DE1623765B1 - Messgerät zum mikroskopischen bestimmen der lage der kante eines objektes - Google Patents
Messgerät zum mikroskopischen bestimmen der lage der kante eines objektesInfo
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Description
Die Anmeldung betrifft ein Meßgerät zum mikroskopischen Bestimmen der Lage der Kante eines
Objektes, beispielsweise der Kante einer Marke, die die Grenzlinie zweier sich in der Helligkeit (Transparenz
oder Reflexionsvermögen) unterscheidender Flächen bildet, mit einem einen oszillierenden Abtaststrahl
erzeugenden optischen Abtastglied und mindestens einem fotoelektrischen Empfänger.
Die für das Einfangen bzw. Vermessen von Strichmarken
bekannten mikroskopischen Meßverfahren sind zum Erfassen von Kanten eines Gegenstandes,
z. B. der Kante einer Meßmarke, nicht geeignet, da sie alle auf der Benutzung beider Kanten der Marke
zur Meßwertbildung beruhen. Nun ist aber beispielsweise durch die Entwicklung auf dem Gebiet der
Halbleitertechnik heute oft die Aufgabe gestellt, die Lage einer Kante beispielsweise einer Kopiermarke
zu bestimmen und gegebenenfalls in eine vorbestimmte Lage zu steuern.
Es ist bereits eine Vorrichtung zum selbsttätigen Einstellen eines Strahlungsempfängers in einem
Strahlungsfeld auf eine Flanke der Bestrahlungsstärke mit einem Stellmotor bekannt, wobei dem
Stellmotor ein dem zweiten örtlichen Differentialquotienten der Bestrahlungsstärke proportionaler
Strom zugeführt wird. Zur Bildung des zweiten Differentialquotienten müssen im Strahlungsfeld drei
parallele Spalte angeordnet sein, deren mittlerer doppelt so breit ist wie die beiden symmetrisch zu
ihm liegenden äußeren. Die durch die äußeren Spalte tretenden Strahlungsströme werden mittels
einer Wechselblende gemeinsam im Wechsel mit dem von ihnen getrepnten, durch den mittleren Spalt
tretenden Strahlungsstrbm unterbrochen. Alle Strahlungsströme
werden hinter der Wechselblende einem gemeinsamen Strahlungsempfänger zugeleitet.
Dieser Vorrichtung haftet der Nachteil an, daß das Signal zur Definition der Kantenlage zweimal differenziert
werden muß. Bei jeder Differenziation werden nun die Amplituden der differenzierten Signalanteile
proportional zu ihrer Frequenz angehoben. Eine zweifache Differenziation überhöht damit hochfrequente
Signalanteile mit ω-. Das Ausgangssignal
eines fotoelektrischen Empfängers in einer mikroskopischen Anordnung der beschriebenen Art enthält
nun stets höherfrequente Rauschanteile in beträchtlichem Umfang. Eine Signalverarbeitung in der oben
beschriebenen Art scheitert daher in der Praxis daran, daß der gewünschte Nulldurchgang von den
durch Rauschanteile vorgetäuschten Nulldurchgängen nicht mehr unterschieden werden kann.
In unseren Patentanmeldungen P 16 23 764.2 und P 16 23 766.4 sind bereits Meßgeräte beschrieben,
welche sich zur Lösung der oben zitierten Aufgabe eignen und welche gegenüber bekanntem wesentlich
bessere Meßergebnisse liefern. Doch handelt es sich bei den in den beiden Anmeldungen beschriebenen
Geräten um Spezialgeräte, die sich ohne Umbau nur zur Lösung dieser -einen Aufgabe benutzen lassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, das sich außer
zum Bestimmen der Lage einer Kante nach Umschaltung auch zum Bestimmen der Lage einer Strichmarke
eignet und deshalb universell eingesetzt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Meßgerät der eingangs genannten Art, das sich dadurch auszeichnet,
daß an den fotoelektrischen Empfänger die Kettenschaltung aus einer Differenzierstufe und
einem Doppelweggleichrichter hoher Linearität und eine an sich bekannte Auswerteschaltung zur Strichabtastung
angeschlossen ist. Dabei können zwischen dem fotoelektrischen Empfänger und der Differenzierstufe
einerseits sowie zwischen dem Doppelweggleichrichter und der bekannten Auswerteschaltung
andererseits synchron gesteuerte Schalter vorgesehen sein, die ein wahlweises Anschalten des fotoelekirischen
Empfängers an die Differenzierstufe oder direkt an die Auswerteschaltung gestatten. Die Differenzierstufe
kann zusammen mit dem Doppelweggleichrichter in einem eigenen Gehäuse bzw. in einsni
gemeinsamen Gußblock untergebracht sein.
Die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 2 angeführten Bauteile bzw. Baugruppen sind je
für sich vorbekannt und insoweit nicht Gegenstand des Schutzbegehrens.
Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Eine
Lampe 1 beleuchtet über einen Kondensor 2 eine Blende 3, die mit einer schlitzförmigen Öffnung 5 _
versehen ist. Sie wird von eindm Antriebssystem 4, (^
beispielsweise einem Tauchspulsystem oder einem Motor, oszillierend bewegt. Unter Zwischenschaltung
eines Teilerwürfels 17 bildet ein Objektiv-6 die leuchtende Öffnung 5, die auch' durch einen Selbstleuchter
ersetzt werden kann, iti die Objektebene 7 ab. In der Objektebene 7 befindet sich ein Objekt,
das spiegelnde Teile Ic sowie einen geschwärzten
Teil Id aufweist. Die Schwingungsamplitude der Blende 3 ist so gewählt, daß das auf das Objekt auf-
. treffende Lichtstrahlenbündel nur die Kante la, nicht
aber hi der gleichen Objektlage auch die Kante Ib
-überfahren kann. Die reflektierten Lichtanteile werden über das Objektiv 6 und den Teiler 17 einem
fotoelektrischen Empfänger 9 zugeführt, dessen Ausgangssignale einer Differenzierstufe 30 zugeführt
werden. Die Ausgangssignale dieser Stufe, die noch wechselsymmetrisch zur Nullage beide Polaritäten
aufweisen, werden mittels einer Doppelweggleichrichterstufe
31 derart umgeformt, daß nur noch positive Signalanteile vorhanden sind. Diese werden einer
der bekannten Schaltungsanordnungen 32 zur Aus- M
wertung von beim Einfangen von Maßstabsstrichen ™
anfallenden Signalen (beispielsweise nach dem britischen Patent 995 076) zugeführt, die ihre Referenzsignale
vom Antrieb 4 her erhält. Zwischen den fotoelektrischen Empfänger 9 und die Differenzierstufe
30 sowie zwischen die Gleichrichterstufe 31 und die Schaltungsanordnung 32 ist je ein doppelpoliger
Schalter 33, 34 gelegt, die synchron betätigt werden können. Sie machen es möglich, den Empfänger 9
direkt an die Schaltung 32 anzuschließen und dann das Gerät in bekannter Weise für die Vermessung
von Maßstabsstrichen zu benutzen.
Der besondere Vorteil des Gerätes liegt also einmal darin, daß man es wahlweise zum Anmessen von
Maßstabsstrichen oder Kanten verwenden kann. Zum anderen aber läßt sich eine Vielzahl bekannter, für
das Messen von Maßstabsstrichen bestimmter Geräte durch Einfügen der Baugruppen 30 und 31 in Geräte
zum Kantenmessen umwandeln. Es sind alle die für das Einfangen von Maßstabsstrichen bekannten Auswerteschaltungen
dazu geeignet, die eine Diskriminatorspannung entsprechend der Ablage des Meßobjektes
in bezug auf die Zielrichtung der optischen Einrichtung liefern.
Bei Auswerteverfahren, bei denen das Obcrwellcnspcklrum
der Impulsfolge als Einfangkriterium benutzt wird, sind die Anforderungen an die Qualität
der Doppelweggleichrichterstufe hoch, da durch den Gleichrichtervorgang keine zusätzlichen Verzerrungen
des Impulsprofils auftreten dürfen. Hier läßt sich mit Vorteil die in F i g. 2 gezeigte Schaltungsanordnung
verwenden, die sowohl die Differenzierstufe 30 als auch die Doppelweg-Gleichrichterstufe 31 umfaßt.
Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung umfaßt die Reihenschaltung eines Kondensators C1, eines ohmschen
Widerstandes Ri sowie eines ohmschen Widerstandes
Rs. Zum Widerstand R4 sind ohmsche Widerstände
R1, R5 und 7?., in Serie liegend parallel geschaltet.
Der Widerstand R3 ist mittels zweier bei gleicher Durchlaßrichtung in Serie geschalteter
Gleichrichter D1, Z)., überbrückt. Ein Operationsverstärker
V1 liegt mit seinem Eingang am Verbindungspunkt R1-D2, mit seinem Ausgang am Verbindungspunkt D1-D.-, an. Ein weiterer Operationsverstärker V.,
ist mit seinem Eingang an den Verbindungspunkt R^R3 und mit seinem Ausgang an das andere Ende
des Widerstandes Rs gelegt. Durch die Dioden im Rückführzweig des Verstärkers V1 ist sichergestellt,
daß Auswirkungen des nichtlinearen Verlaufs der Durehlaßkennlinie der Dioden auf die Kurvenform
des einzelnen Impulses vermieden sind.
Die in F i g. 2 gezeigte Anordnung läßt sich mit Vorteil als Baugruppe in einem gestrichelt dargestellten
Gehäuse 35 oder einem Gußblock 35 unterbringen. Durch Zwischenschalten dieser Baugruppe
lassen sich dann für die Strich vermessung bekannte Geräte zur Kantenvermessung leicht umrüsten bzw.
ergänzen.
Es bleibt zu erwähnen, daß das Gerät auch mit einer Durchlichtbeleuchtung versehen sein kann.
Auch kann die Blende in Abweichung vom Dargestellten beispielsweise zwischen dem Objekt und dem
fotoelektrischen Empfänger eingefügt sein.
Claims (1)
- Patentansprüche:1. Meßgerät zum mikroskopischen Bestimmen der Lage der Kante eines Objektes, beispielsweise4.0 der Kante einer Marke, die die Grenzlinie zweiter sich in der Helligkeit (Transparenz oder Reflexionsvermögen) unterscheidender Flächen bildet, mit einem einen oszillierenden Abtaststrahl erzeugenden optischen Abtastglied und mindestens einem fotoelektrischen Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß an den fotoelektrischen Empfänger (9) die Kettenschaltung aus einer Differenzierstufe (30) und einem Doppelweggleichrichter (31) hoher Linearität und eine an sich bekannte Auswerteschaltung (32) zur Strichabtastung angeschlossen ist.2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem fotoelektrischen Empfänger (9) und der Difierenzierstufe (30) sowie zwischen dem Gleichrichter (31) und der Auswerteschaltung (32) synchron gesteuerte Schalter (33, 34) vorhanden sind, die wahlweise ein Anschalten der Difierenzierstufe (30) oder der Auswerteschaltung (32) an den fotoelektrischen Empfänger (9) gestatten.3. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierstufe und die Doppelweggleichrichterstufe in einer Schaltung ausgeführt sind, die einen gegengekoppelten Operationsverstärker (F1) aufweist, wobei der Gegenkopplungszweig aus einer Diode (D2) mit dazu parallelliegender Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand (R5) und einer zur genannten Diode umgekehrt gepolten Diode (D1) besteht, daß dem Eingang des Operationsverstärkers ein RC-Gliea (C1, R1) vorgeschaltet ist und daß die Potentiale am Kondensator (C1) und an der Diode (D1) über Summierwiderstände (R-I, R0) an den Eingang eines zweiten, über einen Widerstand (Rs) gegengekoppelten Operationsverstärker gelegt sind.4. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierstufe (30) und die Doppelweggleichrichterstufe (31) als Baueinheit in einem eigenen Gehäuse (35) bzw. in einem gemeinsamen Gußblock (35) zusammengefaßt sind.Hierzu !BlattZeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
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DE1623765B1 true DE1623765B1 (de) | 1971-08-26 |
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---|---|---|---|---|
DE1022390B (de) * | 1955-05-07 | 1958-01-09 | Zeiss Carl Fa | Verfahren zum selbsttaetigen Einstellen eines Mess- oder Beobachtungsgeraets auf denOrt der groessten oertlichen AEnderung der Beleuchtungsstaerke eines Strahlungsfeldes |
DE1168094B (de) * | 1958-06-14 | 1964-04-16 | Continental Elektro Ind Ag | Differentialfotometer zur Bestimmung der Lage einer im Gesichtsfeld eines Ablesemikroskops beweglichen Messmarke |
DE1181932B (de) * | 1960-04-14 | 1964-11-19 | Continental Elektro Ind Ag | Automatisches optisches Mikrometer, insbesondere zur Ablesung von Massstaeben |
-
1967
- 1967-06-28 DE DE1967L0056857 patent/DE1623765B1/de active Pending
-
1968
- 1968-06-13 CH CH876068A patent/CH476979A/de not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1022390B (de) * | 1955-05-07 | 1958-01-09 | Zeiss Carl Fa | Verfahren zum selbsttaetigen Einstellen eines Mess- oder Beobachtungsgeraets auf denOrt der groessten oertlichen AEnderung der Beleuchtungsstaerke eines Strahlungsfeldes |
DE1168094B (de) * | 1958-06-14 | 1964-04-16 | Continental Elektro Ind Ag | Differentialfotometer zur Bestimmung der Lage einer im Gesichtsfeld eines Ablesemikroskops beweglichen Messmarke |
DE1181932B (de) * | 1960-04-14 | 1964-11-19 | Continental Elektro Ind Ag | Automatisches optisches Mikrometer, insbesondere zur Ablesung von Massstaeben |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH476979A (de) | 1969-08-15 |
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