DE1673962C - Abtasteinrichtung zur gleichzeitigen Abtastung flächenhafter Muster in mehreren Abtastrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung beirilfl eine nhotoekktrische Abtasteinrichtung zur gleichzeitigen Ermittlung der Lage Vihi Hegren/ungspunklen eines flüclienhaften Musters in mehreren Alilustrichtunycn mittels strahhingsempfiiullichcr Elemente, die einer aufeinanderfolgende Bereiche des lliichenhafien, strahlenahgehenden oder Strahlen reflektierenden Musters abtastenden Ahlcnkvinricht.ini· zur Erzeugung von der Ahtastsirah-Uiiiu entsprechenden Alisgangssignalen naeligesehaltet sind.

Abtasteinrichtungen dieser Art können dazu beniit/i weiden, die Ausdehnung nächenhaften Musters in einer bestimmten Richtung zu bestimmen. Hin Beispiel hierfür ist die Messung des Abstandes gegenüberliegender Kanten von undurchsichtigen Bereichen an Muslern, wie sie als optische Masken in der Photolithographic bei der Herstellung von mikroelektronisclien Schaltkreisen verwendet werden. Die hierbei gewonnenen Abtastsignale können auch dazu benutzt werden, die Positionierung des Musters zu steuern.

Die bekannten Abtasteinrichtungen dieser Art sind durchwegs auf eindimensionale Abtastung beschränkt. Soll die Abtastung in mehreren Richtungen erlulgen, so ist eine den gewünschten Abtastrichtungen entsprechende Zahl von Abtasteinrichtungen erforderlich. Diese Systeme vor. Abtasteinrichtungen bergen jedoch eine Reihe von Nachteilen und Beschränkungen in sich. So ist jede Abtasteinrichtung, unabhängig von ihrer Befestigung, anfällig für mechanische Schwingungen und Erschwerungen. Die dadurch bedingten Fehler jeder einzelnen Anordnung resultieren in einer Herabsetzung der Genauigkeit des Abtastergebnisses. Die Verwendung einer Reihe ν in Abtasteinrichlungen erfordert nicht nur eine fortgesetzte Ausrichtung jeder einzelnen Hinrichtung, sondern auch eine dauernde Synchronisation zwischen ihnen. Dieser Umstand ist bei der Positionierung eines Musters von besonderer Bedeutung, da hierbei die [.agc des Musters von seiner relativen Position gegenüber einem Bezugssystem von Koordinatenachsen abhängig ist. Weitere Fehlermöglichkcitcn bei der Verwendung einer Reihe von Ablasteinriehtiinp.en sind z. B. Unterschiede in der Intensität des retlektierten Lichts.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine verbesserte Abtasteinrichtung anzugeben, welche die gleichzeitige Abtastung in mehreren zu einer gegebenen Ablenkrich-Itiiig nicht parallelen Richtungen gestattet und eine Auswertung der Abtastsignale zur Bestimmung der Abmessungen des abzutastenden Musters und eine Korrektur der Lage des Musters ermöglicht.

Bei einer Abtastrichtung der eingangs beschriebene.) Art wird dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zur Aufteilung des Musters des abbil (!enden .Strahlengangs Strahlenteiler vorgesehen sind, daß in jeden Teilstrahlcngang jeweils ein das Bild des Musters in einer zur Strahlungsrichtung senkrechten Ebene um die jeweilige optische Achse drehendes Element angeordnet ist und daß die durch die Drehlage des bilddrchendcn Elements bestimmten Teilstrahlcngänge auf die Ablenkvorrichtung geführt sind und die durch die Ablenkvorrichtung gegebene Abtastrichtung zu 'er jeweiligen Abtastrichtung des gedrehten Bildes parallel liegt.

Die erfindungsgemäße Abtasteinrichtung ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß das Bild des Musters· in einer zur jeweiligen optischen Achse senkrechten Ebene drehende Element jeweils ein um seine optische Achse drehbar angeordnetes Dove-Prisma ist. In vorteilhafter Weise ist für alle Teilstrahlengänge eine gemeinsame, durch einen rotierenden Polygonspiegel gebildete Ablenkvorrichtung vorgesehen, wobei den Spiegelflächen des Polygonspiegel in Zuordnung zu den einzelnen Strahlengängen jeweils eine Schlitzblende und ein empfindliches Element zugeordnet ist. Zur Bestimmung der Abmessungeii des abzutastenden Musters ist die erfindungsgemäße Einrichtung in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß den lichtempfindlichen Elementen von einem Oszillator beaufschlagte Zähler nachgeschaltLt sind.

'5 Hiiie andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Justierung der Position des abzutastenden Musters ist so ausgebildet, daß zum Vergleich der von den lichtempfindlichen Elementen abgegebenen Abtastsignale mit Referenz-Signalen ein bei fehlender zeitlicher Koi zidenz der Signale die Positioniereinrichtung für da.- iuster beeinflussender Vergleicher vorgesehen isi. In vorteilhafter Weise werden dabei die Referenzsignale mittels eines auf der Achse des als Ablenkvorrichtung dienenden Polygonspiegel angeordneten, zweiten Polygonspiegels erzeugt.

Die Erfindung v.'ird an Hand von in den Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Rs zeigt

Fig. IA schematisch in schaubildlicher Ansicht dargestellt ein erstes Ausführungsbeispiel der Abtasteinrichtung in Verbindung mit einer Einrichtung zur Positionierung eines Objekts in mehreren Richtungen, Fig. IB im Blockschaltbild Steuerschaltkreise für die in Fig. 1 A dargestellte Einrichtung,

Fig. IC ebenfalls im Blockschaltbild ein anderes Beispiel für Steuerschalikreisc zu der in Fig. IA dargestellten Hinrichtung,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbcispiel der Ab-

tastcinrichlung zur Bestimmung des Durchmessers eines Objekts in zwei zueinander senkrechten Richtungen, schemalisch in schaubik'licher Ansicht dargestellt,

F i g. 3 ebenfalls in schemalischer, perspektivischer

Darstellung ein drittes Austührungsbcispiel der Abtasteinrichtung zur Bestimmung des Durchmessers einens Objekts in mehreren voneinander verschiedenen Richtungen und

Fig. 3A einen Siunalpegelstcuerschaitkreis, wie er

s° in der Einrichtung von F i g. 3 verwendet wird.

In Fig. IA ist eine mitoptischen und mechanischen Mitteln arbeitende Einrichtung dargestellt, die in Verbindung mn in den Fig. IB und IC dargestellten Schaltkreisen dazu dient, einen Gegenstand 1 bczüglieh der Koordinatenachsen X und K auf einer Grundfläche oder hinsichtlich einer Bezugebene auszurichten. Der Gegenstand 1 kann die Gestalt eines Werkstücks haben, für das eine genaue Positionierung verlangt wird. Er kann auch aus einem Weik-

^c" zeug zur Durchführung mechanischer Verfahrensschritte bestehen. Der Gegenstand 1 kann ferner durch ein Halbleiterplättchen oder eine Maske gebildet werden, wie sie bei der Herstellung von mikroelektronischen Schaltungen verwendet werden.

Schließlich kann der Gegenstand 1, wie dargestellt, eine das Licht der Lichtquelle 2 reflektierende Oberfläche besitzen, oder er kann !lichtreflektierend sein. Die sich hierbei ergebenden leuchtenden Bilder oder

Schattenbilder können in gleicher Weise dazu lic- ein elektrisches Signal .Vy erzeugt. Dieses Ausgangs

nutzt werden, Ilelligkeitsschwankungen geeigneten, signal wird über die Leitung 53 einem geeigneten

Miahlungseiiiplindliehen Mitteln, wie beispielsweise Schallkreis zur Durchführung di_r gewünschlen Aus

den Photozellen 3, 4 und S, zuzuführen. Der Gegen- richtung des Gegenstands I in der K-Achse zugeiüml.

stand 1 ist zur Veranschaulichung der Bilddreluing 5 Entsprechend wird das nicht gedrehte HiIiI duM-h

mit einem »1« auf seiner Oberfläche versehen. den Abtaster 22 auf die Abtastplalle 2K gewinnen.

Zur Abbildung des Gegenstandes 1 kann jedes be- Die Abtaslplatte 28 weist die bedien schlitzliirmigen

liebige, mit reflektiertem oder durchscheinendem öffnungen 29 und 30 auf, durch die das Licht des

Licht arbeitende, optische System verwendet wer- Hildes auf die Pholozellen 3 und 4 gelangt. Die durch

den. Ebenso können beliebige, strahlungsemplind- iu die Phomz.cllen 3 und 4 erzeugten elektrischen Si-

liche Mittel verwendet werden, die entsprechend der gnale .S'_v und .V,., werden durch zwei voneinander v.^-

Schwankung der Beleuchtungsstarke bei der Ab- trer.nle Punkte der Vorderkante des Hildes \*)u im

tastung der Gegenstandsiläche ein elektrisches Aus- Abtastweg bestimmt. Die Ausgangssignale S_x und S

gangssignal liefern. Insbesondere kommen hierfür werdet' über dl·¹ Leitungen 54 und 55 Schalikieiseii

Photolciter, Photovervielfacher, gasgefüllte oder eva- 15 zugeführt, die die Ausrichtung des Gegenstandes I

kuierte Photo-Röhren oder Festkörperdetektoren in entlang der .Y-Achse und bezüglich des Winkels t-i

Frage. bewirken.

Der Gegenstand 1 ruht auf der Grundplatte 6, Der Abtastei IL ist im dargestellten Ausführungideren Drehlage durch das Getriebe 7 und den Servo- beispiel als rotierender Polygonspiegel ausgebildet, Antriebe bestimmt wird. Die Grundplatten ist Teil 10 der über die Achse 31 durch den Motor 22 angecler Positioniereinrichtung 9. Ihre Translaiions- trieben wird. Auf der Achse 31 ist virner der Abtaster bewegung in der X- und Y-Richtung erfolg durch 33 angeordnet. Dieser in seinem Aufbau dem Abtlie verschiebbaren Tische 10 und 11 über die Servo- taster 22 gleichende Abtaster, dient zur Erzeugung Antriebe 12 und 13. von Bezugssignalen S_KX und S_KY für die Zuordnung

Mit der Positioniereinrichtung 9 wirkt ein mit 14 25 der bei -ler Abtastung der Bilder des Gegenstandes 1

bezeichnetes, optisches System zusammen, das gleich- erzeugten Signale.

zeitig mit der Abtastung des Gegenstandes 1 in einer Das System zur Erzeugung der Bezugssignale entbestimmten Richtung eine Abtastung in einer be- hält ferner die Lichtquelle 34. Ein von dieser Lichtliebigen, zur ersten Abtastrichtung nicht parallelen quelle ausgehender Bezugsstrahl 36 wird durch die Richtung ermöglicht. Das optische System 14 enthält 30 Schutzbünden 35 der Platten 37 auf den Abtaster 23 die Kolimatorlinse 15, die das vom Gegenstand 1 geworfen und von da durch die schlitzförmige Bildreflektierte Licht auf den Strahlenteiler 16 wirft, der öffnung 38 der Platte 39 auf die strahlungsempfindauf den optischen Achsen 17 und 18 die korrespon- liehen Mittel 40 reflektiert, die den auftretenden Bedicrenden Bilder 19 und 19a entstehen läßt. zugsstrahl 36 in das Bezugssignal S_RX an der Leitung

In der optischen Achse 17 des ersten Bildes 19 ist 35 52 umwandeln. Die Synchronisierung des Bezugsdas eine Drehung des Bildes, erzeugende Element 20 signals S_RX mit dem Abtastsignal S_x geschieht durch angeordnet. Das Element 20 wird in der Darstellung konventionelle Mittel. Diese Synchronisierung kann durch ein Do'e-Pnsma gebildet. IZs könnte jedoch z. B. während der Vorabeinstellung der Einrichtung ebenso jedes andere bilddrehende Element, wie z. B. aus der Lage eines zuerst eingebrachten Gegenstandes ein Pechan-Prisma, verwendet werden. Das Dove- <(■ einer Reihe von Gegenständen herbeigeführt werden, Prisma ist mit seiner Längsrichtung auf die optische die für die gewünschte Position der folgenden Gegen-Achsc 17 ausgerichtet. Auf diese Weise kann das stände bestimmend ist. Zu ihrer Durchführung sind durch das Dove-Prisma übertragene Bild 19 durch die Lichtquelle 34 und die ihr zugeordneten Blendenbloße Drehtag des Dove-Prismas um seine Längs- platten 37 zur Justierung des Einfallswinkels des auf achse in einer zur optischen Achse 17 senkrechten 45 den Abtaster 33 auftreffenden Lichtstrahls 36 in einer Ebene derart gedreht werden, daß das gedrehte Bild Einheit 41 vereinigt. In ähnlicher Weise sind die Ab-21 über den ortsfesten Spiegel 23 und die Okular- tastplatte 39 und das strahlungsempfindliche Element Linse ISA bezüglich dei Richtung des durch den 40 in einer Abfühlcinheit42 vereinigt, d.e auf den Abtaster 22 erzeugten Abtaststrahls die gewünschte gewünschten Reflexionswinkel des Lichtstrahls 36 Lage einnimmt. Dem Abtaster 22 wird ferner das 50 vom Abt.-.ster 33 justiert weiden kann. Die relative nicht ged'chte, zweite Bild 19a über die Okular- L age der Beleuchtungseinheit 41 und der Abfühl-Linse 15B, den ortsfesten Spiegel 24 und das weiter- einheit 42 liefert somit ein geeignetes Mittel, um die hin auf der optischen Achse 18 angeordnete, optische gewünschte Korrelation des Bezugssignals S_RX mit der Kompepsalionscicment 25 zugeführt. Zeit zu erreichen. In dem dargestellten Ausführungs-

Der Abtaster 22 besteht in diesem Ausfürtrungs- 55 beispiel ist die Vorabeinstellung des Bczugssignals S_1n

beispiel aus einem rotierenden Spicgci, der ein puf so gewählt, daß es mit demjenigen Ausgangssignal V_v

ihn geworfenes Bild zur Übertragung auf strahlunss- übereinstimmt, das der Vorderkante des nicht ge-

empfindliche Mittel auf eine eine schlitzförmige Üff- drehten Bildes 19a im Abtastweg des Abtasters 22

nung aufweisende Abtastplatte reflektiert. Dabei entspricht.

wird die Geschwindigkeit, mit der das reflektierte 60 In ähnlicher Weise wird das Bezugssignal S_RY cr-

BiId über den Öffnungsschlitz geführt wird, durch die zeugt mittels der Lichtquelle 43, von der ein Bezugs-

Winkelgcschwlndigfceit des Abtasters bestimmt. Bei strahl 44 durch die Schlitzblenden 45 der Platten 46

dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das ge- dem Abtaster 33 zugeführt und von da durch die

drehte Bild21 durch dt-n Abtastern auf die Ab- schlitzförmige Bildöffnung47 der Abtastplatte47/1

tastplatte 26 geworfen. Das Licht des gedrehten 65 auf den strahlungsempfindlichen Empfänger 48 reflek-

Bildes 21 tritt durch die Öffnung 27 hindurch und ge- ttert wird Das aus dem Einfallstrahl 44 gebildete

langt auf die Photozelle 5, die, wenn beispielsweise Ausgangssignal 5/,_v liegt an der Leitung 51. Die zeit-

Hip Vorderkante des Bildes in den Abtastweg gelangt, liehe Justierung des Bezugssignals S_KY erfolgt in ent-

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sprechender Weise, indem die Beleuchtungseinheit 49, wandelte Schaltung dargestellt, durch welche der

bestehend aus der Lichtquelle 43 und den Blenden- Gegenstand 1 nacheinander in seiner Winkellage »β«,

platten 46, und die Abfühleinheit 50, bestehend aus der A'-Richtung und der K-Richtung hinsichtlich

der Abtastplattc 47 A und dem lichtempfindlichen einer gewünschten Bezugsebene ausgerichtet werden

Element 48, relativ zueinander verschoben werden. 5 kann. Zusätzlich erlaubt die Schaltung nach Fi g. 1 C Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorab- die Messung des Durchmessers des Gegenstandes 1.

einstellung des Bczugssignals S_HY so gewählt, daß es Korrespondierende Elemente der beiden Figuren

mit dem Abtastsigna/ S_Y übereinstimmt, das durch haben dieselben Bezugsnummern. Da die Wirkungs-

dic Vorderkante des gedrehten Bildes 21 im Abtast- weise gemeinsamer Teile der Schaltkreise entspre-

wcg des Abtasters 22 erzeugt wird. io chend ist, beschränkt sich die Beschreibung der

Der in Fig. 1 B dargestellte Schaltkreis dient zur Fig. 1 C auf die getroffenen Abänderungen. Korrellation der Abtastsignale S_x. S_Y und Sn mit dtai Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, wird der Bezugssignalen S_RX und S_HY und zur Betätigung der Ausgang des mit dem Bezugssignal S_RX beaufschlag-Servoantriebe 8, 12 und 13, die den Gegenstand 1 ten Spitzendeteknors 66 dem Tor 72 zugeführt, das bezüglich dir Koordinatenachsen X und Y einer Be- 15 mit dem Ausgang des Inverters 73 verbunden ist, der zugsebene in die gewünschte Lage bringen. Die durch seinerseits mit dem Ausgang des »ft«-Koinzidenzdas strahlungsempfindliche Element 3 auf der Lei- kreises 60 verbunden ist. Auf diese Weise wird mittung 54 erzeugten Abtastsignale S_x werden im Ver- tels des Tors 72 der dem Bezugssignal S_RX cntsprestärkcr 56 verstärkt und dem Spitzendetektor 57 zu- chcnde Eingangsimpuls vom zugeordneten Spltzengcführt. dessen Ausgang über die verzweigten Lei- 20 detektor 66 so lange am Eintritt in den Koinzidenztungcn 58 und 59 den beiden Koinzidenz-Strom- kreis 61 gehindert, bis Koirrzidenz zwischen den kreisein 6(1 und 61 zugeführt wird. In entsprechender Abtastsignalen .S'_v und S» durch Verschwinden de« Weise wird das vom strahlungscmpfindlicl:en EIe- Ausgangssignals ihres zugeordneten Koinzidenzmcnt 4 auf der Leitung 55 erzeugte Signal S,., im kreises 60 hergestellt ist. Das verschwindende Aus-Verstarker 62 verstärkt und dem Spitzendctcktor 63 25 gangssigna! wiH im Inverter 73 in ein positives zugeführt, dessen Ausgang zum Vergleich mit dem Signal umgewandelt, welches an das Tor 72 gelang, entsprechenden, durch das Abtastsignal S_y erzeugten so daß der dem Bczugssignal S_KX entsprechende Im-W'ert dem Koinzidenz-Stromkreis 60 zugeführt wird. puls des Spitzendetektors 72 durchgelassen wird. Die Koinzidenzkreise 60. 61 und 64 erzeugen ein Nach der Korrektur der Abweichung des Gegcn-Iehlersignal. wenn das jeweilige Eingangssignalpaar 3" Standes 1 in der A'-Richtung werden die verschwiniiieht gleichzeitig auftritt. Das Fehlcrsignal wird dazu dcnden Ausgangssignale der Koinzidenzkreise 60 benutzt, die Abweichung mittels eines angcschlossc- und 61 durch die jeweiligen Inverter 73 und 74 in neu Servo-Antriebes zu korrigieren. Fehlende Koin- positive Signale umgeformt, die über den UND-/iden/ /wischen den Abtastsignalen S_x und Sn führt Schalter 75 zu den Toren 76 und 77 geleitet werden somit zu einem Ausgangssignal vom Koinzidenzkreis 35 Die Tore 76 und 77 steuern den Vergleich des Ab-60 zum Scrvoantricb8. der bewirkt, daß der Gegen- tastsignals S_y mit dem Bezugssignal S₁₀ . Ist die Ausstand 11 so lange gedreht wird, bis seine Vorderkante richtung des Gegenstandes 1 in der H- und A'-Richparallel zu der V-Koordinate der Bezugsebene liegt. lung erfolgt, so werden auf diese Weise die Tore 7(i Wenn die tichtige Orientierung der Drehlage erreicht und 77 ceöffnet. so daß der Vergleich der Sinnale S-ist, fallen die Signale .¹I_x und S,-, zeitlich zusammen. 40 und S_RY im Koinzidenzkreis 64 und die darauf-SO dall das Fehlcrsignal des Koinzidenz-Stromkreises folgende Korrektur des Gecenstandcs 1 in dei Null wird und den Servoantrieb stoppt. !'-Richtung der Bezugsebene erfolgen kann

lnt>.prcchend wird mangelnde Übereinstimmung Zusätzlich wird das nach erfolgter Ausrichtung in

der Signale S_x und S_RX dazu benutzt, den Servo- der <-)- und A'-Richtung auftretende Null-Signal nacl·

antrieb 12 /u betätigen, um den Gegenstand in der 45 Umwandlung in ein positives Signal durch den In-

A'-Richhme der Bezugsebcne zu positionieren. Zu verier 74 zusammen mit dem verstärkten Sicnal 5

diesem Zweck sind die durch das Element 40 auf die dem l'ND-Schallcr 78 zugeführt. Dadurch läßt das

Leituni: 52 Gelangten Bczugssignale .V,_M über den Tor 79 während der Dauer des Abtastsiennls ^ Im-

Verstärker 65 und den Spit/.cndctektor 66 mit dem puKe vom Oszillator 80 auf den Zähler 81 schirmen

Ausiiiinii des dem Ablastsignal .V_x zugeordneten 5" Auf diese Weise liefert der Zähler 81 eine lmnu|s-

Spit/erdetektors 57 verbunden. Das duich den Koin zählung, die der Ausdehnunc des Gcecnstandcs'l ir

/ulen/kieis 61 ei/cugte I ehlersign;il wird da/u be- dei Λ -Richtunc proportional ist

inii/l. ilen Servoantrieb 12 zur erwähnten Verschie- Entsprechend wird das nach der AusrichtuiiE de

bunt (!es Gegenstandes I in der A'-Richlung der Gegenstandes! in der H-. X- und V-Richtun^ auf-

Me/iiüselviie zu betätigen. 55 tretende Null-Signal des koinzidcnzkrciscs 64 Wirel·

In entsprechender Weise sind die vom T.len.e ,t Γ den Inverter 82 in ein positives Siiinal umucwandelt

auf der Leitung 53 crzcuiiien Abtastsignale .V₁ übet das zusammen mit dem verstärkten Abtastsicnal V

den Verstärker 68 und den Spitzendctcktor 69 mit über den l.'ND-Schaltcr 83 dem Tor 84 zugeführt

dem Koin/iden/kreis 64 verbunden, der auch ein wird. Dadurch wird das Tor 84 ceöffnct so daß Im·

Signa! vom Spitzendetektor 70 erhält, der seinerseits 60 pulse vom Oszillator 80 auf den" Zähler 85 cc'lanccr

über den Verstärker 71 mit dem vom Element 48 auf können. Der Zähler 85 liefert somit einelmpu's-

der I.eiium: 51 ei/cugten Bezugssignal .S_K, bcaul- zählung, die der Ausdehnung des Gegenstandes 1 ir

sehlagt ist. Das durch den Koiiizidcnzkrcis 64 er- der !-Richtung proportional ist

zeugte I-'ehlersignal bezüglich dei Signale S_x und .V,,, F in weiteres Ausführuncsiieispic! der Abt;>M

und ilem Servoantrieb 13 zugcfiihri. durch den der 65 ciniichtunc ist in E i g. 2 damcstelh Die" in'Viesei

Gegenstand 1 in dei V-Richtung der gewünschten I igui gezeigte 1 iiirielilung dient dazu, die Abmes

Be/ugsel-.eiic versi-holnn wird. sungen eines Gegenstandes 90. der mittels der ir

In I'ig IC ist eine gegenüber der Fig. IB abge- Fig. 1 bcschiiebenen oder einer anderen cceii-ncter

Einrichtung ausgerichtet worden ist, in der X- und K-Richtung zu bestimmen. Die Art und Weise der Erzeugung und Übertragung eines gedrehten und eines nicht gedrehten Bildes des Gegenstandes 90 in den optischen Achsen 17 und 18 ist im wesentlichen dieselbe wie bei der in Fig. IA dargestellten Einrichtung. Korrespondierende Elemente haben dieselben Bezugsnummern. Im Gegensatz zum vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die optischen Achsen 17 und 18 der gedrehten und nicht gedrehten Bilder 91 und 92 jedoch auf verschiedene Umfangsflächcn des abtastenden Polygonspiegels 22 gerichtet. Die reflektierten Bilder überstreichen die Abfühluinhciten 93 und 94. Die Abfühleinheit 93 enthält die Abtastplatte 95 mit der schlitzförmigen öffnung 96, die vom gedrehten Bild überstrichen wird. Das durch den OfTnungsschlitz 96 auf die Photozelle 97 fallende Licht wird im Verstärker 98 verstärkt und der Torschaltung 101 zugeführt. Bei Erregung der Torschaltung 101 gelangen Impulse vom Oszillator 99 auf den uuslesbaren Zähler 100, die eine Anzeige für die Ausdehnung des Gegenstandes 90 in der y-Richtung liefern. In entsprechender Weise wird das nicht gedrehte Bild 92 durch den Abtaster 22 über die schlitzförmige öffnung 102 der Abtastplatte 103 abgelenkt. Das auf die Photozelle 104 gelangende Licht erzeugt ein Signal, das im Verstärker 105 verstärkt wird ind die Torschaltung 106 erregt. Dadurch gelangen Impulse vom Oszillator 29 zum auslesbaren Zähler 107, die eine Anzeige für die Ausdehnung des Gegenstandes 90 in der A'-Richtung liefern.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Abtasteinrichtung, das ihre Vielseitigkeit verdeutlichen soll, dient dazu, den jeweiligen Abstand gegenüberliegender Seiten des reflektierenden, sechseckigen Aufdrucks 110 auf dem weniger stark reflektierenden Plättchen 111, das auf einer Grundplatte 112 ruht, zu bestimmen. Das Plättchen 111 ist so ausgerichtet, daß der Durchmesser »a« dem Abtastweg des Abtasters 123 parallel liegt. Das Bild der durch die Lichtquelle 113 beleuchteten Oberfläche des Plättchens lit wird durch die Kollimatorlinse 114 auf den Strahlenteiler 115 geworfen, über den die Bilder 122 und 118 auf den optischen Achsen 116 und 117 erzeugt werden.

In der optischen Achse 116 ist der zweite Strahlenteiler 119 angeordnet, der zum Bild 122 korrespondierende Bilder 120 und 124 auf den optischen Achsen 121 und 125 erzeugt. In der optischen Achse 125, die auf eine reflektierende Fläche des Polygonabtasters 123 gerichtet ist. sind das bilddrehende Dove-Prisma 132 und die Okkularlinse 132/1 angeordnet. Beim Durchgang durch das Dove-Prisma 132 wird das Bild in einer zur optischen Achse 125 senkrechten Ebene um einen Betrag gedreht, der durch die Drehlage des Dove-Prismasl32 um seine Längsachse bestimmt wird. Die Winkeljustierung des Dove-Prismas 132 ist dabei so gewählt, daß der Durchmesser »c« des sechseckigen Aufdrucks 110, wie durch das gedrehte Bild 136 angedeutet, parallel zur Abtastrichtung des Abtasters 123 liegt. Das vom Abtaster 123 reflektierte Bild 136 überstreicht die schlitzförmige öffnung 126 der Abtastplatte 127 mit einer durch die Winkelgeschwindigkeit des Abtasters 123 bestimmten Geschwindigkeit. Das bei dieser Abtastbewegung auf die Photozelle 128 auftreffende Licht cr-cugt ein elektrisches Signal, dessen Pegel durch tine übliche Steuerschaltung 129, wie sie beispiels-

weise in Fig. 3A dargestellt ist, geregelt wird. Ar den Zählerschaltkreis 130 gelangen dadurch Signale die der durch den Aufdruck 110 reflektierten Licht Intensität entsprechen, während die Wirkung de: vom übrigen Teil der Oberfläche des Plättchens 111 reflektierten Lichts unterdrückt wird. Auf diese Weis« wird die Photozelle 128 so gesteuert, daß sie ent sprechend der reflektierenden Eigenschaften des Auf drucks 110 während eines der Länge des Durch ίο messers »r« zweier gegenüberliegender Seiten de< sechseckigen Aufdrucks proportionalen Zeitintervall« ein Ausgangssignal liefert. Der Zählerschaltkreis 13(1 ist während der Zeitdauer dieses Intervalls erregl und liefert ein Ausgangssignal, das in diesem Falle dem Abstand »r« des Aufdrucks 110 proportional ist. Das durch den Strahlenteiler 119 hindurchtretende Bild 120 wird über den Spiegel 131 in der optischen Achse 133 durch die Okkularlinse 132 ß auf eine zweite reflektierende Fläche des Abtastspiegels 123 ίο geworfen, von der es auf die schlitzförmige Öffnung 134 der Abtastplatte 135 geworfen wird.

Die Abtastung des Bildes 120 durch die schlitzförmige Öffnung 134 erzeugt in der Photozelle 137 Ausgangssignale, die über den Signalpegelsteuerkreis «5 139 den Zählerschaltkreis 138 erregen. Wie im vorhergehenden Falle wird der Signalpegelsteuerkreis 139 dazu benutzt, den reflektierenden Eigenschaften des Aufdrucks 110 entsprechende Signale der Photozelle 137 zu trennen. Ein Kompensationselement wird in der optischen Achse 133 nicht benötigt. Die durch das Dove-Prisma 132 eingeführte, zusätzliche optische Weglänge wird durch den Weg 121 zwischen dem Strahlenteiler 119 und dem Spiegel 131 kompensiert. Die Länge des dritten Durchmessers »6« zwischen entsprechenden gegenüberliegenden Seiten des sechseckigen Aufdrucks 110 wird mit Hilfe des Bildes 118 gemessen, das durch den Strahlenteiler 115 entlang der optischen Achse 117 übertragen wird. Wie im ersten Falle ist in der optischen Achse 117 das Dove-Prisma 140 angeordnet, durch welches das Bild 118 in einer zur optischen Achse 117 senkrechten Ebene gedreht wird. Der Drehwinkel des Bildes 118, der durch die Drehlage des Dove-Prismas 114 um seine Längsachse bestimmt wird, ist so gewählt, daß der Durchmesser »fe« parallel zu der Abtastrichtung des Abtasters 23 liegt. Diese Lage ist durch das gedrehte Bild 141 auf der optischen Achse 142 angedeutet. Der Lichtweg des gedrehten Bildes wird durch den Spiegel 143 abgelenkt und über die Okularlinse 5c 142/J auf eine andere reflektierende Fläche des PoK-gonspiegels 123 geworfen. Das vom Abtaster 123 reflektierte Licht des gedrehten Bildes 141 überstreicht die schlitzförmige Öffnung 144 der Abtastplatte 145. Die durch den öffnungsschlitz 144 hindurchtretenden, aufeinanderfolgenden Teile des gedrehten Bildes 141 erzeugen in der Photozelle 146 Ausgangsimpulse, die unter Steuerung des Signalpegc'isteuerkreises 147 den Zählerschaltkreis 148 erregen, der die gewünschten Meßdaten für die Lance des Durchmessers »fr« des Aufdrucks 110 liefert.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Photoelektrische Abtasteinrichtung zur gleichzeitigen Ermittlung der Lage von Begrenzungspunkten eines fiächenhaflen Musters in mehreren Abtastrichtungen mitteis strahlungsempfindlichei Elemente, die einer aufeinanderfolgende Bereiche

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des flächenhaften, strahlenabgebendiüi oder Strahlen reflektierenden Musters abtastenden Ablenkvorrichtung zur Erzeugung von der Abtaststrahlung entsprechenden Ausgangssignalen nachgsschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung des Musters (1) des abbildenden Strahlengangs Strahlenteiler (ilii bzw. 115, 119) vorgesehen sind, daß in jeden Teilstrahlengang jeweils ein das Bild des Mus'en in einer zur Strahlungsrichtung senkrechten Ebene um die jeweilige optische Achse (17 bzw. Iil7, 125) drehendes Element (20 bzw. 140, 132) angeordnet ist und daß die durch die Drehtage des bilddrehenden Elements (20 bzw. 140, IM) bestimmten Teilstrahlengänge auf die Ablenkvorrichtung (22 bzw. 123) geführt sind und de durch die Ablenkvorrichtung gegebene Abtaslrichtung zu der jeweiligen Abtastrichtung des gedrehten Bildes (21 bzw. 91, bzw. 141 bzw. 136) parallel liegt.

2. Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ao gekennzeichnet, daß das das Bild des Musters in einer zur jeweiligen optischen Achse senkrechten Ebene drehende Element (20; 140; 1132) jeweils ein um seine optische Achse drehtmr angeordnetes Dove-Prisma ist. as

3. Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Teilstrahlengänge eino gemeinsame, durch einen rotie renden Polygonspiegel (22; 123) gebildete Ab lenkvorrichtung vorgesehen ist und daß den Spiegelflächen des Polygonspiegels in Zuordnung zu den einzelnen Teilstrahlengängen jeweils eine Schlitzblende (26, 28; 95, 103; 45, 127, 135) und ein lichtempfindliches Element (3, 4, 5; 97, 104: 146, 128, 137) zugeordnet ist.

4. Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den lichtempfindlichen Elementen von einem Oszillatoi (80; 99) beaufschlagte Zähler (81, 85; 100, 107 148, 130, 138) nachgeschaltet sind.

5. Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleich der von den lichtempfindlichen Elementen abgegebenen AbtZ'Stsignalen mit Referenzsignaler ein bei fehlender zeitlicher Koinzidenz der Signale die Positionseinrichtung (8,12,13) für das Mustei beeinflussender Vergleicher (60, 61, 64) vorge sehen ist.

6. Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeu gung der Referenzsignale ein auf der Achse (31 des als Ablenkvorrichtung dienenden Polygonspiegels (22) angeordneter, zweiter Polygonspicge (33) vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen