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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem für ein mit Bildverarbeitung oder Abbildung arbeitendes Meßgerät, das zum Messen der Abmessungen, der Form, der Kontur oder ähnlicher Parameter eines Objekts auf der Grundlage eines Bilds des Objekts verwendet wird, das mittels eines optischen Systems gemessen oder erzeugt worden ist. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Beleuchtungssystem für ein mit Bildverarbeitung oder Abbildung arbeitendes Meßgerät, bei dem Beleuchtung, der ein Objekt ausgesetzt wird, aus einer Gruppe ausgewählt werden kann, zu der eine vertikal einfallende Beleuchtung, eine schräg einfallende Beleuchtung und eine ringförmig einfallende Beleuchtung gehören.
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Bei einem Bildverarbeitungs-Meßgerät, bei dem eine in einem Objekt gemessene Stelle optisch mittels eines optischen Vergrößerungssystems vergrößert wird und die Abmessungen, die Form oder Kontur oder dergleichen des Objekts auf der Grundlage des vergrößerten Bilds ermittelt wird, stellt die Beleuchtung im Hinblick auf das zu messende Objekt eine sehr wichtige Funktion vom Gesichtspunkt der Erzielung eines klaren vergrößerten Bilds dieses Objekts gesehen dar. Das Bildverarbeitungs-Meßgerät kann beispielsweise ein Meßmikroskop, ein Werkzeughersteller-Mikroskop, ein Projektor oder dergleichen sein.
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Bei einem derartigen bildverarbeitenden oder bei der Bildverarbeitung eingesetzten Meßgerät ist als eines der Beleuchtungssysteme ein mit vertikalem Lichteinfall arbeitendes Beleuchtungssystem bekannt, bei dem Beleuchtungslicht auf ein Objekt von einer Richtung projiziert wird, die im wesentlichen direkt von oben auf das Objekt gerichtet ist. Ein solches, mit vertikalem Lichteinfall arbeitendes Beleuchtungssystem wird meistens in denjenigen Fällen eingesetzt, bei dem ein Objekt mit einer verhältnismäßig einfachen Gestalt gemessen wird. Jedoch kann in einem Fall, bei dem ein Objekt zu messen ist, das eine komplizierte Kontur wie etwa eine stufenförmige Gestalt aufweist, die eine Anzahl von Kantenabschnitten umfaßt, der Schatten von solchen Kantenabschnitten nicht klar auf einer Anzeigeeinheit oder dergleichen angezeigt werden.
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Zur Überwindung des vorstehend erläuterten Nachteils ist diesbezüglich bereits ein Bildverarbeitungs-Meßgerät vorgeschlagen worden, bei dem eine mit schrägem Einfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung, die eine Lichtquelle besitzt, die von der üblicherweise bei dem Bildverarbeitungs-Meßgerät eingesetzten Lichtquelle getrennt ist, oder eine mit ringförmigem Einfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung, die ebenfalls eine von der Lichtquelle des Meßgeräts getrennte Lichtquelle umfaßt, an dem Hauptkörper des Meßgeräts angebracht ist. Das Bild des zu messenden Objekts wird mittels der von diesen Beleuchtungseinrichtungen bereitgestellten Beleuchtung erzeugt.
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Bei der vorstehend angegebenen, mit schrägem Lichteinfall oder mit ringförmigem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung ist allerdings eine von der in dem Bildverarbeitungs-Meßgerät vorhandenen Lichtquelle getrennte Lichtquelle erforderlich, so daß diese Beleuchtungseinrichtungen kostenaufwendig sind und großer Arbeitsaufwand zur Anbringung dieser Lichtquellen an dem Hauptkörper des Meßgeräts in einer vorbestimmten Lage und Haltung erforderlich ist, was zudem mühsam ist.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung, bei der eine mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung oder eine mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung an dem Hauptkörper des Meßgeräts zum Zeitpunkt des anfänglichen Zusammenbaus des gesamten Geräts angebracht werden, nimmt ferner das Gerät selbst große Abmessungen an. Ferner stellt sich das Problem einer schlechten Betreibbarkeit, da in Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungsfällen des Bildverarbeitungs-Meßgeräts diese Beleuchtungseinrichtungen nicht stets unbedingt erforderlich sind.
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Aus der Druckschrift
US 5 325 231 A ist ein Beleuchtungssystem entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei Anbringen einer einen schrägen Beleuchtungseinfall bewirkenden Beleuchtungseinrichtung oder einer einen ringförmigen Beleuchtungseinfall bewirkenden Beleuchtungseinrichtung muss bei diesem Beleuchtungssystem zusätzlich eine Dunkelfeld-Beleuchtungseinheit zwischen dem Hauptkörper des Meßgeräts und der Lichtquelle in den Strahlengang eingebracht werden, um das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zur den schrägen Beleuchtungseinfall bewirkenden Beleuchtungseinrichtung oder zur den ringförmigen Beleuchtungseinfall bewirkenden Beleuchtungseinrichtung zu leiten.
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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend erläuterten, beim Stand der Technik auftretenden Probleme geschaffen worden. Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungssystem für ein Bildverarbeitungs-Meßgerät zu schaffen, bei dem eine beliebige Beleuchtung aus der mit vertikalem Einfall arbeitenden Beleuchtung, der mit schrägem Einfall arbeitenden Beleuchtung und der mit ringförmigem Einfall arbeitenden Beleuchtung ausgewählt und die ausgewählte Beleuchtungsart bei dem Einsatz verwendet werden kann, und die weiterhin sehr gute Bedienbarkeit aufweist sowie ferner in kompakter und ökonomischer Weise aufgebaut werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem für ein bildverarbeitendes Meßgerät umfaßt die folgenden Merkmale: einen Hauptkörper des Meßgeräts, der einen Tisch umfaßt, auf dem ein zu messendes Objekt angeordnet wird oder ist; eine mit vertikalem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung, die eine Lichtquelle aufweist und den von dieser Lichtquelle ausgesandten Lichtfluß von einer direkt oberhalb des Objekts liegenden Richtung oder Stelle projiziert; eine mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung, die an dem Hauptkörper des Meßgeräts in abnehmbarer Weise angebracht ist und einen Lichtfluß auf das Objekt in einer schrägen Richtung projiziert; eine mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung, die an dem Hauptkörper des Meßgeräts in abnehmbarer Weise angebracht ist und einen ringförmigen Lichtfluß auf das Objekt projiziert, wobei entweder nur die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung oder nur die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung an dem Hauptkörper des Meßgeräts in abnehmbarer Weise angebracht ist; und eine Schalteinrichtung zum Umschalten des Lichtflusses, der von der Lichtquelle erzeugt wird, von der mit vertikalem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung entweder auf die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung oder auf die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung, wobei die Schalteinrichtung einen zur Umschaltung eines optischen Pfads dienenden Umschaltspiegel enthält, der so angeordnet ist, daß er in den von der Lichtquelle ausgehenden optischen Pfad einführbar und aus diesem herausbewegbar ist, und wobei der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl durch die mit vertikalem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung aus einer direkt von oben auf das Objekt gerichteten Richtung auf das Objekt projiziert wird, wenn der Umschaltspiegel in den von der Lichtquelle ausgehenden optischen Pfad eingeführt ist.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist folglich derart aufgebaut, daß die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung und die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung von dem Hauptkörper des Meßgeräts, der mit der mit vertikalem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung ausgestattet ist, abnehmbar sind. Es kann daher die für die Kontur eines zu messenden Objekts jeweils geeignete Beleuchtung aus der die vertikal einfallende Beleuchtung, die schräg einfallende Beleuchtung und die ringförmig einfallende Beleuchtung umfassenden Gruppe ausgewählt werden. Da diese Beleuchtungseinrichtungen von dem Meßgerät-Hauptkörper abnehmbar sind, ist das Gerät zudem sehr einfach zu betreiben und kann kompakt aufgebaut werden.
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Weiterhin kann erfindungsgemäß die für die mit vertikalem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung vorgesehene Lichtquelle gemeinsam auch für die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung und die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung verwendet werden, da der von dieser Lichtquelle der mit vertikalem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung ausgesendete Lichtfluß durch die Schalteinrichtung entweder zu der mit schrägem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung oder zu der mit ringförmigem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung umgeschaltet werden kann. Aus diesem Grund kann das erfindungsgemäße Meßgerät noch ökonomischer als in einem Fall aufgebaut werden, bei dem die mit schrägem Einfall arbeitende Beleuchtung und die mit ringförmigem Einfall arbeitende Beleuchtung auf der Grundlage von Lichtquellen bereitgestellt werden, die, wie beim Stand der Technik, separat von der Lichtquelle der mit vertikalem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sind.
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Bei dem vorstehend erläuterten Aufbau ist es bevorzugt, daß die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung oder die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung an dem Meßgerät über eine Adapterlinse abnehmbar angebracht ist. Die Adapterlinse ist zum Umwandeln des Durchmessers des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtflusses bzw. Lichtstrahls in einen vorbestimmten Durchmesser ausgelegt.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung können die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung und die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung selektiv an dem Hauptkörper des Meßgeräts über die Adapterlinse angebracht werden. Es ist daher kein Arbeitsvorgang zur individuellen Montage der mit schrägem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung und der mit ringförmigem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung an dem Hauptkörper des Meßgeräts erforderlich. Da, anders ausgedrückt, eine Adapterlinse als eine Halterung fungieren kann, die gemeinsam für die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung und die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung verwendet werden kann, ist es möglich, das Meßgerät hinsichtlich seines strukturellen Aufbaus einfacher auszulegen und auch zu erreichen, daß das Meßgerät ökonomischer wird als ein herkömmliches Meßgerät. Da der Durchmesser des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahls durch die Adapterlinse auf einen Durchmesser gebracht werden kann, der für die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung und/oder die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung geeignet ist, läßt sich ferner der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtfluß wirkungsvoll ausnutzen.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ferner die vorstehend beschriebene Schalteinrichtung bezüglich des optischen Pfads, der von der Lichtquelle ausgeht, so angeordnet, daß sie in diesen einführbar und aus diesem zurückziehbar ist. Die Schalteinrichtung ist hierbei durch den den optischen Pfad umschaltenden Umschaltspiegel gebildet, der den von der Lichtquelle ausgesandten Lichtfluß entweder zu der mit schrägem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung oder zu der mit ringförmigem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von der Position der angebrachten Schalteinrichtung umschaltet. In diesem Fall kann die Ausgestaltung derart getroffen sein, daß ein den optischen Pfad umschaltender Schalthebel mit dem Umschaltspiegel gekoppelt ist, und daß der Schalthebel so ausgelegt ist, daß er relativ zu dem Hauptkörper des Meßgeräts gedrückt oder gezogen werden kann, wobei der Umschaltspiegel derart angeordnet ist, daß er in den von der Lichtquelle ausgehenden optischen Pfad einführbar oder aus diesem optischen Pfad herausbewegbar ist.
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Bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird der von der Lichtquelle erzeugte Lichtfluß in einfacher Weise zu der mit schrägem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung oder zu der mit ringförmigem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung umgeschaltet, indem einfach der Umschaltspiegel bezüglich des von der Lichtquelle ausgehenden optischen Pfads eingeführt bzw. herausbewegt wird. Zudem kann diese Ausgestaltung leicht und einfach aufgebaut werden.
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In bevorzugter Ausgestaltung enthält die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung ferner einen Lichtempfangsabschnitt, der an dem Hauptkörper des Meßgeräts in entfernbarer Weise in einem optischen Pfad angebracht ist, zu dem der von der Lichtquelle erzeugte Lichtfluß durch die vorstehend beschriebene Schalteinrichtung umgeschaltet wird, wobei dieser Lichtfluß durch den Lichtempfangsabschnitt in zwei Lichtflüsse bzw. Lichtstrahlen unterteilt wird. Weiterhin sind vorzugsweise zwei als Paar vorgesehene optische Faserkabel vorhanden, in die die jeweiligen, durch den Lichtempfangsabschnitt unterteilten Lichtflüsse an einem Ende der optischen Faserkabel eingeleitet werden, wohingegen schräg ausgegebene Lichtflüsse von den anderen Enden der optischen Faserkabel auf das zu messende Objekt projiziert werden.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist es möglich, den von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen zu unterteilen, wobei die jeweiligen unterteilten Lichtstrahlen schräg auf ein zu messendes Objekt von dessen entgegengesetzten Seiten her projiziert werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß die anderen Enden der optischen Faserkabel jeweils mit Projektionsabschnitten versehen sind, daß sie mit Hilfe einer Fixierplatte in einem vorbestimmten Winkel gehalten werden, und daß die Fixierplatte hierbei beispielsweise an dem Außenumfang einer Objektivlinse befestigt ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die vorstehend beschriebene, mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung einen Lichtempfangsabschnitt auf, der an dem Hauptkörper des Meßgeräts in einem optischen Pfad in entfernbarer Weise angebracht ist, zu dem der von der Lichtquelle abgegebene Lichtstrahl durch die Schalteinrichtung umgeschaltet wird. Die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung umfaßt ferner vorzugsweise eine Mehrzahl von optischen Fasern, in die der von dem vorstehend angegebenen Lichtempfangsabschnitt erhaltene Lichtfluß von einem Ende der optischen Fasern her eingeleitet wird, wobei die anderen Enden der optischen Fasern in einer ringförmigen Weise angeordnet sind, die um die optische Achse der mit vertikalem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung herum angeordnet sind.
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Bei diesem vorstehend beschriebenen Aufbau kann ein ringförmiger Lichtfluß bzw. Lichtstrahl durch eine solche einfache Anordnung erhalten werden, indem eine Mehrzahl von optischen Fasern einfach in einer ringförmigen Weise angeordnet wird. In diesem Fall ist die Anordnung derart getroffen, daß dann, wenn die Mehrzahl von optischen Fasern gebündelt ist und diese in einem ringförmigen Element enthalten sind, und wenn ferner das ringförmige Element fest an dem Außenumfang einer Objektivlinse angebracht ist, ein Strahlkondensationspunkt des ringförmigen Lichtflusses bzw. die Lichtfluß-Mittelachse, leicht mit der optischen Achse der Objektivlinse zur Übereinstimmung gebracht werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mikroskops, das eine praktische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt oder aufweist,
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2 zeigt eine partielle Seitenansicht, in der ein wesentlicher Teil der in 1 gezeigten Ausführungsform dargestellt ist,
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3 zeigt eine Schnittansicht, die das Innere eines Körper- bzw. Gerätetubus bei der in 1 dargestellten Ausführungsform veranschaulicht,
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4 zeigt eine Schnittansicht, die entlang der in 3 gezeigten Linie IV-IV geschnitten ist,
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5 zeigt eine Darstellung desjenigen Zustands, bei dem eine für schrägen Lichteinfall ausgelegte Beleuchtungseinrichtung bei der in 1 dargestellten Ausführungsform an dem Gerätetubus angebracht ist,
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6 zeigt eine Darstellung eines Zustands, bei dem eine für ringförmigen Lichteinfall ausgelegte Beleuchtungseinrichtung bei der in 1 gezeigten Ausführungsform an dem Gerätetubus angebracht ist,
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die mit ringförmigem Lichteinfall arbeitende Beleuchtungseinrichtung bei der in 1 dargestellten praktischen Ausführungsform veranschaulicht, und
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8 zeigt eine perspektivische Ansicht, die von der Bodenseite der mit ringförmigem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtungseinrichtung bei der in 1 dargestellten Ausführungsform her gesehen ist.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Meßmikroskops gezeigt, bei dem die vorliegende Erfindung zum Einsatz gebracht ist. Das Meßmikroskop enthält einen Hauptkörper 1, der aus einer Basis 2 und einer vertikal von der Basis 2 hochstehenden Säule 3 besteht. Die Basis 2 ist mit einem Tisch 4 versehen, auf dessen oberseitiger Oberfläche ein zu messendes Objekt W angeordnet ist. Die Basis ist in ihrem Inneren mit einer nicht gezeigten durchlässigen Beleuchtungseinrichtung bzw. Durchlichteinrichtung versehen. Der Tisch 4 ist durch einen in den Richtungen X und Y bewegbaren Tisch (X-Y-Tisch) gebildet, der durch Betätigung von drehend zu betätigenden Handgriffen 5 und 6 in zwei axialen Richtungen verschiebbar ist, die sich in rechtem Winkel schneiden und in der horizontalen Ebene liegen. Der Tisch 4 ist somit nach rechts und links (in der Richtung der Achse X) als auch nach vorne und hinten (in der Richtung der Achse Y) bewegbar. Die Säule 3 ist mit einem Körper- bzw. Gerätetubus 8 versehen, der durch eine Drehbetätigung eines Betätigungshandgriffs 7 nach oben und unten (in der Richtung der Achse Z) anhebbar und absenkbar ist. Ferner ist die Säule 3 mit einer Anzeige (Indikator) 9 zum Anzeigen der jeweiligen Bewegungsstrecken in den jeweiligen axialen Richtungen (Achsenrichtungen X, Y und Z) ausgestattet.
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An dem Gerätetubus 8 sind an dessen oberer Oberfläche eine Lichtquelle 11, an dessen Vorderseite ein Okular 12, und an dessen Unterseite eine Objektivlinse (Objektiv) 13 angebracht, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist. Weiterhin ist im Inneren des Körpertubus 8 ein zur Umschaltung des optischen Pfads dienender Umschaltspiegel 51 direkt unterhalb der Lichtquelle 11 angeordnet, und es sind Halbspiegel 52 und 53 jeweils an bzw. auf der optischen Achse der Objektivlinse 13 angeordnet. Darüber hinaus sind eine Feldlinse 54, ein Spiegel 55, eine nicht gezeigte Relaislinse usw., die reflektiertes Licht von dem Halbspiegel 53 zu der Objektivlinse 13 leiten, aufeinanderfolgend zwischen dem Halbspiegel 53 und der Objektivlinse 13 angeordnet. Zusätzlich ist eine Linse 56 zwischen dem Umschaltspiegel 51 und dem Halbspiegel 52 angeordnet, und es ist eine Strichplatte oder Zielmarke 57 zwischen dem Halbspiegel 53 und der Feldlinse 54 vorgesehen. Eine für vertikalen Einfall vorgesehene Beleuchtungseinrichtung A (nachfolgend als ”erste Beleuchtungseinrichtung” bezeichnet), die den von der Lichtquelle 11 erzeugten Lichtfluß bzw. Lichtstrahl zu einem zu messenden Objekt W aus einer direkt oberhalb des Objekts befindlichen Richtung bzw. direkt von oben auf das Objekt projiziert, ist hierbei durch die Lichtquelle 11, den Umschaltspiegel 51 und den Halbspiegel 53 gebildet.
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Ferner ist eine Aperturblende 58 zwischen der Lichtquelle 11 und dem Umschaltspiegel 51 angeordnet, und es ist ferner an der Bodenwand (an der unteren Oberfläche des Körpertubus 8) an einer tiefer als die Aperturblende 58 liegenden Stelle eine Adapterlinse 21 beweglich angeschraubt bzw. angebracht. Die Adapterlinse 21 enthält in sich eine Kondensorlinse, und ist mittels eines mit einem Innengewinde versehenen Mutterelements 20 an dieser Bodenwand angeschraubt. Die Kondensorlinse bewirkt eine Umwandlung des Durchmessers des von der Lichtquelle 11 ausgesendeten Lichtstrahls in einen vorbestimmten bzw. gewünschten Durchmesser des Lichtstrahls.
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Die Adapterlinse 21 ist so ausgelegt, daß eine für schrägen Lichteinfall ausgelegte Beleuchtungseinrichtung B (nachfolgend als ”zweite Beleuchtungseinrichtung” bezeichnet), die Lichtstrahlen schräg bezüglich des auf dem Tisch 4 befindlichen Objekts W projiziert, und eine für ringförmigen Lichteinfall ausgelegte Beleuchtungseinrichtung C (nachfolgend als ”dritte Beleuchtungseinrichtung” bezeichnet), die einen ringförmigen Lichtstrahl bezüglich des auf dem Tisch 4 befindlichen Objekts W projiziert, selektiv abnehmbar bzw. anbringbar sind. Hierbei ist der Umschaltspiegel 51 so ausgebildet, daß er in den von der Lichtquelle 11 ausgehenden optischen Pfad einführbar und aus diesem herausbewegbar ist, derart, daß der von der Lichtquelle 11 erzeugte Lichtstrahl zu der für schrägen Lichteinfall ausgelegten Beleuchtungseinrichtung B und/oder zu der für ringförmigen Lichteinfall ausgelegten Beleuchtungseinrichtung C, die jeweils an der Adapterlinse 21 anbringbar sind, umgeschaltet bzw. geleitet wird. Genauer gesagt, wird die Position des den optischen Pfad umschaltenden Umschaltspiegels 41 dadurch gewechselt, daß ein zur Umschaltung des optischen Pfads vorgesehener Schalthebel 51A gedrückt und/oder gezogen wird. Der Schalthebel 51A ist auf einer Seite des Körpertubus 8 angeordnet, wie dies aus 4 ersichtlich ist. Eine Umschalteinrichtung D umfaßt folglich den Umschaltspiegel 51 und den Schalthebel 51A. In 4 ist mit dem Bezugszeichen 58A ein Aperturblendenhebel bezeichnet, der dazu dient, die Aperturblende 58 variieren zu können.
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Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, ist die für schrägen Lichteinfall ausgelegte Beleuchtungseinrichtung B abnehmbar in einen optischen Pfad eingefügt, auf den der von der Lichtquelle 11 ausgehende optische Pfad umschaltbar ist. Anders ausgedrückt, ist die Beleuchtungseinrichtung B abnehmbar in ein bodenseitiges Paß- bzw. Aufnahmeloch 22 der Adapterlinse 21 eingefügt, wobei die Beleuchtungseinrichtung B mit Hilfe einer Stellschraube bzw. Klemmschraube 23 an der Adapterlinse 21 befestigt ist. Die zweite Beleuchtungseinrichtung B ist durch einen Lichtempfangsabschnitt 31, der zum Aufteilen des von der Lichtquelle 11 zugeführten Lichtstrahls in zwei Lichtflüsse bzw. Lichtstrahlen dient, zwei ein Paar bildende optische Faserkabel 32A und 32B, von denen jeweils ein Ende mit dem Lichtempfangsabschnitt 31 gekoppelt ist und die in dem Lichtempfangsabschnitt 31 aufgeteilten Lichtstrahlen jeweils in diese Enden eingeleitet werden, Lichtprojektionsabschnitte 33A und 33B, von denen jeder an dem jeweiligen anderen Ende der jeweiligen optischen Faserkabel 32A und 32B angebracht ist und von denen jeder eine Linse enthält, und eine Fixierplatte 35 gebildet, die zum Halten der beiden Lichtprojektionsabschnitte 33A und 33B in einem vorbestimmten Winkel (einem Winkel, bei dem die Beleuchtung schräg auf das Objekt W gerichtet ist) ausgelegt ist und an dem Außenumfang der Objektivlinse 13 mit Hilfe einer Stellschraube bzw. Klemmschraube 34 befestigt ist.
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Wie auch aus den 6 und 7 ersichtlich ist, weist die mit ringförmiger Beleuchtung arbeitende Beleuchtungseinrichtung C einen Lichtempfangsabschnitt 41, der in abnehmbarer Weise in das bodenseitige Aufnahmeloch 22 der Adapterlinse 21 eingeführt ist und an dieser mit Hilfe einer Stell- bzw. Klemmschraube 23 angebracht ist, eine Mehrzahl von optischen Fasern 42, von denen jeweils ein Ende so angeordnet ist, daß es dem Lichtempfangsabschnitt 41 zugewandt ist, so daß ein von dem Lichtempfangsabschnitt 41 erhaltener Lichtfluß bzw. Lichtstrahl von der Seite dieses einen Endes her eingeführt wird, ein ringförmiges Element 44, das mit dem Lichtempfangsabschnitt 41 über ein flexibles Rohr bzw. einen flexiblen Schlauch 43 gekoppelt ist und dessen Inneres die Mehrzahl von optischen Fasern 42 in gebündelter sowie in ringförmiger Form enthält, und eine Stell- bzw. Klemmschraube 45 zum Befestigen des ringförmigen Elements 44 an dem Außenumfang der Objektivlinse 13 auf. Ferner ist eine ringförmige Rille 46 an der unteren Fläche des ringförmigen Elements 44 derart ausgebildet, daß sie mit Bezug zu der optischen Achse der Objektivlinse 13 geneigt ist, und es sind die äußersten Enden der Mehrzahl von optischen Fasern 42 eines nach dem anderen in der ringförmigen Rille 46 in einer ringförmigen Gestalt angeordnet und ausgerichtet, wie dies in 8 gezeigt ist. Da die vorliegende Erfindung den vorstehend erläuterten Aufbau aufweist, wird das zu messende Objekt W auf dem Tisch 4 zu seiner Messung angeordnet und es wird dann eine für die Kontur, d. h. die äußere Gestalt des Objekts W geeignete Beleuchtung aus der Gruppe ausgewählt, die die vertikal einfallende Beleuchtung, die schräg einfallende Beleuchtung und die ringförmig einfallende Beleuchtung umfaßt.
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In dem als Beispiel dienenden Fall der vertikal einfallenden Beleuchtung wird eine elektrische Spannungsquelle für die Lichtquelle 11 eingeschaltet, wobei ein Zustand vorliegt, bei dem der Umschaltspiegel 51 in dem optischen Pfad angeordnet ist, der von der Lichtquelle 11 ausgeht, wie dies in 3 gezeigt ist. Anders ausgedrückt, befindet sich der Umschaltspiegel 51 in einer Stellung, bei der der Schalthebel 51A eingedrückt worden ist. Dies führt dazu, daß der von der Lichtquelle 11 ausgehende Lichtstrahl durch den Umschaltspiegel 51 reflektiert wird, anschließend durch den Halbspiegel 52 reflektiert wird, wonach der Lichtstrahl dann auf das Objekt W aus einer Richtung direkt oberhalb des Objekts über die Objektivlinse 13 projiziert wird. Das von dem Objekt W reflektierte Licht wird von der Objektivlinse 13 zu dem Halbspiegel 53 über den Halbspiegel 52 geleitet, dann durch den Halbspiegel 53 reflektiert, wonach das reflektierte Licht dann zu dem Okular 12 über die Feldlinse 54 und den Spiegel 55 geleitet wird. Das resultierende reflektierte Licht wird über das Okular 12 betrachtet. In diesem Fall ist es auch möglich, das von dem Halbspiegel 53 durchgelassene Licht mit Hilfe einer Fernsehkamera oder sonstigen Kamera zu betrachten.
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In diesem Zustand wird eine Stelle des zu messenden Objekts W aufeinanderfolgend beispielsweise mit einem Linienkreuz oder einer ähnlichen Markierung der Strichplatte oder Zielmarke 57 ausgerichtet, während der Tisch 4 in Richtung der Achsen X und Y transportiert wird, wobei hierbei der Körpertubus 8 in Richtung der Achse Z verlagert wird oder verlagerbar ist. In diesem Fall wird der Betrag bzw. die Größe oder Strecke, um den bzw. die eine Versetzung in jeder der Achsen (Achsen X, Y und Z) erfolgt ist, von der Anzeige 9 abgelesen, wodurch eine Dimension oder Abmessung und eine Form an der zu messenden Stelle des zu messenden Objekts W ermittelt werden.
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Andererseits wird im Fall einer gewünschten Beleuchtung mit schrägem Lichteinfall die Adapterlinse 21 mit dem Mutterelement 20 verschraubt bzw. in dieses eingeschraubt, wonach dann der Lichtempfangsabschnitt 31 der für schrägen Lichteinfall vorgesehenen Beleuchtungseinrichtung B an dem Aufnahmeloch 22 der Adapterlinse 21 angebracht wird und durch die Klemmschraube 23 gemäß der Darstellung in 5 befestigt wird.
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Weiterhin wird an dem Außenumfang der Objektivlinse 13 die Fixierplatte 35 angebracht, und es werden diese beiden Teile durch die Klemmschraube 34 aneinander befestigt. In diesem Zustand wird der Schalthebel 51A herausgezogen, so daß der von der Lichtquelle 11 ausgehende Lichtfluß bzw. Lichtstrahl in dem Lichtempfangsabschnitt 31 in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt wird. Die jeweiligen, in dieser Weise aufgeteilten Lichtstrahlen werden dann über die optischen Faserkabel 32A und 32B zu den Lichtprojektionsabschnitten 33A und 33B geleitet und über diese auf das Objekt W projiziert. Folglich wird die Beleuchtung schräg auf das Objekt W gerichtet, so daß ein klares Bild von einer Rille, einer konvexen Krümmung oder einem ähnlichen Muster erhalten werden kann.
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Ferner wird im Fall einer gewünschten ringförmig einfallenden Beleuchtung die Adapterlinse 21 in das Mutterelement 20 eingeschraubt bzw. mit diesem verschraubt, wonach der Lichtempfangsabschnitt 41 des für die ringförmig einfallende Beleuchtung ausgelegten Beleuchtungsabschnitts C an dem Aufnahmeloch 22 der Adapterlinse 21 angebracht wird und diese beiden Teile durch die Klemmschraube 23 aneinander fixiert werden, wie dies in 6 gezeigt ist. Ferner wird an dem Außenumfang der Objektivlinse 13 das ringförmige Element 44 angebracht, wonach diese beiden Teile durch die Stell- bzw. Klemmschraube 45 aneinander befestigt werden. Bei diesem Zustand wird der Schalthebel 51A herausgezogen, so daß der von der Lichtquelle 11 erzeugte Lichtstrahl dann von dem Lichtempfangsabschnitt 41 über die optischen Fasern 42 zu dem Objekt W geleitet wird, wobei der Lichtstrahl zu dem Objekt W über die äußersten Enden der optischen Fasern 42 projiziert wird. Anders ausgedrückt, wird ein ringförmiger Lichtfluß bzw. Lichtstrahl auf das zu messende Objekt W gerichtet, so daß ein klares Bild von einer kreisförmigen Rille, einem kreisförmigen Vorsprung oder einem ähnlichen kreisförmigen Muster erhalten werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist folglich das Meßmikroskop, das mit der ersten Beleuchtungseinrichtung A und einer durchlässigen Beleuchtungseinrichtung bzw. Durchlichteinrichtung (nicht gezeigt) versehen ist, in einer solchen Weise aufgebaut, daß die zweite Beleuchtungseinrichtung B und die dritte Beleuchtungseinrichtung C selektiv und in abnehmbarer Weise angebracht werden können. Demzufolge kann jeweils eine Beleuchtung ausgewählt werden, die für die Kontur des zu messenden Objekts W geeignet ist, wobei diese Beleuchtung selektiv aus der mit vertikalem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtung, der mit schrägem Lichteinfall arbeitenden Beleuchtung und der für ringförmigen Einfall ausgelegten Beleuchtung ausgewählt werden kann.
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Da das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem so ausgestaltet ist, daß das Mutterelement 20 an dem Tubus 8 angebracht werden kann und die zweite Beleuchtungseinrichtung B oder die dritte Beleuchtungseinrichtung C selektiv und in abnehmbarer Weise an diesem Mutterelement 20 über die Adapterlinse 21 angebracht werden können, ist kein Arbeitsschritt für die gemeinsame Montage der zweiten Beleuchtungseinrichtung B und der dritten Beleuchtungseinrichtung C an dem Tubus 8 erforderlich. Anders ausgedrückt, dient ein einziges Mutterelement 20 sowohl für die zweite Beleuchtungseinrichtung B als auch für die dritte Beleuchtungseinrichtung C als ein Montageabschnitt, so daß das Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ökonomisch und mit einfachem Aufbau ausgebildet werden kann. Ferner kann der von der Lichtquelle 11 ausgesendete Lichtfluß (Lichtstrahl) effektiv ausgenutzt werden, da die Adapterlinse 21 mit einer Kondensorlinse versehen ist, durch die erreicht wird, daß der Durchmesser des von der Lichtquelle 11 ausgesendeten Lichtstrahls mit dem jeweiligen Durchmesser der optischen Fasern übereinstimmt, die in der zweiten Beleuchtungseinrichtung B und in der dritten Beleuchtungseinrichtung C enthalten sind.
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Da weiterhin die Umschalteinrichtung D zum Umschalten des von der Lichtquelle 11 der ersten Beleuchtungseinrichtung A erzeugten Lichtstrahls auf die zweite Beleuchtungseinrichtung B oder auf die dritte Beleuchtungseinrichtung C vorgesehen ist, kann die Lichtquelle 11 der ersten Beleuchtungseinrichtung A gemeinsam als Lichtquelle sowohl für die zweite Beleuchtungseinrichtung B als auch für die dritte Beleuchtungseinrichtung C benutzt werden. Aus diesem Grund kann das Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung noch ökonomischer als in einem Fall aufgebaut werden, bei dem eine Beleuchtung mit schrägem Einfall und eine Beleuchtung mit ringförmigem Einfall mit Hilfe von separaten Lichtquellen ausgeführt wird, wie es im Stand der Technik der Fall ist. Da zudem die Umschalteinrichtung D derart aufgebaut ist, daß der Umschaltspiegel 51, der direkt unterhalb der Lichtquelle 11 angeordnet ist, in den von der Lichtquelle 11 ausgehenden optischen Pfad einführbar und aus diesem herausbewegbar ist, indem der Schalthebel 51A gedrückt bzw. gezogen wird, kann der optische Pfad mittels einer einfachen Betätigung und einem einfachen Aufbau umgelenkt werden.
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Weiterhin umfaßt die zweite Beleuchtungseinrichtung B den Lichtempfangsabschnitt 31, der zum Unterteilen des von der Lichtquelle 11 erzeugten Lichtstrahls in zwei Lichtstrahlen dient, zwei, als ein Paar vorgesehene optische Faserkabel 32A und 32B, von denen jeweils ein Ende mit dem Lichtempfangsabschnitt 31 gekoppelt ist, und eine Fixierplatte (Befestigungsplatte) 35 zum Halten der beiden Lichtprojektionsabschnitte 33A und 33B in einem vorbestimmten Winkel und zum Befestigen derselben an dem Außenumfang der Objektivlinse 13. Die Lichtprojektionsabschnitte 33A und 33B sind hierbei jeweils an dem jeweiligen anderen Ende der jeweiligen optischen Faserkabel 32A und 32B angebracht. Demzufolge kann ein Lichtstrahl schräg auf das zu messende Objekt W von zwei entgegengesetzt liegenden Seiten des Objekts mit Hilfe der vorstehend beschriebenen zweiten Beleuchtungseinrichtung B gerichtet werden. Da weiterhin die Fixierplatte 35, die die Lichtprojektionsabschnitte 33A und 33B hält, einen derartigen Aufbau aufweist, daß sie an dem Außenumfang der Objektivlinse 13 angebracht werden kann, können die beiden Lichtprojektionsabschnitte 33A und 33B stabil durch die Fixierplatte 35 gehalten werden.
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Andererseits weist die dritte Beleuchtungseinrichtung C den Lichtempfangsabschnitt 41, die Mehrzahl von optischen Fasern 42, von denen jeweils ein Ende so positionierbar oder positioniert ist, daß es dem Lichtempfangsabschnitt 41 zugewandt ist, und das ringförmige Element 44 auf, das die Mehrzahl von optischen Fasern 42 in einem gebündelten und ringförmigen oder kreisringförmigen Zustand hält. Ferner besitzt die dritte Beleuchtungseinrichtung C einen derartigen Aufbau, daß die äußersten Enden der Mehrzahl von optischen Fasern 42 jeweils Faser für Faser in einer ringförmigen Anordnung an der unteren Fläche des ringförmigen Elements 44 ausgerichtet sind. Folglich kann ein ringförmiger Lichtstrahl durch diesen vorstehend beschriebenen, einfachen Aufbau erhalten werden. Da ferner das ringförmige Element 44 mit Hilfe der Klemmschraube 45 fest an dem Außenumfang der Objektivlinse 13 angebracht ist, kann leicht erreicht werden, daß der Punkt der Strahlkondensation bzw. das Strahlzentrum des ringförmigen Lichtstrahls mit der optischen Achse der Objektivlinse 13 zur Übereinstimmung gebracht wird. Da ferner der Lichtempfangsabschnitt 41 mit dem ringförmigen Element 44 über das flexible Rohr 43 gekoppelt ist, kann das ringförmige Element 44 dann, wenn es an dem Außenumfang der Objektivlinse 13 zu montieren oder an diesem angebracht ist, in einfacher Weise und passend an der Objektivlinse 13 befestigt werden.
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Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel ist in Verbindung mit einem Meßmikroskop beschrieben, das einen derartigen Aufbau besitzt, daß das von dem Objekt W reflektierte Licht gemessen wird, während das Objekt mittels des Okulars 12 betrachtet wird. Die vorliegende Erfindung kann aber auch bei einem Mikroskop eingesetzt werden, bei dem das von einem Objekt reflektierte Licht gemessen wird, indem es auf einer Anzeigeeinheit angezeigt wird, die separat bereitgestellt ist.
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Ferner ist die vorliegende Erfindung auch nicht auf ein Meßmikroskop oder ihren Einsatz bei einem solchen Meßmikroskop beschränkt, sondern kann auch bei einem Projektor oder ähnlichem zum Einsatz kommen. Ferner ist der Aufbau der mit schrägem Lichteinfall arbeitenden zweiten Beleuchtungseinrichtung B und der mit ringförmigem Lichteinfall arbeitenden dritten Beleuchtungseinrichtung C nicht auf die vorstehend beschriebene Ausgestaltung beschränkt, sondern es können auch beliebige andere Ausgestaltungen eingesetzt werden, sofern durch die Ausgestaltung erreicht wird, daß der Lichtstrahl durch die zweite Beleuchtungseinrichtung B schräg auf das zu messende Objekt W gerichtet ist, und bezüglich der dritten Beleuchtungseinrichtung C erreicht wird, daß ein ringförmiger Lichtstrahl auf das zu messende Objekt W projiziert werden kann.
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Bei dem Beleuchtungssystem für ein bildverarbeitendes Meßgerät gemäß der vorliegenden Erfindung können die mit vertikalem Lichteinfall arbeitende Beleuchtung, die mit schrägem Lichteinfall arbeitende Beleuchtung und die für ringförmigen Lichteinfall ausgelegte Beleuchtung jeweils selektiv zum Einsatz kommen. Ferner zeichnet sich das Beleuchtungssystem durch gute und einfache Bedienung aus und läßt sich weiterhin kostengünstig mit kompakter Größe aufbauen.
