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Die Erfindung betrifft ein MTF-Prüfgerät, umfassend: einen Probenhalter zum Aufnehmen mindestens eines Prüfobjekts, wobei das Prüfobjekt mindestens eine Linse umfasst, eine Mehrzahl teleskopischer Kameras, welche jeweils an einer festen, vorgegebenen Position an einem Kamerahalter, welcher eine starre Struktur ist, so montiert sind, dass die teleskopischen Kameras ein durch die mindestens eine Linse eines einzelnen Prüfobjekts projiziertes Bild aufnehmen, und eine Verarbeitungseinheit, welche über mindestens eine Datenleitung mit den teleskopischen Kameras gekoppelt ist, wobei die teleskopischen Kameras dazu eingerichtet sind, Bilddaten über die Datenleitung an die Verarbeitungseinheit zu senden, und die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, Bilddaten von jeder teleskopischen Kamera zu empfangen und eine Mehrzahl von MTF-Messungen dadurch durchzuführen, dass sie aus den durch die teleskopische Kamera aufgenommenen Bilddaten einen MTF-Messdatensatz für jede teleskopische Kamera berechnet, wobei die teleskopische Kamera an dem Kamerahalter so montiert sind, dass jede teleskopische Kamera Bilddaten erfasst, welche zu einer MTF-Messung an einer anderen Feldposition führen. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieses MTF-Prüfgeräts.
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Die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) ist ein Parameter, um die Qualität eines optischen Systems direkt und quantitativ anzugeben. MTF-Messungen werden häufig bei der Qualitätskontrolle zur Charakterisierung von abbildenden Optiken eingesetzt. Mit dem Einzug von Bildgebungsanwendungen in Märkten mit hohen Stückzahlen, wie beispielsweise in Mobiltelefonen oder in Automobilanwendungen, wurden MTF-Prüfungen in hohen Stückzahlen zu einem Standard in der Massenproduktion.
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Ein MTF-Prüfgerät für MTF-Prüfungen in hohen Stückzahlen ist zum Beispiel aus
US 2017/0048517 A1 bekannt. Das MTF-Prüfgerät ist in der Lage, einen mit mehreren Prüfobjekten beladenen Träger zu messen. Messungen werden gleichzeitig durchgeführt, indem mehrerer Teleskope oder Kollimatoren verwendet werden, welche parallel verschoben werden, während jeder Kollimator oder jedes Teleskop gedreht wird und ein Bild einer Prüfstruktur für die entsprechende Prüflinse liefert. Die mechanische Anordnung, welche die Teleskope oder Kollimatoren hält, ermöglicht eine Parallelbewegung der Kollimatoren und Teleskope, wobei jeder Kollimator oder jedes Teleskop um den Mittelpunkt der jeweiligen Prüflinse gedreht wird. Durch Bestrahlen der Linse von mehreren Punkten aus, um den Linsenmittelpunkt herum, können MTF-Werte gemessen werden, welche verschiedene Punkte in dem Sichtfeld charakterisieren.
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Ein anderes Messprinzip beruht darauf, mehrere stationäre teleskopische Kameras unter verschiedenen Winkeln in Bezug auf die Prüflinse oder das Prüfobjekt zu montieren. Die Prüfung wird einzeln nacheinander durchgeführt, bei einem solchen Verfahren wird jedes Prüfobjekt (DUT) in die Prüfposition verschoben, geprüft, aus der Position verschoben und anschließend wird das nächste DUT in die Prüfposition verschoben. Ein MTF-Prüfgerät, welches auf diesem Messprinzip beruht, ist zum Beispiel das durch die Trioptics GmbH bereitgestellte Gerät ImageMaster® Pro.
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Das ImageMaster® Pro MTF-Prüfgerät umfasst eine Mehrzahl teleskopischer Kameras, welche jeweils an einer festen, vorgegebenen Position montiert sind. Dies wird durch Verwendung eines kuppelförmigen Kamerahalters erreicht. Die Kameras sind an einer Innenseite der Kuppel angeordnet und blicken auf den Krümmungsmittelpunkt der Kuppel. Die teleskopischen Kameras sind auf ein einzelnes Prüfobjekt gerichtet. Ein auf einem x-y-Verfahrtisch platzierter Probenhalter trägt die Prüfobjekte (DUT). Der Probenhalter bewegt nacheinander ein DUT nach dem anderen in eine Testposition, in welcher die teleskopischen Kameras ein durch die mindestens eine Linse des Prüfobjekts projiziertes Bild erfassen. Die MTF verschiedener Feldpositionen des DUT kann parallel charakterisiert werden, weil die Kameras in verschiedenen Positionen und Orientierungen montiert sind.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein MTF-Prüfgerät und eine Verwendung des MTF-Prüfgeräts anzugeben, wobei das MTF-Prüfgerät eine Mehrzahl stationärer teleskopischer Kameras umfassen soll, welche jeweils an einer festen Position zum Charakterisieren verschiedener Punkte im Sichtfeld eines Prüfobjekts montiert sind, wobei das MTF-Prüfgerät servicefreundlicher sein soll.
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Die Aufgabe wird durch ein MTF-Prüfgerät gelöst, umfassend:
- - einen Probenhalter zum Aufnehmen mindestens eines Prüfobjekts, wobei das Prüfobjekt mindestens eine Linse umfasst,
- - eine Mehrzahl teleskopischer Kameras, welche jeweils an einer festen, vorgegebenen Position an einem Kamerahalter, welcher eine starre Struktur ist, so montiert sind, dass die teleskopischen Kameras ein durch die mindestens eine Linse eines einzelnen Prüfobjekts projiziertes Bild aufnehmen,
- - eine Verarbeitungseinheit, welche über mindestens eine Datenleitung mit den teleskopischen Kameras gekoppelt ist, wobei die teleskopischen Kameras dazu eingerichtet sind, Bilddaten über die Datenleitung an die Verarbeitungseinheit zu senden, und die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, Bilddaten von jeder teleskopischen Kamera zu empfangen und eine Mehrzahl von MTF-Messungen durchzuführen, indem sie aus den durch die teleskopische Kamera aufgenommenen Bilddaten einen MTF-Messdatensatz für jede teleskopische Kamera berechnet,
- - wobei die teleskopischen Kameras an dem Kamerahalter so montiert sind, dass jede teleskopische Kamera Bilddaten erfasst, welche zu einer MTF-Messung an einer anderen Feldposition führen.
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Das MTF-Prüfgerät ist dadurch fortgebildet, dass der Kamerahalter eine Haltestruktur und mindestens zwei Halterungen umfasst, welche längliche Elemente sind, welche sich zwischen einem ersten Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt erstrecken, wobei die Endabschnitte lösbar an der Haltestruktur montiert sind und wobei mindestens zwei teleskopische Kameras an jeder Halterung montiert sind und die Halterungen von der Haltestruktur einzeln abnehmbar sind.
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Vorteilhaft weist der Kamerahalter eine modulare Konstruktion auf. Das Modul umfasst die mindestens zwei Kameras, welche an jeder Halterung montiert sind, und die Halterung, an welcher die Kameras montiert sind, selbst. Die Module des Kamerahalters können leicht ausgetauscht werden, was ein schnelles Instandsetzen des MTF-Messgeräts ermöglicht. Darüber hinaus können die Module unabhängig voneinander ausgetauscht werden. Dies ist ein weiterer bedeutender Vorteil. Diese technischen Aspekte machen das MTF-Messgerät sehr wartungsfreundlich.
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Im Kontext dieser Beschreibung soll eine Bezugnahme auf eine „Kamera“ stets als eine Bezugnahme auf eine „teleskopische Kamera“ bedeuten, auch ohne, dass ausdrücklich erwähnt ist, dass die Kamera eine teleskopische Kamera ist.
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Diese Vorteile können bei Betrachtung der folgenden Situation leicht nachvollzogen werden. Falls ein Fehler an einer der Kameras des MTF-Prüfgeräts entdeckt wird, kann ein Wartungstechniker die Halterung austauschen, welche diese Kamera zusammen mit all den anderen Kameras, welche an der Halterung montiert sind, umfasst. Mit anderen Worten tauscht der Wartungstechniker ein Modul des Kamerahalters aus. Das MTF-Prüfgerät ist nach sehr kurzen Ausfallzeit wieder betriebsbereit. Dies erhöht die Verfügbarkeit oder die verfügbare Betriebszeit des MTF-Prüfgeräts, was von erheblichem wirtschaftlichem Vorteil ist. Das Modul, welches von dem MTF-Prüfgerät abgebaut wird, kann anschließend instandgesetzt werden. Eine Instandsetzung der Kamera, zum Beispiel ein Austausch einer Kamera, kann leichter durchgeführt werden, wenn die Arbeiten an einem einzelnen Modulerfolgen. Darüber hinaus können diese Instandsetzungsarbeiten durchgeführt werden, während das MTF-Prüfgerät bereits wieder in Betrieb ist. Wenn die Kameras an der Halterung ausgetauscht werden und zusammen mit der Halterung ein Modul bilden, können außerdem die Kameras an der Halterung vorjustiert werden. Mit anderen Worten kann auf die erforderliche Zeit zur Justierung der Kameras vor Ort, das heißt an ihrem Platz, an welchem sie innerhalb des MTF-Prüfgeräts betrieben werden, verzichtet werden, zumindest kann die erforderliche Zeit erheblich reduziert werden. Ein Austausch der Module kann selbst durch weniger erfahrene Bedienpersonen oder Wartungstechniker leicht durchgeführt werden. Vorteilhafterweise weist das MTF-Prüfgerät somit eine verbesserte Verfügbarkeit (wie eine erhöhte verfügbare Betriebszeit) mit minimaler erforderlicher Instandsetzung auf.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das MTF-Prüfgerät ferner dadurch fortgebildet, dass sich jede Halterung in einer Längsrichtung zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt erstreckt und die Halterungen so an der Haltestruktur montiert sind, dass die Längsrichtungen der Halterungen parallel zueinander verlaufen.
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Die parallele Anordnung der Halterungen verbessert die Servicefreundlichkeit des MTF-Prüfgeräts noch weiter. Die Module können schnell und leicht ausgetauscht werden, wenn die Halterungen der Module parallel zueinander angeordnet sind. Die Module sind leicht zugänglich. Instandsetzungsarbeiten können selbst durch eine unerfahrene Bedienperson oder einen unerfahrenen Wartungstechniker schnell und leicht durchgeführt werden.
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Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das MTF-Prüfgerät weiter dadurch fortgebildet, dass die Haltestruktur ein erstes Seitenelement und ein zweites Seitenelement umfasst, wobei die Seitenelemente einander gegenüberliegende Querseiten der Haltestruktur bilden und die ersten Endabschnitte der Halterungen an dem ersten Seitenelement montiert sind und die zweiten Endabschnitte der Halterungen an dem zweiten Seitenelement montiert sind.
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Eine Haltestruktur, welche das erste und zweite Seitenelement und Halterungen aufweist, welche den Abstand zwischen den beiden Seitenelementen überbrücken, ist mechanisch sehr stabil, leicht instandzusetzen und wirtschaftlich zu produzieren. So kann eine Haltestruktur bereitgestellt werden, welche zuverlässig und zum präzisen Halten einer Mehrzahl von Kameras geeignet ist.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das MTF-Prüfgerät ferner dadurch fortgebildet, dass die Halterungen einen gekrümmten Mittelabschnitt umfassen, welcher sich zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweite Endabschnitt erstreckt, und die mindestens zwei Kameras in dem Mittelabschnitt montiert sind.
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Ein gekrümmter Mittelabschnitt der Halterungen vereinfacht die Justierung der Kameras, welche an dieser Halterung montiert sind. Die Kameras werden justiert, um auf ein einzelnes Prüfobjekt zu zeigen bzw. zu blicken. Dazu ist es erforderlich, dass die optischen Achsen sternförmig justiert sind. Sollen die Kameras darüber hinaus zumindest annähernd den gleichen Abstand zu dem Prüfobjekt aufweisen, besteht die einfachste Art und Weise, eine solche Anordnung zu erreichen darin, die Kameras an einem gekrümmten Halter zu platzieren. Der Krümmungsmittelpunkt dieses gekrümmten Halters ist vorteilhaft zumindest annähernd die Position des Prüfobjekts. In Hinblick auf diese Überlegung ist eine einen gekrümmten Mittelabschnitt zum Halten der Kameras umfassende Halterung besonders geeignet.
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Das MTF-Prüfgerät kann ferner dadurch fortgebildet sein, dass der gekrümmte Abschnitt der Halterungen zumindest abschnittsweise kreissegmentbogenförmig gekrümmt ist, wobei insbesondere ein Mittelpunkt des Kreises zwischen dem Kamerahalter und dem Probenhalter angeordnet ist, ferner insbesondere der Mittelpunkt des Kreises in einer Ebene des Probenhalters angeordnet ist.
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Der Mittelpunkt des Kreises ist vorteilhafterweise in einer Ebene angeordnet, in welcher der Probenhalter das optische System, zum Beispiel die Linse des Prüfobjekts, hält. Die Halterung mit einem gekrümmten Mittelabschnitt ist besonders geeignet zum leichten und präzisen Halten der Kameras, in der erforderlichen Art und Weise.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Querschnitt der Halterungen in dem ersten Endabschnitt und/oder dem zweiten Endabschnitt größer im Vergleich zu einem weiteren Querschnitt in dem Mittelabschnitt
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Die Kameras erzeugen zwangsläufig Abwärme. Aus diesem Grund dienen die Halterungen, welche zu der Kamerahaltestruktur gehören, auch als Wärmebrücken zum Abführen der Abwärme von den Kameras weg. Dies kann sehr effizient unter Verwendung von Halterungen mit einem größeren Querschnitt in den Endabschnitten als in dem Mittelabschnitt erfüllt werden. Diese Art von Halterung leitet die Abwärme effizient in die Seitenelemente ab, da die Wärmeleitfähigkeit der Halterungen in den Endabschnitten größer ist im Vergleich zu dem Mittelabschnitt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das MTF-Prüfgerät ferner dadurch fortgebildet, dass die Halterungen flache Elemente sind und sich jede Halterung in einer Halterungsebene erstreckt, wobei die mindestens zwei Halterungen so angeordnet sind, dass sich die Halterungsebenen der mindestens zwei Halterungen entlang einer Halterungsebenenschnittgeraden schneiden, wobei insbesondere die Halterungsebenenschnittgerade zwischen dem Kamerahalter und dem Probenhalter angeordnet ist, ferner insbesondere die Halterungsebenenschnittgerade in einer Ebene des Probenhalters angeordnet ist.
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Es wurde weiter oben erläutert, dass die Kameras justiert werden, um auf ein einzelnes Prüfobjekt zu zeigen bzw. zu blicken. Dies gilt nicht nur für die Kameras, welche in einem Modul, das heißt an einer Halterung, montiert sind. Diese Regel für die Justage der Kameras gilt auch für die Kameras, welche an verschiedenen Halterungen, das heißt in verschiedenen Modulen, montiert sind. Um die Module untereinander austauschbar zu halten, ist das gesamte Modul, das heißt die Halterung, geneigt, um die Kameras dieser Halterung auf das einzelne Prüfobjekt zu justieren. Dies kann sehr leicht und effizient durch Justieren der Halterungsebenen der einzelnen Halterungen erreicht werden, wie es oben erwähnt ist.
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Diese Ausführungsform ist sehr vorteilhaft, weil sämtliche Module des Kamerahalters gleichartig ausgestaltet werden können. Falls es notwendig ist, ein Modul auszutauschen, kann der Austausch unabhängig von der speziellen Montageposition der Halterung durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann es ausreichend sein, nur ein einziges Modul als Ersatzteil vorrätig zu haben, da dieses Modul an einer beliebigen Position des Kamerahalters platziert werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Halterungen flache Elemente, welche jeweils zwei große Flächen aufweisen, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Kameras dadurch an der Halterung montiert sind, dass ein Kameragehäuse jeder Kamera direkt an einer der beiden großen Flächen der Halterung montiert ist.
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Effiziente Wärmeableitung der Abwärme kann durch eine Montage des Kameragehäuses direkt an den Halterungen erzielt werden. Je größer die Kontaktfläche zwischen der Kamera und der Halterung ist, desto effizienter kann die Abwärme von der Kamera in die Halterung abgeleitet werden. Aus diesem Grund ist es von erheblichem Vorteil, das Kameragehäuse direkt an einer der beiden großen Flächen der Halterung zu montieren.
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Die Ableitung von Abwärme kann ferner dadurch verbessert werden, dass die Haltestruktur und/oder mindestens eine der Halterungen eine Wärmesenke, insbesondere Kühlrippen, umfasst.
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Indem die Haltestruktur, das heißt die Seitenelemente und/oder die Halterungen mit Wärmesenken versehen werden, kann die von den Kameras produzierte Abwärme effizient in die Umgebung abgeleitet werden. Es ist auch möglich, geeignete Wärmesenken nur an den Seitenelementen oder nur an den Halterungen vorzusehen. Andere Wärmesenken als Kühlrippen, zum Beispiel ein Flüssigkeitskühlsystem oder dergleichen, fallen ebenfalls in den Umfang der Ausführungsform.
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Das MTF-Prüfgerät kann ferner dadurch verbessert sein, dass zusätzliche geeignete Kühlmittel vorgesehen sind, um einen Wärmestau oder erhebliche thermische Konvektionsluftströmung innerhalb des Gehäuses des MTF-Prüfgeräts zu verhindern. Eine thermische Konvektionsluftströmung kann ein Flimmern in den erfassten Bildern hervorrufen und kann so die Genauigkeit der Messung vermindern. Eine effiziente Wärmeableitung und Minimierung der thermischen Konvektion im Strahlengang kann zum Beispiel erreicht werden, indem das Gehäuse des MTF-Prüfgeräts mit Gebläsen versehen wird, welche eine das Gehäuse an einer Oberseite verlassende erzwungene aufwärts gerichtete Luftströmung produzieren.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bilden eine Halterung zusammen mit den daran montierten teleskopischen Kameras das Kameramodul und sämtliche Kameramodule in dem MTF-Prüfgerät sind gleichartig ausgestaltet. Dies ermöglicht einen leichten Austausch der Module mit minimalen Lagerkosten für Austauschteile. In erster Näherung ist es ausreichend, nur ein einziges Modul als Ersatzteil auf Lager zu halten, weil unabhängig von der Frage, welches spezielle Modul einen Fehler zeigt, dieses Ersatzteilmodul für dessen Austausch geeignet sein wird.
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Da die Ausgestaltung des Kamerahalters eine effiziente Abfuhr von Abwärme ermöglicht, können die Dichte der Kameras und die Gesamtzahl an Kameras, welche in dem MTF-Prüfgerät eingesetzt sind, erhöht werden. Eine hohe Packungsdichte kann erreicht werden, wenn die Kameras in einem quadratischen Muster montiert sind. Die Packungsdichte kann noch verbessert werden, wenn die Kameras in einem sechseckigen Muster montiert sind. Das quadratische Muster und/oder das sechseckige Muster kann jeweils zumindest annähernd quadratisch und sechseckig ausgestaltet sein. Rein mathematisch stellt das sechseckige Muster diejenige Anordnung dar, welche eine maximale Kameradichte ermöglicht. Je mehr Kameras in dem MTF-Prüfgerät angeordnet werden können, umso genauer kann das Prüfobjekt charakterisiert werden.
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Die Aufgabe wird ferner durch die Verwendung des MTF-Prüfgeräts gemäß einer oder mehreren der oben genannten Ausführungsformen zum Durchführen einer Mehrzahl von MTF-Messungen an verschiedenen Feldpositionen des Prüfobjekts mit mindestens einem Objektiv gelöst.
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Gleiche oder gleichartige Vorteile, welche in Bezug auf das MTF-Prüfgerät genannt worden sind, treffen auch auf die Verwendung des MTF-Prüfgeräts zu.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden aus der Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der Erfindung zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Ausführungsformen gemäß der Erfindung können einzelne Ausgestaltungen oder eine Kombination mehrerer Ausgestaltungen verwirklichen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens beschrieben, wobei bezüglich der Offenlegung aller im Text nicht näher erläuterten Einzelheiten gemäß der Erfindung ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird.
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Die Zeichnungen zeigen in:
- 1 eine schematische Darstellung, welche das Messprinzip des MTF-Prüfgeräts veranschaulicht,
- 2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung, welche eine Ansicht auf einen Kamerahalter des MTF-Prüfgeräts zeigt,
- 3 eine andere vereinfachte perspektivische Darstellung, welche eine Seitenansicht auf den Kamerahalter zeigt,
- 4 eine weitere vereinfachte perspektivische Darstellung, welche eine andere Seitenansicht auf den Kamerahalter zeigt, wobei die Blickrichtung im Vergleich zu jener in 3 um 90° verschieden ist,
- 5 eine vereinfachte perspektivische Darstellung, welche eine Draufsicht auf den Kamerahalter zeigt, und
- 6 eine andere vereinfachte perspektivische Darstellung, welche eine Ansicht auf ein einzelnes Modul des Kamerahalters zeigt, welcher eine Mehrzahl von teleskopischen Kameras umfasst, welche an einer Halterung montiert sind.
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In den Zeichnungen sind gleiche oder gleichartige Elemente oder jeweils entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
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1 ist eine schematische Darstellung, welche das Messprinzip des MTF-Prüfgeräts 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, Das MTF-Prüfgerät 2 umfasst einen Probenhalter 4 zur Aufnahme einer Mehrzahl von Prüfobjekten 6. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnungen ist nur ein Prüfobjekt 6 mit einer Bezugsziffer versehen. Der Probenhalter 4 ist ein hochwertiger Träger zur Aufnahme der Prüfobjekte 6. Er ist dazu eingerichtet, um ein unerwünschtes Kippen der Proben, wie es für zwei Proben beispielhaft angedeutet ist, zu unterbinden. Lediglich aus Gründen der Deutlichkeit sind die Kippwinkel übertrieben dargstellt.
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Der Probenhalter 4 ist in der Lage, eine translatorische Bewegung in einer x-y-Ebene durchzuführen, welche durch die gekreuzten Pfeile veranschaulicht ist. Die Bewegung des Probenhalters 4 platziert jeweils ein Prüfobjekt 6 an einer Position für eine Prüfung. Sie ändert die Position zu einem anderen zu prüfenden Objekt 6, nachdem die MTF-Prüfung für das erste Prüfobjekt 6 abgeschlossen ist. Mit anderen Worten dient das MTF-Prüfgerät 2 der aufeinanderfolgenden, sukzessiven Prüfung der Prüfobjekte 6, das heißt es wird jeweils ein einzelnes Objekt 6 charakterisiert.
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Das MTF-Prüfgerät 2 umfasst eine erste teleskopische Kamera 8.1, welche der Durchführung einer on-axis MTF-Messung dient. Darüber hinaus umfasst das MTF-Prüfgerät 2 eine zweite und dritte Teleskopkamera 8.2, 8.3, welche der Durchführung von off-axis MTF-Messungen dienen. Die teleskopischen Kameras 8.1 ...8.3 werden im Allgemeinen mit Bezugsziffer 8 bezeichnet. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung sollte eine Bezugnahme auf eine „Kamera“ immer als Bezugnahme auf eine „teleskopische Kamera“ verstanden werden, auch ohne dass ausdrücklich erwähnt ist, dass die Kamera eine teleskopische Kamera ist. Die Kameras 8.1...8.3 empfangen ein durch ein Prüfobjekt 6 projiziertes Bild. Das Prüfobjekt 6 umfasst ein optisches System mit mindestens einer Linse 10. Nur zur Vereinfachung der Zeichnungen weisen die dargestellten Prüfobjekte 6 eine einzige Linse 10 auf. Da die Kameras 8.1...8.3 an verschiedenen Positionen montiert sind, sind sie in der Lage, Bilddaten zu erfassen, welche zu einer MTF-Messung führen, in welcher verschiedene Feldpositionen des optischen Systems, zum Beispiel der Linse 10 des Prüfobjekts 6, charakterisiert werden. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung kann eine Bezugnahme auf die Linse 10 auch als eine Bezugnahme auf ein optisches System angesehen werden.
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Die teleskopischen Kameras 8 sind über geeignete Datenleitungen 14 mit einer Verarbeitungseinheit 12 gekoppelt. Die Verarbeitungseinheit 12 gehört auch zu dem MTF-Prüfgerät 2. Die teleskopischen Kameras 8 sind dazu eingerichtet, Bilddaten über die Datenleitungen 14 an die Verarbeitungseinheit 12 zu senden. Zum Erfassen von Bilddaten umfassen die teleskopischen Kameras 8 einen Bildsensor 16 und eine teleskopische Abbildungsoptik 18. Die Verarbeitungseinheit ist dazu eingerichtet, um die erfassten Bilddaten von jeder teleskopischen Kamera 8 zu empfangen und eine Mehrzahl von MTF-Messungen durchzuführen, indem sie aus den durch die teleskopischen Kameras 8 aufgenommenen Bilddaten einen MTF-Messdatensatz für jede Teleskopkamera 8 berechnet.
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Die Bilddaten, welche erfasst werden, werden durch Beleuchten der mindestens einen Linse 10 des Prüfobjekts 6 mit dem Gitternetzbild erzeugt, welches in einer Fokusebene 20 der Linse 10 positioniert ist. Das Gitternetz wird entlang einer z-Achse bewegt, um eine Abtastung durch den Fokus hindurch durchzuführen.
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Das MTF-Prüfgerät 2 umfasst einen (nicht in 1 gezeigten) Kamerahalter 22, welcher die Mehrzahl von Kameras 8 hält. Das MTF-Prüfgerät 2 umfasst ferner ein Gehäuse 24. Die Verarbeitungseinheit 12 kann auch innerhalb des Gehäuses 24 angeordnet sein.
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2 ist eine vereinfachte perspektivische Darstellung, welche eine Ansicht auf einen Kamerahalter 22 des MTF-Prüfgeräts 2 zeigt. Der Kamerahalter 22 umfasst eine Haltestruktur 26, welche als ein erstes Seitenelement 28 und ein zweites Seitenelement 30, gemäß der dargestellten Ausführungsform, ausgestaltet ist. Die Seitenelemente 28, 30 bilden gegenüberliegende Querseiten der Haltestruktur 26. Darüber hinaus umfasst der Kamerahalter 22 eine Mehrzahl von Halterungen 32.1 ... 32.7, welche allgemein mit Bezugsziffer 32 bezeichnet werden. Die Halterungen 32 sind längliche Elemente, welche sich zwischen einem ersten Endabschnitt 34 und einem zweiten Endabschnitt 36 erstrecken. An den Endabschnitten 34, 36 sind die Halterungen 32 lösbar an der Haltestruktur 26, das heißt an den Seitenelementen 28, 30, montiert. Dies wird zum Beispiel durch Schrauben erreicht, welche in Durchgangslöchern in den Seitenelementen 28, 30 eingesetzt sind und welche in die Stirnfläche der jeweiligen Halterungen 32 geschraubt sind. Eine Mehrzahl von Kameras 8 ist an jeder Halterung 32 montiert. Die Halterungen 32 sind einzeln von der Haltestruktur 26 abnehmbar. Dies bedeutet, dass die Halterungen 32 einzeln montiert und demontiert werden können. Es ist nicht notwendig, eine oder mehrere zusätzliche Halterungen 32 zu demontieren, falls zum Beispiel die benachbarte Halterung 32 ausgetauscht wird. Dadurch ist der Kamerahalter 22 leicht instand zu setzen.
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3 ist eine andere vereinfachte perspektivische Darstellung, welche eine Seitenansicht auf den Kamerahalter 22 zeigt. Jede Halterung 32 umfasst einen gekrümmten Mittelabschnitt 38, welcher sich zwischen dem ersten Endabschnitt 34 und dem zweiten Endabschnitt 36 erstreckt. Die Endabschnitte 34, 36 sind durch gestrichelte Linien in 3 angedeutet. Die Endabschnitte 34, 36 erstrecken sich zum Beispiel zwischen 1 % bis 10 %, insbesondere ungefähr 5 %, entlang der Gesamtlänge der Halterung 32, welche zwischen den Stirnseiten der jeweiligen Halterung 32 gemessen wird.
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Insbesondere ist der gekrümmte Mittelabschnitt 38 der Halterungen 32 zumindest abschnittsweise kreissegmentbogenförmig gekrümmt. Die Halterung 32 ist so ausgestaltet, dass ein Mittelpunkt des Kreises zwischen dem Kamerahalter 22 und dem Probenhalter 4 angeordnet ist (siehe 1). Der Mittelpunkt dieses Kreises ist insbesondere in der Ebene des Probenhalters 4 angeordnet. Er kann auch in einer Mittelebene der Prüflinse 10 oder des zu prüfenden optischen Systems angeordnet sein. Diese Ausgestaltung der Halterungen 32 ist besonders geeignet zum Justieren der Kameras 8, welche an der Halterung 32 angeordnet sind. Da die Kameras 8 alle auf ein einzelnes Prüfobjekt 6 gerichtet sind (siehe 1) und die Kameras 8 vorteilhaft zumindest annähernd den gleichen Abstand zum Prüfobjekt 6 haben sollten, ist es vorteilhaft, die Kameras 8 auf einem Bogenstück eines Kreises anzuordnen. Dies kann auch durch Verwendung einer Halterung 32 mit einer anderen Form erreicht werden, jedoch ermöglicht ein Platzieren der Kameras 8 an dem Mittelbogenabschnitt 38 eine Konstruktion, bei welcher die Kameras 8 sehr homogen/gleichverteilt an der Halterung 32 montiert sind.
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4 ist eine andere vereinfachte perspektivische Seitenansicht auf den Kamerahalter 22. Es ist eine Ansicht auf das erste Seitenelement 28 und Teile der jeweiligen Stirnseiten der Halterungen 32. Die Halterungen 32 sind flache Elemente und jede Halterung 32 erstreckt sich in einer Halterungsebene 40. Zum Zweck der Veranschaulichung ist eine erste Halterungsebene 40.1 für die erste Halterung 32.1 unter Verwendung einer strichpunktierten Linie veranschaulicht. Darüber hinaus ist eine dritte Halterungsebene 40.3 für die dritte Halterung 32.3 auch unter Verwendung einer strichpunktierten Linie veranschaulicht. Die Halterungsebenen werden gemeinhin mit Bezugsziffer 40 bezeichnet. Die Halterungen 32 des Kamerahalters 22 sind so angeordnet, dass sich die Halterungsebenen 40 der Halterungen 32 entlang einer Halterungsebenenschnittgeraden 42 schneiden. Die Halterungsebenenschnittgerade 42 ist zwischen dem Kamerahalter 22 und dem Probenhalter 4 angeordnet (siehe 1). Insbesondere ist die Halterungsebenenschnittgerade 42 in einer Ebene des Probenhalters 4 angeordnet. Falls darüber hinaus die Halterungen 32 mit einem gekrümmten Mittelabschnitt 38 ausgestaltet sind, liegt für jede Halterung 32 der Mittelpunkt des Kreises in der Halterungsebenenschnittgeraden 42. Mit anderen Worten sind die Halterungen 32 des Kamerahalters 22 derart geneigt, dass die Kameras 8, welche an den Halterungen 32 angeordnet sind, auf das einzelne Prüfobjekt 6 justiert sind.
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Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, weil die Halterungen 32 zusammen mit den Kameras 8 Module bilden, welche leicht austauschbar sind. Sie können dadurch austauschbar sein, dass die Module, welche symmetrisch in Bezug auf ein die on-axis Messung durchführende Kamera 8.1 umfassendes Mittelmodul angeordnet sind (siehe auch 5), identisch ausgestaltet sind. Mit anderen Worten können diese beiden Halterungen 32 miteinander ausgetauscht werden. Dies gilt nicht nur für die Halterungen 32, welche direkt neben der mittleren Halterung 32.4 angeordnet sind, sondern auch in der zweiten oder dritten Reihe von der mittleren Halterung 32.4 entfernt angeordnet sind.
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Dies ist leicht in der vereinfachten perspektivischen Draufsicht in 5 ersichtlich. Ferner ist ersichtlich, dass sich die Halterungen 32 jeweils in einer Längsrichtung L1...L7 erstrecken, welche gemeinhin unter Verwendung des Bezugszeichens L bezeichnet sind. Die Längsrichtungen L der Halterungen 32 sind durch Doppelpfeile angedeutet, welche neben dem Kamerahalter 22 auf der rechten Seite gezeigt sind. Die Längsrichtungen L der Halterungen 32 verlaufen jeweils zwischen dem ersten Endanschnitt 34 und dem zweiten Endabschnitt 36 einer jeweiligen Halterung 32. Die Halterungen 32 sind so in der Haltestruktur 26 montiert, das heißt an dem ersten und zweiten Seitenelement 28, 30, dass die Längsrichtungen L1...L7 sämtlicher Halterungen 32 parallel zueinander verlaufen.
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6 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht, welche die Mittelhalterung 32.4 des Kamerahalters 22 zeigt. In 6 ist an der Mittelhalterung 32.4 ersichtlich und für sämtliche Halterungen 32 veranschaulichend, dass ein Querschnitt der Halterung 32 in dem ersten Endabschnitt 34 und dem zweiten Endabschnitt 36 im Vergleich zu einem weiteren Querschnitt in dem gekrümmten Mittelabschnitt 38 größer ist. Dies ist vorteilhaft, weil die Halterungen 32 auch als Wärmebrücken zum Ableiten von Abwärme von den Kameras 8 in die Seitenelemente 28, 30 dienen. Je größer der Querschnitt an den Endabschnitten 34, 36, desto höher ist die Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu dem Mittelabschnitt 38. Dies ermöglicht es, Wärme in die Haltestruktur 26, zum Beispiel in die Seitenelemente 28, 30, abzuleiten.
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Die Halterungen 32 sind flache Elemente, welche jeweils zwei einander gegenüberliegende große Flächen aufweisen. Eine große Fläche 44 ist in 6 sichtbar. Die Kameras 8 sind direkt an der Halterung 32 montiert, indem ein Kameragehäuse 46 jeder Kamera 8 eine der beiden großen Flächen 44 der Halterung 32 direkt berührt. Durch direkte Montage des Kameragehäuses 46 an der großen Fläche 44 der Halterung 32 kann eine gute Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kamera 8 und der Halterung 32 bereitgestellt werden. Dies liegt vor allem an der großen Kontaktfläche zwischen den beiden Bauteilen. Dies hilft, Abwärme von den Kameras 8 in die Halterungen 32 abzuleiten.
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Die Halterungen 32 können mit Kühlrippen 47 versehen sein. Das gleiche gilt für die Seitenelemente 28, 30 und die Haltestruktur 26 im Allgemeinen. Die Kühlrippen 47 ermöglichen es, Wärme in die Umgebung abzuleiten, das heißt in das Innere des Gehäuses 24 (siehe 1). Die Kühlrippen 47 sind schematisch in den 4 und 6 veranschaulicht. Die Kühlrippen 47 können verschieden ausgestaltet sein und können sich an anderen als den gezeigten Bauteilen erstrecken. Um die Wärme aus dem Gehäuse 24 abzuführen, können Lüfter 48 in oder an einer Oberseite des Gehäuses 24 angeordnet sein. Sie können warme Luft aus dem Inneren des Gehäuses 24 in eine äußere Umgebung abführen.
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Eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht es, dass die Kameras 8 in einer engen Packung angeordnet werden. Zum Beispiel können die Kameras 8 zumindest annähernd in einem quadratischen Muster oder in einem sechseckigen Muster montiert sein. In 5 ist beispielhaft eine nahezu sechseckige Anordnung gezeigt.
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Das MTF-Prüfgerät 2 ist besonders geeignet, es zu verwenden, um eine Mehrzahl von MTF-Messungen an verschiedenen Feldpositionen eines Prüfobjekts 6 mit mindestens einer Linse 10 durchzuführen.
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Alle genannten Ausprägungen, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Ausprägungen, die in Kombination mit anderen Ausprägungen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Ausführungsformen gemäß der Erfindung können durch einzelne Ausprägungen oder eine Kombination mehrerer Ausprägungen verwirklicht sein. Merkmale, welche mit der Formulierung „insbesondere“ oder „besonders“ kombiniert sind, sind als bevorzugte Ausführungsformen zu behandeln.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- MTF-Prüfgerät
- 4
- Probenhalter
- 6
- Prüfobjekt
- 8, 8.1, 8.2, 8.3
- teleskopische Kamera
- 10
- Linse
- 12
- Verarbeitungseinheit
- 14
- Datenleitung
- 16
- Bildsensor
- 18
- teleskopische Abbildungsoptik
- 20
- Bildebene
- 22
- Kamerahalter
- 24
- Gehäuse
- 26
- Haltestruktur
- 28
- erstes Seitenelement
- 30
- zweites Seitenelement
- 32.1...32.7, 32
- Halterung
- 34
- erster Endabschnitte
- 36
- zweiter Endabschnitt
- 38
- gekrümmter Mittelabschnitt
- 40.1, 40.3, 40
- Halterungsebene
- 42
- Halterungsebenenschnittgerade
- 44
- große Fläche
- 46
- Kameragehäuse
- 47
- Kühlrippen
- 48
- Gebläse
- L1 ... L7, L
- Längsrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2017/0048517 A1 [0003]
