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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Autokollimationsvorrichtung, auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Positionsänderung eines Reflexionselementes mittels einer Autokollimationsvorrichtung und auf ein entsprechendes Computerprogramm.
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Autokollimationsfernrohre oder -messanordnungen bestehen in der Regel aus einer Lichtquelle, einer Marke (Fadenkreuz), einem Strahlteiler oder -würfel, einem Objektiv, einer Marke mit Okular oder Kamera. Der Strahlteiler, der meist als Amplitudenstrahlteiler oder Strahlteilerplatte, gelegentlich auch als geometrische Strahlteilung realisiert ist, trennt die ansonsten übereinanderliegenden Strahlwege zur Beleuchtung und Beobachtung.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Autokollimationsvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln einer Positionsänderung eines Reflexionselementes mittels einer Autokollimationsvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Es wird eine Autokollimationsvorrichtung mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
- zumindest einem optoelektronischen Modul mit zumindest einem Emissionselement zum Emittieren von Lichtstrahlen zum Anstrahlen eines Reflexionselementes und zumindest einem Detektionselement zum Detektieren eines vom Reflexionselement reflektierten Anteils der emittierten Lichtstrahlen, wobei das Emissionselement und das Detektionselement zu einer Pixelmatrix kombiniert sind;
- einem zwischen dem Modul und dem Reflexionselement angeordneten oder anordenbaren Kollimationselement zum Kollimieren der emittierten Lichtstrahlen und/oder des reflektierten Anteils; und
- einem Steuergerät mit Einheiten, die ausgebildet sind, um durch Ansteuern des Emissionselementes und/oder Auslesen des Detektionselementes eine Positionsänderung des Reflexionselementes zu ermitteln.
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Unter einer Autokollimationsvorrichtung kann beispielsweise ein Winkelmessgerät in Form eines Autokollimationsfernrohres oder einer sonstigen auf Autokollimation basierenden Messanordnung verstanden werden. Unter einem optoelektronischen Modul kann ein bidirektionales Sender-Empfänger-Array, beispielsweise in Form eines Mikrodisplays, verstanden werden. Das optoelektronische Modul kann sowohl als Display wie auch als Bildsensor fungieren. Unter einer Pixelmatrix kann eine in einzelne Felder oder Elemente unterteilte aktive Fläche des Moduls verstanden werden. Die Pixelmatrix kann beispielsweise zumindest zwei Emissionselemente zum Emittieren von Lichtstrahlen in zumindest zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen aufweisen. Die Pixelmatrix kann auch eine Mehrzahl von Emissions- oder Detektionselementen aufweisen. Beispielsweise kann die Pixelmatrix eine Mindestauflösung von 800 mal 600 Feldern oder Elementen aufweisen. Dadurch können Messungen in SVGA-Auflösungen durchgeführt werden. Unter einem Emissionselement kann beispielsweise eine Leucht- oder Laserdiode verstanden werden. Das Detektionselement kann beispielsweise als Fotodiode, als CCD- oder CMOS-Sensor oder als ein sonstiges lichtempfindliches elektronisches Bauelement ausgeführt sein. Unter einem Reflexionselement kann ein an einem Prüfling angeordnetes oder anordenbares spiegelndes Element zur Messung einer Winkeländerung des Prüflings verstanden werden. Unter einem Kollimationselement kann ein optisches Bauelement zur Parallelrichtung von Lichtstrahlen verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Kollimationselement um eine Sammellinse oder ein Fernrohrobjektiv handeln.
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Unter einem Steuergerät kann ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Unter einem Messparameter kann beispielsweise eine Helligkeit des Aussendeelements, eine Belichtungszeit des Detektionselementes oder eine zeitliche Ablaufsteuerung von Aussendeelement und Detektionselement verstanden werden. Dadurch wird eine Anpassung der Autokollimationsvorrichtung an unterschiedliche Messbedingungen ermöglicht.
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Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Autokollimator auf der Basis eines bidirektionalen Sender-Empfänger-Arrays ausgeführt werden kann, das sowohl als Lichtquelle wie auch als Lichtsensor fungiert. Dadurch, dass Sender und Empfänger in einer Ebene liegen, kann auf einen zusätzlichen Strahlteiler verzichtet werden, sodass der separate Bauraum für die getrennten Strahlengänge entfällt. Dies hat den Vorteil, dass der Autokollimator besonders einfach, kompakt und robust aufgebaut werden kann. Vorteilhaft ist, dass kein weiteres strahlteilendes Bauteil zwischen dem Emissionselement und dem Detektionselementverwendet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Detektionselement eine Durchgangsöffnung aufweisen. Das Emissionselement kann gegenüber der Durchgangsöffnung angeordnet sein, um die Lichtstrahlen durch die Durchgangsöffnung zu emittieren. Beispielsweise kann die Durchgangsöffnung mittig am Detektionselement angeordnet sein. Dadurch kann das Modul besonders kostengünstig bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Emissionselement mittig am Detektionselement angeordnet sein. Dadurch kann eine Fläche des Detektionselementes gleichmäßig um das Emissionselement herum verteilt werden.
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Je nach Ausführungsform kann das Emissionselement als Leuchtdiode oder Laserdiode oder als Kombination aus einer Leuchtdiode und einer Laserdiode ausgeführt sein. Dabei kann das Detektionselement als Fotodiode oder Lateraldiode oder als Kombination aus einer Fotodiode und einer Lateraldiode ausgeführt sein. Unter einer Lateraldiode kann eine großflächige, positionsempfindliche Fotodiode, auch position sensitive device oder kurz PSD genannt, verstanden werden. Dadurch kann das Modul besonders kostengünstig bereitgestellt werden.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Modul zumindest zwei Detektionselemente aufweist. Dabei kann das Emissionselement zwischen den zwei Detektionselementen angeordnet sein. Dadurch kann das Modul für eindimensionale Messungen eingesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Modul eine Mehrzahl von Detektionselementen aufweisen. Die Detektionselemente können um das Emissionselement herum verteilt angeordnet sein, um die Pixelmatrix mit zumindest drei Spalten und/oder Zeilen zu bilden. Dadurch kann die Auflösung des Moduls und somit die Genauigkeit einer mittels der Autokollimationsvorrichtung durchgeführten Positionsmessung erhöht werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Modul als OLED-Display ausgeführt ist. Dadurch können mit minimalem Energiebedarf kontrastreiche (monochromatische oder auch mehrfarbige) Bilder mit großem Farbraum erzeugt werden.
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Des Weiteren kann das Kollimationselement als Komponente eines Fernrohrobjektivs ausgeführt sein. Das Fernrohrobjektiv kann ausgebildet sein, um die Lichtstrahlen unter einem definierten Divergenzwinkel aus dem Fernrohrobjektiv austreten zu lassen. Insbesondere kann dabei der Divergenzwinkel über die Wahl eines Abstands zwischen dem Modul und dem Fernrohrobjektiv oder, zusätzlich oder alternativ, über das Einsetzen eines Vorsatzobjektivs einstellbar sein. Dadurch kann die Autokollimationsvorrichtung kostengünstig als Autokollimationsfernrohr realisiert werden.
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Die Autokollimationsvorrichtung kann das Reflexionselement aufweisen. Das Reflexionselement kann beispielsweise als planarer oder sphärischer Spiegel ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Reflexionselement an einem Prüfling angebracht oder anbringbar sein. Dadurch kann erreicht werden, dass die Lichtstrahlen nominal in sich selbst zurücklaufend reflektiert werden.
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Ist der Prüfling selbst optisch poliert, oder reflektiert seine Oberfläche zumindest einen hinreichenden Anteil das auftreffenden Licht regulär, so kann bei ebenen Oberflächen die Richtung der Oberflächennormalen bzw. bei sphärischen Oberflächen die Lage eines Krümmungsmittelpunktes in Bezug auf die optische Achse einer Ausführungsform der hier vorgestellten Vorrichtung detektiert werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft zudem ein Verfahren zum Ermitteln einer Positionsänderung eines Reflexionselementes mittels einer Autokollimationsvorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Ansteuern des Emissionselementes, um Lichtstrahlen entsprechend einem definierten Projektionsmuster zu emittieren;
- Auslesen des Detektionselementes, um ein Reflexionsmuster zu erhalten, das einen vom Reflexionselement reflektierten Anteil der emittierten Lichtstrahlen repräsentiert; und
- Auswerten des Reflexionsmusters unter Verwendung des Projektionsmusters, um die Positionsänderung zu ermitteln.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Autokollimationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung einer Autokollimationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls aus 3;
- 5 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 7 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Autokollimationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Autokollimationsvorrichtung 100, hier beispielhaft ein Autokollimationsfernrohr, umfasst ein bidirektionales optoelektronisches Modul 102, beispielsweise in Form eines OLED-Mikrodisplays, mit einer Pixelmatrix 104. Die Pixelmatrix 104 umfasst zumindest ein Emissionselement 106, beispielsweise eine Leucht- oder Laserdiode, zum Emittieren von Lichtstrahlen 108 und zumindest ein Detektionselement 110 zum Detektieren reflektierter Lichtstrahlen 112. Das Detektionselement 110 ist beispielsweise als Fotodiode oder als Matrix aus einer Mehrzahl von Fotodioden ausgeführt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Detektionselement 110 in Form zumindest einer großflächigen und somit positionsempfindlichen Fotodiode, auch Lateraldiode oder kurz PSD genannt, ausgeführt. Das Emissionselement 106 und das Detektionselement 110 repräsentieren je ein Element oder Feld einer aktiven Fläche der Pixelmatrix 104. Die emittierten Lichtstrahlen 108 sind mit durchgehenden Linien, die reflektierten Lichtstrahlen 112 mit gestrichelten Linien gekennzeichnet. Durch die Integration von Emissions- und Detektionselementen in ein und dieselbe Pixelmatrix kann ein zusätzlicher Strahlteiler entfallen.
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Bei den reflektierten Lichtstrahlen 112 handelt es sich um einen von einem außerhalb der Autokollimationsvorrichtung 100 angeordneten Reflexionselement 114 reflektierten Anteil der emittierten Lichtstrahlen 108. Beispielhaft ist das Reflexionselement 114 als planarer Spiegel ausgeführt. Alternativ ist das Reflexionselement 114 als sphärischer Spiegel ausgeführt. Das Reflexionselement 114 ist an einem hier nicht dargestellten Prüfling angebracht, um dessen Orientierung im Raum messen zu können.
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In einem Strahlengang zwischen dem Modul 102 und dem Reflexionselement 114 ist ein Kollimationselement 116 angeordnet, das als Autokollimationsfernrohr-Objektiv fungiert. Das Kollimationselement 116 ist ausgebildet, um in einer ersten Richtung, gekennzeichnet durch einen durchgehenden Pfeil, die vom Emissionselement 106 emittierten Lichtstrahlen 108 zu kollimieren und in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung, gekennzeichnet durch einen gestrichelten Pfeil, die vom Reflexionselement 114 reflektierten Lichtstrahlen 112 zu kollimieren und diese auf die Pixelmatrix 104 zu fokussieren. In 1 ist das Reflexionselement 114 relativ zur Autokollimationsvorrichtung 100 derart ausgerichtet, dass der Fokus auf dem Emissionselement 106 liegt. Je nach Ausrichtung des Reflexionselementes 114 kann der Fokus auch auf dem Detektionselement 110 liegen, wie es beispielsweise aus 4 ersichtlich ist.
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Die Autokollimationsvorrichtung 100 umfasst ferner ein mit dem Modul 102 gekoppeltes Steuergerät 118 zum Ansteuern des Emissionselementes 106 bzw. zum Auslesen des Detektionselementes 110. Mittels des Steuergeräts 118 ist es möglich, eine Positionsänderung des Reflexionselementes 114 bzw. des mit dem Reflexionselement 114 versehenen Prüflings zu ermitteln. Hierzu umfasst das Steuergerät 118 eine Ansteuereinheit 120 zum Ausgeben eines Ansteuersignals 122 zur Ansteuerung des Emissionselementes 106, etwa zum Projizieren eines bestimmten Projektionsmusters, sowie eine Ausleseeinheit 124, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Ansteuersignals 122, d. h. ansprechend auf das Ansteuern des Emissionselementes 106, das Detektionselement 110 auszulesen. Dabei empfängt die Ausleseeinheit 124 ein vom Detektionselement 110 bereitgestelltes und ein vom Reflexionselement reflektiertes Reflexionsmuster repräsentierendes Detektionssignal 126. Eine Auswerteeinheit 128 ist ausgebildet, um das Reflexionsmuster unter Verwendung des Detektionssignals 126 auszuwerten. Als Ergebnis der Auswertung gibt die Auswerteeinheit 128 einen die Positionsänderung des Reflexionselementes 114 repräsentierenden Positionswert 130 aus.
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Im Idealfall eines perfekt zur Autokollimationsvorrichtung 100 ausgerichteten Prüflings wird das gesendete Muster - exakt auf das Emissionselement 106 projiziert. Auf das oder die Detektionselement(e) könnte/n dann nur Restlicht fallen. Die Verteilung dieses Lichtes zwischen den Empfängerelementen wird zur Winkel- bzw. Lagemessung des Reflexionselementes verwendet.
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Die Autokollimationsvorrichtung kann aber auch so betrieben werden, daß die erwünschte Lage bzw. die Nulllage des Reflexionselementes dann erreicht ist, wenn ein kleiner Winkel zwischen dem gesendeten Muster und dem empfangenen Muster eingestellt ist. In diesem Fall laufen die Beleuchtungsstrahlen auf geringfügig unterschiedlichen als die reflektierten Strahlen. Die Intensität des Lichtes ist dabei höher als in der oben beschriebenen Variante der idealen Autokollimation.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Modul 102 um ein hochauflösendes miniaturisiertes Display, das durch eine hohe Pixeldichte in der Lage ist, hochaufgelöste virtuelle Bilder mit großem Blickwinkel zu erzeugen. Beispielsweise basiert das Modul 102 auf einer OLED-auf-Silizium-Technologie. Zur Detektion der reflektierten Lichtstrahlen 112 weist die Pixelmatrix 104 beispielsweise einen eingebetteten SVGA-Bildsensor aus einer Mehrzahl von Detektionselementen 110 auf.
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Das Modul 102 ist somit ausgebildet, um Bilder sowohl wiederzugeben als auch aufzunehmen. Die Pixelmatrix 104 ist beispielsweise durch Verschachtelung zweier Submatrizen realisiert: einer Displaymatrix mit einer Mehrzahl von Emissionselementen 106 und einer Bildsensormatrix mit einer Mehrzahl von Detektionselementen 110.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat das Modul 102 eine Auflösung von 800 mal 600 Pixeln, auch SVGA genannt. Das Modul 102 kann jedoch auch mit einer beliebigen anderen Pixelauflösung ausgeführt sein.
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Zur Konfiguration der Messparameter weist das Modul 102 eine geeignete Schnittstelle auf, über die mittels des Steuergeräts 118 beispielsweise die Helligkeit des Emissionselementes 106, die Belichtungszeit des Detektionselementes 110 oder eine zeitliche Ablaufsteuerung einstellbar ist. Je nach Ausführungsbeispiel sind das Emissionselement 106 und das Detektionselement 110 zeitlich versetzt oder parallel betreibbar.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise der Autokollimationsvorrichtung 100 am Ausführungsbeispiel des Autokollimationsfernrohres nochmals mit anderen Worten zusammengefasst. Das Autokollimationsfernrohr umfasst einen Kollimator, ein Fernrohr und optional ein Vorsatzobjektiv, wobei ein Fernrohrobjektiv gleichzeitig als Kollimatorobjektiv dient. Die in einer Kollimatorbrennebene stehende Pixelmatrix 104 mit der programmiert eingeschriebenen Messstruktur wird über das Fernrohrobjektiv ins Unendliche abgebildet und von dem hinter dem Fernrohrobjektiv angeordneten, beispielsweise senkrecht zur Objektivachse stehenden Reflexionselement 114 in Form eines Plan- oder Kugelspiegels in die Fernrohrbrennebene projiziert, die identisch mit der Kollimatorbrennebene ist, in der die Messstruktur erzeugt wurde. Bei einem einfachen Fadenkreuz als Messstruktur, dessen Kreuzungsmittelpunkt auf der optischen Achse des Objektivs liegt, entsteht die Abbildung des Kreuzmittelpunktes in der Fernrohrbrennebene ebenfalls auf der optischen Achse. Für diesen Idealfall ist es vorteilhaft, wenn das Fadenkreuz nicht exakt auf der optischen Achse angeordnet ist. Wird das Reflexionselement 114 verkippt, so wird der Verkippungswinkel als eine Verschiebung des Abbilds der Messstruktur wirksam, d. h., deren Mittelpunkt wandert mit zunehmender Verkippung. Das Autokollimationsfernrohr eignet sich damit zur Winkelmessung und Justierung optischer Flächen in einem optischen System.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Autokollimationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu 1 ist die Autokollimationsvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einer Vorsatzoptik 200 zur Messung auf einem sphärischen Spiegel oder Reflektor oder einer sphärischen Linsenoberfläche als Reflexionselement 114 ausgeführt. Die Vorsatzoptik 200 ist zwischen dem Kollimationselement 116 und dem Reflexionselement 114 angeordnet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist ein Basisschema, bei dem das Modul 102 einen Einzelsender in Form eines einzelnen Emissionselementes 106 aufweist, etwa einer Leucht- oder Laserdiode, wobei eine optische Achse 300 des hier sphärischen Reflexionselementes 114 auf das Emissionselement 106 zentriert ist. Das Emissionselement 106 liegt somit im Krümmungsmittelpunkt des Reflexionselementes 114, sodass die emittierten und reflektierten Lichtstrahlen hin und zurück auf dem gleichen Lichtweg liegen. Der Lichtweg ist mit zwei Doppelpfeilen angedeutet.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Emissionselement 106 mittig am Detektionselement 110 angeordnet. Das Detektionselement 110 ist dabei als flächiger Empfänger in Form einer Pixelmatrix oder einer positionsempfindlichen Fotodiode ausgeführt.
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Die in 3 gezeigte Kombination aus Emissionselement 106 und Detektionselement 110 repräsentiert beispielsweise ein einzelnes Pixel der Pixelmatrix des Moduls 102. Die Pixelmatrix kann auch eine Mehrzahl solcher Pixel aufweisen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls 102 aus 3. Im Unterschied zu 3 ist in 4 ein Basisschema gezeigt, bei dem der Sender in Form des Emissionselementes 106 nicht im Krümmungsmittelpunkt des Reflexionselementes 114 liegt. Durch diese dezentrierte Anordnung entsteht das Bild des Sendemusters leicht versetzt zum Sender. Die Bildverschiebung ist durch einen dicken Pfeil angedeutet. Die gezielte Änderung der Zentrierung erfolgt beispielsweise durch Kippen oder laterales Schieben des Reflexionselementes 114, angedeutet durch einen gekrümmten Pfeil, oder durch laterales Verschieben des Senders.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist eine minimale Sender-Empfänger-Kombination aus einer kleinen punktförmigen Lichtquelle, etwa einer Leuchtdiode, besser einer Laserdiode, als Emissionselement 106 und einer positionsempfindlichen Fotodiode als Detektionselement 110. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Detektionselement 110 eine zentrale Durchgangsöffnung 500 auf. Das Emissionselement 106 ist gegenüber der Durchgangsöffnung 500 angeordnet, um die Lichtstrahlen durch die Durchgangsöffnung 500 zu emittieren. Ähnlich wie in 4 liegt der Sender nicht im Krümmungsmittelpunkt des Reflexionselementes, sodass ein Bild 502 der Lichtquelle leicht versetzt zum Emissionselement 106 entsteht.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist eine minimale Sender-Empfänger-Kombination mit einem Emissionselement 106 in Form einer kleinen, flächigen Leucht- oder Laserdiode und zwei Detektionselementen 110 in Form je einer Fotodiode. Das Emissionselement 106 ist dabei zwischen den beiden Detektionselementen 110 angeordnet. Durch eine derartige Anordnung wird eine 1-D-Messung ermöglicht.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Moduls 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist eine Sender-Empfänger-Kombination aus einer Leucht- oder Laserdiode als Emissionselement 106 und acht Fotodioden als Detektionselemente 110. Das Emissionselement 106 und die Detektionselemente 110 sind in Form einer dreireihigen und dreispaltigen Matrix angeordnet. Dabei ist das Emissionselement 106 mittig in der Matrix angeordnet. Somit ist das Emissionselement 106 an allen Seiten von den Detektionselementen 110 umgeben. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, eine 2-D-Messung durchzuführen.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 800 zum Ermitteln einer Positionsänderung eines Reflexionselementes kann beispielsweise mittels des vorangehend anhand von 1 beschriebenen Steuergeräts ausgeführt werden. Dabei erfolgt in einem ersten Schritt 810 das Ansteuern eines oder mehrerer Emissionselemente, um ein definiertes Projektionsmuster zu emittieren. In einem zweiten Schritt 820 erfolgt ansprechend auf das Ansteuern das Auslesen eines oder mehrerer Detektionselemente, um ein Reflexionsmuster zu erhalten, das einen vom Reflexionselement reflektierten Anteil des emittierten Projektionsmusters repräsentiert. In einem dritten Schritt 830 wird das Reflexionsmuster unter Verwendung des Projektionsmusters ausgewertet, um die Positionsänderung des Reflexionselementes bzw. des das Reflexionselement aufweisenden Prüflings zu ermitteln.
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Nachfolgend wird ein Messablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Erstens wird das Projektionsmuster gewählt bzw. berechnet. Das Positionsmuster wird beispielsweise als Punkt(e), Kreis(e), Kreuz oder stochastisches Muster erzeugt.
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Zweitens wird das Projektionsmuster an eine Sendermatrix des Moduls übermittelt. Unter einer Sendermatrix ist eine Anordnung aus einer Mehrzahl von Emissionselementen zu verstehen.
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Drittens wird eine AKF-Messung durchgeführt. Der Prüfling wird positioniert.
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Viertens wird eine Empfängermatrix ausgelesen, um das Reflexionsmuster zu erhalten. Unter einer Empfängermatrix ist eine Anordnung aus einer Mehrzahl von Detektionselementen zu verstehen, wobei die Sendermatrix und die Empfängermatrix zur Pixelmatrix kombiniert sind.
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Fünftens erfolgt die rechnerische Auswertung des Reflexionsmusters.
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Je nach Ergebnis der Auswertung wird sechstens das Projektionsmuster neu berechnet bzw. auf der Sendermatrix verschoben. Messung und Auswertung werden iteriert.
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Siebtens wird das Ergebnis der Iteration ausgegeben. Das Ergebnis kann beispielsweise als Feedback zu Justageprozessen genutzt werden, um den Prüfling exakt in eine vorgegebene Position zu bewegen.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
