils an den vier Scheitelpunkten des Quadrats angeordnet sind, zugewandt sind, um etwa 90 Grad geneigt sein, während zwei weitere Gittereinheiten um etwa 45 Grad geneigt sein können.
Das Bildfotografiermodul 1400 erhält das Gittermusterlicht, das von jedem der Beleuchtungsabschnitte 1100 erzeugt und von der Prüfplatt 70 reflektiert wird, und fotografiert ein Bild. Das Bildfotografiermodul 1400 ist in einer Mitte der Beleuchtungsabschnitte 1100, zum Beispiel in einer Mitte des Quadrats, angeordnet.
Das Bildfotografiermodul 1400 weist zum Beispiel eine Abbildungslinse 1410 und eine Kamera 1420 auf. Die Abbildungslinse 1410 leitet das Gittermusterlicht durch, das von der Prüfplatte 70 reflektiert wird, so dass die Kamera damit versorgt wird. Eine Referenzoberfläche der Abbildungslinse 1410 ist im Wesentlichen parallel zur Gitterebene RP, und eine optische Achse der Abbildungslinse 1410, die mit einer Normalen der Referenzoberfläche der Abbildungslinse 1410 zusammenfällt, fällt mit einer Normalen der Prüfplatte 70 zusammen. Die Kamera 1420 weist ein Fotografierelement 1422 auf, das das von der Abbildungslinse 1410 bereitgestellte Gittermusterlicht erhält, und fotografiert ein Bild. Die Kamera 1420 kann zum Beispiel einer CCD-Kamera oder einer CMOS-Kamera entsprechen.
Das Bildfotografiermodul 1400 kann weiterhin einen (nicht gezeigten) Filter und eine (nicht gezeigte) kreisförmige Lampe aufweisen. Der Filter ist unter der Abbildungslinse 1410 angeordnet, so dass er das von der Prüfplatte 70 reflektierte Gittermusterlicht filtert und die Abbildungslinse 1220 mit dem gefilterten Gittermusterlicht versorgt. Der Filter kann zum Beispiel einen Frequenzfilter, einen Farbfilter oder einen Filter zur Steuerung der Lichtintensität aufweisen. Die kreisförmige Lampe ist unter dem Filter angeordnet, so dass sie die Prüfplatte 70 mit Licht versorgt, so dass ein bestimmtes Bild, wie eine zweidimensionale Form, der Prüfplatte 70 fotografiert wird.
Das Steuersystem prüft die Prüfplatte 70 mittels Bildern, die vom Bildfotografiermodul 1400 fotografiert wurden. Das Steuersystem kann zum Beispiel weiterhin einen Bilderhaltabschnitt, einen Modulsteuerabschnitt und einen zentralen Steuerabschnitt aufweisen.
Der Bilderhaltabschnitt ist mit der Kamera 1420 elektrisch verbunden, so dass er Musterbilder der Prüfplatte 70 von der Kamera 1420 erhält und die erhaltenen Musterbilder speichert. Der Modulsteuerabschnitt ist mit einer Stufe, die die Prüfplatte 70 trägt, dem Bildfotografiermodul 1400 und den Beleuchtungsabschnitten 1100 elektrisch verbunden, so dass er die Stufe, die die Prüfplatte 70 trägt, das Bildfotografiermodul 1400 und die Beleuchtungsabschnitte 1100 steuert. Der Modulsteuerabschnitt kann zum Beispiel eine Beleuchtungssteuervorrichtung, die die Lichtquelleneinheiten 1110 steuert, eine Gittersteuervorrichtung, die die Gitterübertragungseinheit 1300 steuert, und eine Stufensteuervorrichtung, die die Stufe steuert, aufweisen. Der zentrale Steuerabschnitt ist mit dem Bilderhaltabschnitt und dem Modulsteuerabschnitt zur Steuerung des Bilderhaltabschnitts und des Modulsteuerabschnitts elektrisch verbunden. Der zentrale Steuerabschnitt kann zum Beispiel eine Bildverarbeitungsplatte, eine Steuerplatte und eine Interface-Platte aufweisen.
11 ist eine Seitenansicht, die einen der Beleuchtungsabschnitte der in 10 dargestellten Vorrichtung zur Prüfung einer Platte darstellt.
Gemäß 11 soll einer der in 9 und 10 dargestellten Beleuchtungsabschnitte ausführlich beschrieben werden.
Zuerst wird eine Referenzoberfläche der Projektionslinse 1130 in einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Gitterebene RP, auf der die Gittereinheiten 1120 angeordnet sind, geneigt. Ein Winkel zwischen der Gitterebene RP und der Referenzoberfläche der Projektionslinse 1130 wird als Gitterwinkel θgrat definiert. Eine Mitte eines Betrachtungswinkels des von der Lichtquelleneinheit 1110 erzeugten Lichts fällt mit einer optischen Achse der Projektionslinse 1130 zusammen. Die optische Achse der Projektionslinse 1130 fällt mit einer Normalerrichtung der Referenzoberfläche der Projektionslinse 1130 zusammen.
Danach wird der erste Reflexionsspiegel 1140 derart unter der Projektionslinse 1130 angeordnet, dass er in einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Gitterebene RP geneigt ist. Ein Winkel, der vom ersten Reflexionsspiegel 1140 und der Gitterebene RP ausgebildet wird, d. h., ein Winkel zwischen einer Normalenrichtung des ersten Reflexionsspiegels 1140 und einer horizontalen Linie, die parallel zur Gitterebene RP ist, wird als erster Spiegelwinkel θmir1 definiert.
Zuletzt wird der zweite Reflexionsspiegel 1150 derart unter dem ersten Reflexionsspiegel 1140 angeordnet, dass er in einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Gitterebene RP geneigt ist. Der erste und zweite Reflexionsspiegel 1140 und 1150 werden auf beiden Seiten der optischen Achse der Abbildungslinse 1410 des Bildfotografiermoduls 1400 angeordnet. Ein Winkel, der vom zweiten Reflexionsspiegel 1150 und der Gitterebene RP ausgebildet wird, d. h., ein Winkel zwischen einer Normalenrichtung des zweiten Reflexionsspiegels 1150 und einer horizontalen Linie, die parallel zur Gitterebene RP ist, wird als zweiter Spiegelwinkel θmir2 definiert. Wenn das Licht, das entlang der optischen Achse der Projektionslinse 1130 wandert, vom ersten und zweiten Reflexionsspiegel 1140 und 1150 reflektiert wird und auf die Prüfplatte 70 einfällt, wird zudem ein Winkel zwischen dem einfallenden Licht und der Normalen der Gitterebene RP, d. h., der optischen Achse der Abbildungslinse 1410, als Projektionswinkel θproj definiert.
Nachfolgend soll das Verhältnis zwischen der Projektionslinse 1410 und dem ersten und zweiten Reflexionsspiegel 1140 und 1150 mittels des oben definierten ersten Spiegelwinkels θmir1, des zweiten Spiegelwinkels θmir2, des Gitterwinkels θgrat und des Projektionswinkels θproj bestimmt werden.
Zuerst wird ein Winkel zwischen der optischen Achse der Projektionslinse 1130 und der horizontalen Linie, die parallel zur Gitterebene RP ist, als erster Einfallswinkel θ1 definiert. Ein Winkel zwischen einer Einfallsrichtung zum zweiten Reflexionsspiegel 1150, wenn das Licht, das entlang der optischen Achse der Projektionslinse 1130 wandert, vom ersten Reflexionsspiegel 1140 reflektiert wird und auf den zweiten Reflexionsspiegel 1150 fällt, und der horizontalen Linie, die parallel zur Gitterebene RP ist, wird als zweiter Einfallswinkel θ2 definiert. So lässt sich die folgende <Gleichung 1>, <Gleichung 2> und <Gleichung 3> erhalten. θ1 = 90 + θgrat <Gleichung 1> θ2 = 90 – θproj – 2·θmir2 <Gleichung 2> θ1 – θmir1 = θmir1 + θ2 ⇒ θ1 = 2·θmir1 + θ2 <Gleichung 3>
Dann wird <Gleichung 2> auf <Gleichung 3> angewendet, so dass man die folgende <Gleichung 4> erhält: θ1 = 2·θmir1 + 90 – θproj – 2·θmir2 <Gleichung 4>
Danach wird <Gleichung 4> auf <Gleichung 1> angewendet und angeordnet, so dass man die folgende <Gleichung 5> erhält: θgrat + θproj = 2·(θmir1 – θmir2) <Gleichung 5>
Dann wird <Gleichung 5> umgeformt, so dass man die folgende <Gleichung 6> erhält: θmir1 – θmir2 = (θgrat + θproj)/2 <Gleichung 6>
Dementsprechend können die Projektionslinse 1410 und der erste und zweite Reflexionsspiegel 1140 und 1150 das Verhältnis von <Gleichung 6> aufweisen.
Da der Gitterwinkel θgrat und der Projektionswinkel θproj typischerweise einen festen Wert aufweisen, lässt sich <Gleichung 6> als die folgende <Gleichung 6-1> neu ausdrücken: θmir1 – θmir2 = K (K ist eine Konstante) <Gleichung 6-1>
Gemäß der oben genannten <Gleichung 6-1> können, wenn die Projektionslinse 1410 befestigt wird, der erste und zweite Reflexionsspiegel 1140 und 1150 derart angeordnet werden, dass die Differenz zwischen dem ersten Spiegelwinkel θmir1 und dem zweiten Spiegelwinkel θmir2 konstant ist.
12 ist eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte, bei der die Anzahl an Beleuchtungsabschnitten größer als die Anzahl an Beleuchtungsabschnitten in 9 ist, in Draufsicht.
Gemäß 12 lässt sich in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Beleuchtungsabschnitte 1100 erhöhen oder verringern. Zum Beispiel werden vier Beleuchtungsabschnitte 1100 neu zu vier in 9 dargestellten Beleuchtungsabschnitten 1100 hinzugefügt, so dass die Beleuchtungsabschnitte 1100 jeweils an jedem Scheitelpunkt eines regelmäßigen Achtecks angeordnet werden. Alle Gittermusterrichtungen PD der neu hinzugefügten vier Beleuchtungsabschnitte 1100 können um 45 Grad bezüglich der in 9 dargestellten Gitterübertragungsrichtung MD geneigt sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Beleuchtungsabschnitte 1100, d. h., die Anzahl der Gittereinheiten 1120 größer als oder gleich drei, was ähnlich 9 und 12 ist. Werden die drei oder mehr Gittereinheiten 1120 mittels einer Gitterübertragungseinheit 1300 gesteuert, so kann es sein, dass die Gittereinheiten 1120 im Falle, dass sich die Gittereinheiten 1120 nicht in der Gitterebene RP befinden, nicht gesteuert werden, da es im Falle, dass die Gittereinheiten 1120 jeweils in verschiedenen Gitterebenen angeordnet sind, keine Schnittlinie gibt.
Nun soll ein Verfahren zur Prüfung einer Platte mittels der oben beschriebenen Vorrichtung zur Prüfung einer Platte beschrieben werden.
Zuerst werden die Gittereinheiten 1120 mittels der Gitterübertragungseinheit 1300 um einen vorbestimmten Abstand in die Gitterübertragungsrichtung MD entlang der Gitterebene RP bewegt. Dann werden die um einen vorbestimmten Abstand bewegten Gittereinheiten 1120 mittels der Lichtquelleneinheiten 1110 nacheinander mit Licht versorgt, so dass die Prüfplatte 70 mit den Gittermusterlichtem versorgt wird. Danach fotografiert das Bildfotografiermodul 1400 nacheinander Bilder mittels der Gittermusterlichter, mit denen die Prüfplatte 70 versorgt wird, und die reflektiert werden. Die oben beschriebenen Verfahren werden mehrmals durchgeführt, so dass man eine Bildinformation der Prüfplatte 70 erhält und eine dreidimensionale Form einer Oberfläche der Prüfplatte 70 geprüft wird.
Wie oben beschrieben, werden die Gittereinheiten 1120, die in der gleichen Gitterebene RP angeordnet sind, mittels einer Gitterübertragungseinheit 1300 bewegt, um die Anzahl der Gitterübertragungseinheiten 1300 zu verringern und die Herstellungskosten der Vorrichtung zur Prüfung einer Platte zu senken, wodurch jeder Beleuchtungsabschnitt verkleinert wird. Zudem lässt sich die durch eine Übertragungsdifferenz zwischen Gitterübertragungseinheiten bedingte Verminderung der Prüfgenauigkeit die entsteht, wenn viele konventionelle Gitterübertragungseinheiten verwendet werden, verhindern, und lässt sich die durch den voneinander unabhängigen Betrieb der Gitterübertragungseinheiten bedingte Komplexität der Steuerung verringern
In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder der Beleuchtungsabschnitte 1100 den Lichtwegumwandlungsabschnitt auf, der den ersten und zweiten Reflexionsspiegel 1140 und 1150 aufweist. Daher kann ein für die Fotografie verfügbarer Bereich der Projektionslinse 1130 verwendet werden, und das Gittermusterlicht, das durch die Projektionslinse 1130 strömt, kann auf die Prüfplatte 70 eingestrahlt werden, wobei eine Form desselben konstant aufrecht erhalten wird.
13 ist eine Seitenansicht, die eine Vorrichtung zur Prüfung einer Platte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in 13 dargestellte Vorrichtung zur Prüfung einer Platte entspricht mit Ausnahme einiger Merkmale der Beleuchtungsabschnitte 100 im Wesentlichen der in 9 bis 12 beschriebenen Vorrichtung zur Prüfung einer Platte. Daher werden gleiche Elemente im Wesentlichen mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nähere Erläuterungen können unterbleiben.
Gemäß 13 weist nicht jeder der Beleuchtungsabschnitte der vorliegenden Ausführungsform den ersten und zweiten Reflexionsspiegel 1140 und 1150 auf, was anders als in 10 und 11 ist, und weist eine (nicht gezeigte) Lichtquelle eine Gittereinheit 1120 und eine Projektionslinse 1130 auf.
Zuerst ist eine Referenzoberfläche der Projektionslinse 1130 im Wesentlichen parallel zur Gitterebene RP, was anders als in 10 und 11 ist. Anders ausgedrückt, fällt eine optische Achse der Projektionslinse 1130 mit einer Normalenrichtung der Gitterebene RP zusammen.
Dann werden die Gittereinheit 1120 und die Projektionslinse 1130 derart angeordnet, dass sie voneinander abweichen. Anders ausgedrückt, fallen eine Mitte der Gittereinheit 1120 und eine Mitte der Projektionslinse 1130 nicht miteinander zusammen, sondern weichen voneinander ab. Die Mitte der Projektionslinse 1130 fällt im Wesentlichen mit der optischen Achse der Projektionslinse 1130 zusammen. Weiterhin kann die Gittereinheit 1120 derart angeordnet sein, dass sie mit der Mitte der Projektionslinse 1130 überlappt. Dementsprechend ist in der Projektionslinse 1130 ein Fotografienutzungsbereich, in dem die tatsächliche Fotografie erfolgt, in einem für die Fotografie verfügbaren Bereich enthalten, der einem Maximum eines Bereichs, in dem die Fotografie möglich ist, entspricht.
Wird zum Beispiel eine Mitte der Prüfplatte 70 auf einer ersten Seite der optischen Achse der Projektionslinse 1130 angeordnet, so kann die Gittereinheit 1120 auf einer zweiten Seite der optischen Achse der Projektionslinse 1130, die der ersten Seite gegenüberliegt, angeordnet werden. Anders ausgedrückt, wird die Mitte der Prüfplatte 70 an einem Innenabschnitt bezüglich der optischen Achsen der Projektionslinsen 1130 angeordnet, während die Gittereinheiten 1120 an einem Außenabschnitt bezüglich der optischen Achsen der Projektionslinsen 1130 angeordnet werden. Demzufolge kann jede der Projektionslinsen 1130 ausschließlich den Fotografienutzungsbereich verwenden, der einer Seitenfläche des für die Fotografie verfügbaren Bereichs entspricht, in dem beide Seiten bezüglich der optischen Achse verfügbar sind.
Wird eine Distanz zwischen der Gitterebene RP und der Referenzoberfläche der Projektionslinse 1130 als erste Intervalldistanz S1 definiert und wird eine Distanz zwischen der Referenzoberfläche der Projektionslinse 1130 und der Prüfplatte 70 als zweite Intervalldistanz S2 definiert, so lässt sich die folgende <Gleichung 7> erhalten: 1/S1 + 1/S2 = 1/F (F ist eine Fokusdistanz der Projektionslinse 1130) <Gleichung 7>.
Wenn eine horizontale Distanz zwischen der optischen Achse der Projektionslinse 1130 und einer Mitte des Fotografienutzungsbereichs als mittlere Fotografiedistanz ,a' definiert wird, eine horizontale Distanz zwischen der optischen Achse der Projektionslinse 1130 und der Mitte der Prüfplatte 70 als mittlere Objektdistanz ,b' definiert wird, und ein Winkel zwischen der optischen Achse der Projektionslinse 1130 und der Normalen der Prüfplatte 70 als Projektionswinkel θproj definiert wird, lässt sich mittels der <Gleichung 7> die folgende <Gleichung 8> und <Gleichung 9> erhalten: a = S1·tanθproj <Gleichung 8> b = S2·tanθproj <Gleichung 9>
Jeder der Beleuchtungsabschnitte gemäß der folgenden Ausführungsform kann somit <Gleichung 8> und <Gleichung 9> folgen.
Wie oben beschrieben, wird die Referenzoberfläche der Projektionslinse 1130 im Wesentlichen parallel zur Gitterebene RP angeordnet, während die Prüfplatte 70 und die Gittereinheit 1120 jeweils auf beiden Seiten bezüglich der optischen Achse der Projektionslinse 1130 angeordnet werden, weswegen trotz der Reduktion des Fotografienutzungsbereichs auf einen Abschnitt des für die Fotografie verfügbaren Bereichs der erste und zweite Reflexionsspiegel 1140 und 1150 aus 10 und 11 entfallen, wodurch die Herstellungskosten der Vorrichtung zur Prüfung einer Platte weiter gesenkt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung können in dem Fachmann geläufiger Weise verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden, ohne den Geist oder Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Die vorliegende Erfindung deckt mithin die Modifikationen und Variationen dieser Erfindung ab, sofern sie innerhalb des Schutzbereichs der anhängenden Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen.

Claims

Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form, aufweisend: einen ersten Beleuchtungsabschnitt, der eine erste Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine erste Gittereinheit aufweist, die das von der ersten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in ein erstes Gittermusterlicht umwandelt, das ein erstes Gittermuster aufweist, wobei der erste Beleuchtungsabschnitt das erste Gittermusterlicht in einer ersten Richtung auf ein Messungsziel einstrahlt; und eine Gitterübertragungseinheit, die die erste Gittereinheit in eine erste Neigungsrichtung bezüglich einer Erstreckungsrichtung des ersten Gittermusters und einer Anordnungsrichtung des ersten Gittermusters überträgt.
Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen zweiten Beleuchtungsabschnitt, der eine zweite Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine zweite Gittereinheit aufweist, die das von der zweiten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in ein zweites Gittermusterlicht umwandelt, das ein zweites Gittermuster aufweist, wobei der zweite Beleuchtungsabschnitt das zweite Gittermusterlicht in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, auf das Messungsziel einstrahlt, wobei die Gitterübertragungseinheit gleichzeitig die erste Gittereinheit und die zweite Gittereinheit in eine Gitterübertragungsrichtung überträgt, und wobei die zweite Gittereinheit in einer zweiten Neigungsrichtung bezüglich einer Erstreckungsrichtung des zweiten Gittermusters und einer Anordnungsrichtung des zweiten Gittermusters übertragen wird.
Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form nach Anspruch 2, wobei sowohl die erste als auch die zweite Gittereinheit einen Neigungswinkelsteuerteil aufweisen, der jeweils einen Neigungswinkel der ersten und zweiten Neigungsrichtung steuert, und/oder wobei die erste und zweite Gittereinheit zur Steuerung des Neigungswinkels ersetzbar sind.
Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form nach Anspruch 2, wobei das erste Gittermuster der ersten Gittereinheit und das zweite Gittermuster der zweiten Gittereinheit eine Erstreckungsrichtung aufweisen, die, in Draufsicht betrachtet, einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zueinander ist, oder einer Richtung, die im Wesentlichen symmetrisch zueinander ist, entsprechen.
Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form nach Anspruch 2, wobei das erste Gittermusterlicht und das zweite Gittermusterlicht unmittelbar auf das Messungsziel eingestrahlt werden.
Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form nach Anspruch 2, wobei sich eine erste äquivalente Gitterübertragungsrichtung der ersten Gittereinheit und eine zweite äquivalente Gitterübertragungsrichtung der zweiten Gittereinheit von der Gitterübertragungsrichtung unterscheiden.
Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form nach Anspruch 2, wobei, wenn ein Winkel zwischen der Anordnungsrichtung des ersten Gittermusters und der Gitterübertragungsrichtung θ ist und eine Übertragungsdistanz der ersten Gitterübertragungseinheit d ist, eine äquivalente Gitterübertragungsdistanz d/tanθ ist.
Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form, aufweisend: einen ersten Beleuchtungsabschnitt, der eine erste Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine erste Gittereinheit aufweist, die das von der ersten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in ein erstes Gittermuster umwandelt, das ein erstes Gittermuster aufweist, wobei der erste Beleuchtungsabschnitt das erste Gittermusterlicht in einer ersten Richtung auf ein Messungsziel einstrahlt; einen zweiten Beleuchtungsabschnitt, der eine zweite Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine zweite Gittereinheit aufweist, die das von der zweiten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in ein zweites Gittermusterlicht umwandelt, das ein zweites Gittermuster aufweist, wobei der zweite Beleuchtungsabschnitt das zweite Gittermusterlicht in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, auf das Messungsziel einstrahlt; und eine Gitterübertragungseinheit, die gleichzeitig die erste Gittereinheit und die zweite Gittereinheit überträgt, die jeweils auf zwei Neigungsflächen angeordnet sind, so dass die Gitterübertragungseinheit auf den zwei Neigungsflächen bewegt wird, wobei die zwei Neigungsflächen derart zueinander benachbart sind, dass sie einen Rand einer N-winkligen Pyramide ausbilden.
Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form nach Anspruch 8, wobei sich die Gitterübertragungseinheit entlang des Randes bewegt, der von den zwei Neigungsflächen definiert wird, auf denen die erste Gittereinheit und die zweite Gittereinheit angeordnet sind.
Vorrichtung zur Prüfung einer Platte, aufweisend: eine Vielzahl von Beleuchtungsabschnitten, von denen jeder eine Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, eine Gittereinheit, die das von der ersten Lichtquelleneinheit erzeugte Licht in Gittermusterlicht umwandelt, und eine Projektionslinse, die das Gittermusterlicht projiziert, aufweist; einen Lichtwegumwandlungsabschnitt, der ein Messungsziel mit dem Gittermusterlicht versorgt, das durch die Projektionslinse strömt; eine Gitterübertragungseinheit, die die Gittereinheiten der Beleuchtungsabschnitte gleichzeitig eine vorbestimmte Anzahl von Malen überträgt; ein Bildfotografiermodul, das Bilder mittels der vom Messungsziel reflektierten Gittermusterlichter fotografiert; und einen Steuerabschnitt, der das Messungsziel mittels der vom Fotografiermodul fotografierten Bilder prüft, wobei die Gittereinheiten in einer gleichen Ebene angeordnet sind und gleichzeitig von der Gitterübertragungseinheit in die gleiche Ebene übertragen werden.
Vorrichtung zur Prüfung einer Platte nach Anspruch 10, wobei der Lichtwegumwandlungsabschnitt aufweist: eine Vielzahl erster Reflexionsspiegel, die das Gittermusterlicht reflektieren, das durch die Projektionslinse strömt; und eine Vielzahl zweiter Reflexionsspiegel, die das vom ersten Reflexionsspiegel reflektierte Gittermusterlicht reflektieren und das Messungsziel mit dem reflektierten Gittermusterlicht versorgen.
Vorrichtung zur Prüfung einer Platte nach Anspruch 11, wobei, wenn ein Winkel zwischen der Gitterebene und einer Referenzoberfläche der Projektionslinse als Gitterwinkel (θgrat) definiert wird, ein Winkel zwischen einer Normalen des ersten Reflexionsspiegels und der Gitterebene RP als erster Spiegelwinkel (θmir1) definiert wird, ein Winkel zwischen einer Normalen des zweiten Reflexionsspiegels und der Gitterebene als zweiter Spiegelwinkel (θmir2) definiert wird, und ein Winkel zwischen einfallendem Licht, das vom ersten und zweiten Reflexionsspiegel reflektiert wird und auf die Prüfplatte einfällt, und der Normalen der Gitterebene als Projektionswinkel (θproj) definiert wird, die Projektionslinse und der erste und zweite Reflexionsspiegel ein Verhältnis einer Gleichung „θmir1 – θmir2 = (θgrat + θproj)/2” aufweisen.
Vorrichtung zur Prüfung einer Platte nach Anspruch 10, wobei die Gitterübertragungseinheit gleichzeitig die Gittereinheiten in eine Richtung überträgt, die sich von Gittermusterrichtungen der Gittereinheiten unterscheidet.
Vorrichtung zur Prüfung einer Platte nach Anspruch 10, wobei die Referenzoberflächen der Projektionslinsen einen vorbestimmten Winkel bezüglich der Gitterebene ausbilden.
Verfahren zur Prüfung einer Platte, aufweisend: die gleichzeitige Übertragung von Gittereinheiten entlang einer gleichen Ebene um einen vorbestimmten Abstand in eine Gitterübertragungsrichtung, die sich von Gittermusterrichtungen der Gittereinheiten, die in der gleichen Ebene angeordnet sind, unterscheidet; Versorgung der Prüfplatte mit Gittermusterlicht, das durch die Gittereinheiten strömt, durch einen Lichtwegumwandlungsabschnitt; und Erhalt des von der Prüfplatte reflektierten Gittermusterlichts zum Fotografieren eines Bildes.