DE3050156T1

DE3050156T1 - An optical pattern tracing system

Info

Publication number: DE3050156T1
Application number: DE803050156T
Authority: DE
Inventors: F Brouwer
Original assignee: ESAB North America Inc
Current assignee: BROUWER, FRANS, DEERFIELD BEACH, FLA., US
Priority date: 1979-12-31
Filing date: 1980-12-23
Publication date: 1982-03-25
Also published as: GB2077913A; US4371782A; EP0042863B1; WO1981001889A1; JPS56501741A; EP0042863A1; EP0042863A4; BR8009007A; DE3050156C2; GB2077913B

Description

L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche

Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen, der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung, die den Rahmen längs der beiden ; Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf, der am Rahmen angebracht ist, einem optischen Abtaster in dem Fühlkopf, einschließlich einer lichtempfindlichen Einrichtung, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer Einrichtung, die um einen vorherbestimmten Abtastradius und um eine feste Bezugsachse eine Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung auf die Schablone projiziert, und eine Einrichtung, die die Projektionseinrichtung verschiebt, um die Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung von der Bezugsachse zu verlagern, ohne den Abtastradius zu ändern.
2. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 1, bei dem die Projektionseinrichtung eine Lichtquelle, die die Schablone beleuchtet, eine reflektierende Oberfläche, die um zwei senkrechte Achsen bewegbar ist, welche in Winkelbeziehung zur Ebene der zu verfolgenden Schablone stehen, eine erste Spule, die die reflektierende Oberfläche um eine der senkrechten Achsen bewegt, eine zweite Spule, die die reflektierende Oberfläche um die andere der senkrechten Achsen bewegt, eine Einrichtung, die ein erstes alternierendes Signal zum Antrieb der ersten Spule erzeugt, um die reflektierende Ober-

fläche um die eine Achse schwingen zu lassen, und eine Einrichtung aufweist, die ein zweites alternierendes Signal zum Antrieb der zweiten Spule¹ erzeugt, um die reflektierende Oberfläche um die andere Achse schwingen zu lassen, um eine Schwingungsbewegung der reflektierenden Oberfläche um eine Abtastachse zu schaffen,
3. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 2, bei dem die Einrichtung, die die Projektionseinrichtung verschiebt, um die Abbildung zu verlagern eine Einrichtung aufweist, welche Gleichstromvorspannsignale für die : erste und zweite Spule erzeugt.
4. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 1, bei dem die Einrichtung, die die Projektionseinrichtung verschiebt, um die Abbildung zu verlagern eine erste Einrichtung, die die Abbildung in Bewegungsrichtung des Fühlkopfes verschiebt, ohne den Abtastradius zu ändern, und eine zweite Einrichtung aufweist, die die Abbildung in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fühlkopfes verschiebt, ohne den Abtastradius zu ändern.
5. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 1, mit einer Einrichtung, die ein Geschwindigkeitssteuersignal für die kraftbetätigte Einrichtung erzeugt, wobei die Einrichtung, die die Abbildung verschiebt, auf das Geschwindigkeitssteuersignal anspricht, so daß die Verlagerung der Abbildung automatisch geändert wird, wenn die Geschwindigkeit des Fühlkopfes geändert wird.
6. Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen, der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung, die den Rahmen längs der beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf, der am Rahmen angebracht ist, einem optischen Abtaster im Fühlkopf, der eine licht-

empfindliche Einrichtung einschließt, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer Einrichtung, die eine Abbildung der Ii :htempfindlichen Einrichtung auf die Schablone projiziert, welche um eine Bezugsachse in einem Abtastbereich bewegbar ist, einer Einrichtung, die die Projektionseinrichtung verschiebt, um den Abtastbereich von der Bezugsachse in Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verlagern, einer Einrichtung, die veränderliche Geschwindigkeitssteuer- : signale für die kraftbetätigte Einrichtung erzeugt, um die Geschwindigkeit des Fühlkopfes zu steuern, bei dem die Einrichtung, die die Projektionseinrichtung verschiebt, um den ^: Abtastbereich von der Bezugsachs 3 zu verlagern, kontinuier- lieh auf die Geschwindigkeitssteuersignale anspricht, so daß die Verlagerung der Abtastabbildung von der Bezugsachse sich : kontinuierlich mit der Geschwindigkeit des Fühlkopfes ändert. _:
7. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 6, bei dem die Einrichtung, die die Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung auf die Schablone projiziert, eine schwingende, reflektierende Oberfläche aufweist, die auf der Schablone einen insgesamt kreisförmigen Abtastbereich um eine Abtastachse erzeugt, wobei die Einrichtung, die die Projektionseinrichtung verschiebt, um den Abtastbereich zu verlagern eine Einrichtung aufweist, die die Abtastachse gegenüber der Bezugsachse verschiebt.
8. Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen, der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung, die den Bahmen um die beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf, der an dem Rahmen angebracht ist, einem optischen Abtaster im Abtastkopf, der eine lichtempfindliche Einrichtung einschließt, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer Einrichtung, die in einem schwingenden, gekrümmten Abtastbereich auf der Schablone um einen vorherbestimmten Abtastradius eine Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung projiziert, und einer Ein-

richtung,' die den Abtastbereich in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Fühlkopfes verschiebt, ohne den Abtastradius zu ändern, um die wirksame Vorwärtsverlagerung des Abtastmusters bei langsamer Bewegung des Fühlkopfes zu verringern.
9. Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen, der in zwei Koordinatenrichtungen bewegbar ist, :". einem ersten und zweiten Servomotor zum Antrieb des Rahmens in den beiden Koordinatenrichtungen, einem Fühlkopf, der am Rahmen fest angebracht ist, einem optischen Abtaster in dem Fühlkopf, der eine lichtempfindliche Einrichtung einschließt, _-- die Steuersignale für den ersten und zweiten Servomotor liefert"," einem reflektierendem Abtastelement in dem Fühlkopf, welcheszur" Drehbewegung um zwei sich schneidende Achsen angebracht ist und eine sich bewegende Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung auf die Schablone projiziert, einer ersten Spule, die eine Schwenkbewegung des Abtastelements um eine der senkrechten Achsen schafft, einer zweiten Spule, die eine Schwenkbewegung des reflektierenden Elements um die andere der senkrechten Achsen schafft, und einer Einrichtung, die gleichzeitig die erste und zweite Spule erregt, um eine Schwingungsbewegung des reflektierenden Elements zu veranlassen, um eine schwingende Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung auf der Schablone zu erzeugen.
10, Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 9, bei dem die Einrichtung, die die erste und zweite Spule erregt, eino Einrichtung au'weist, die anfangs die erste und zweite Spule erregt, um eine bewegung des reflektierenden Elements um eine erste Bezugsachse zu verursachen, wobei die Einrichtung, die die erste und die zweite Spule erregt, eine Einrichtung aufweist, die die erste und zweite Spule erregt, um eine Bewegung des reflektierenden Elements um eine in Winkelbeziehung zur Bezugsachse stehende Achse zu verursachen, um entweder eine Seitenabweichung oder eine Vorwärtsab-

30501.58

weichung der Abtastabbildung zu erzeugen.
11. Ein optisches System der Schablonenverfölrunp, Anspruch 10, bei dem die Einrichtung, die die erste und zweite Spule erregt, eine Einrichtung aufweist, die ein alternierendes Signal sowohl für die erste als auch für die zweite Spule erzeugt und diese Signale außer Phase an die Spulen anlegt, wobei die Einrichtung, die die erste und : zweite Spule erregt, um eine Drehung des reflektierenden EIe- *' ments um eine in WinkelbeZiehung zur Bezugsachse stehende Achse zu verursachen, eine Einrichtung aufweist, die ein ^:. erstes Gleichstromsignal zum Anlegen an die erste und zweite :" Spule ableitet, um die Drehachse des reflektierenden Elements in Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verschieben, um eine Vorwärtsverlagerung auf dem Abtastbereich zu erzielen.
12. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 11, mit einer Einrichtung, die ein zweites Gleichstromsignal zum Anlegen an die erste und zweite Spule ableitet, um die Drehachse des reflektierenden Elements in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verschieben, um eine Seitenverlagerung des Abtastbereichs gegenüber der Bezugsachse zu erzeugen.
13· Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 9» mit einer Membran, die das reflektierende Element in allen Eichtungen schwenkbar beweglich abstützt, einem Permanentmagneten, der am reflektierenden Element befestigt ist, wobei die erste Spule demjenigen Ende des Permanentmagneten axial benachbart ist, welches dem reflektierenden Element gegenüberliegt, wobei die zweite Spule die erste Spule umgibt und senkrecht zu dieser angeordnet ist.
l4. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 9» mit einem ringförmigen, großen Permanentmagneten, der im Fühlkopf dem reflektierenden Element benachbart und symmetrisch zu demselben befestigt ist, wobei die erste und zweite Spule eine Vielzahl von Spulen mit durch sie hindurchgehenden Öffnungen aufweist, die von dem reflektierenden Element getragen sind, und eine Vielzahl fester Kernglieder sich :. durch die Öffnungen in den Spulen erstrecken und mit dem große'n Permanentmagneten in Eingriff stehen, um ein hochfrequentes Ansprechen für das reflektierende Element zu schaffen. _--
1.5. Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen, der in zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätißten Einrichtung, die den Rahmen längs der beiden '·· Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf, der von dem Rahmen ge- „■-·■ tragen ist, einem optischen Abtaster in dem Fühlkopf, der eine lichtempfindliche Einrichtung einschließt, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einem schwenkbar angebrachten, reflektierenden Element, welches eine Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung auf die Schablone projiziert, und einer Lichtquelle, wobei das reflektierende Element Licht von der Quelle auf die Schablone projiziert, um die Lokalisierung der Abtastposition auf der Schablone zu erleichtern.
16. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 15, bei dem die lichtempfindliche Einrichtung im Boden des Fühlkopfes angebracht ist, wobei das reflektierende Element in der Nähe der Oberseite des Fühlkopfes angebracht ist, ein Rahmen das lichtempfindliche Element stützt und umgibt, und den Durchlaß von Licht ermöglicht, wobei die Lichtquelle dem lichtempfindlichen Element an derjenigen Seite benachbart angebracht ist, die dem reflektierenden Element gegenüberliegt, so daß Licht durch den Rahmen zum reflektieren-

den Element gelangt und insgesamt als Lichtkreis auf die Schablone projiziert wird, um den Abtastbereich zu lokalisieren.
17. Ein optischer Schablonenverfolger mit einem Rahmen, der längs zwei Koordinaten bewegbar angebracht ist, einem ersten Servomotor, der den Rahmen längs einer der Koordinaten bewegt, einem zweiten Servomotor, der den Rahmen längs der anderen der Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf, der nichtdrehbar am Rahmen angebracht ist, einem optischen Abtaster der im Fühlkopf angebracht ist und Steuersignale für den ersten und zweiten Servomotor liefert, einschließlich eines lichtempfindlichen Elements, eines schwenkbar angebrachten Spiegels in dem Fühlkopf, der eine Abtastabbildung der lichtempfindlichen Einrichtung auf die zu verfolgende Schablone projiziert, einer ^: ersten Spule, die den Spiegel in einer Ebene schwenkend bewegt, einer zweiten Spule, die den Spiegel in einer Ebene senkrecht zu der genannten Ebene schwenkend bewegt, einem Sinus/Cosinus-Resolver, der auf das lichtempfindliche Element so anspricht, daß er erste Antriebssignale für den ersten Servomotor und ein zweites Antriebssignal für den zweiten Servomotor liefert, einer Einrichtung, die ein erstes alternierendes Signal erzeugt und an die erste Spule anlegt, und einer Einrichtung, die ein zweites alternierendes Signal, welches gegenüber dem ersten alternierenden Signal außer Phase ist, erzeugt und an die zweite Spule anlegt, um den Spiegel in Drehung um eine Abtastachse anzutreiben, um einen insgesamt kreisförmigen Abtastbereich auf der Schablone zu schaffen.
18. Ein optischer Schablonenverfolger gemäß Anspruch 17 mit einer Einrichtung, die ein erstes Abweichungssignal erzeugt, an mindestens eine der ersten und zweiten Spulen anlegt, um die Achse des Abtastmusters in Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verschieben, und einer Einrichtung, die ein zweites Abweichungssignal erzeugt und an mindestens eine der ersten und zweiten Spulen anlegt, um die Achse des Abtast-

musters in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verschieben.
19. Ein optischer Schablonenverfolger gemäß Anspruch 17, bei dem das erste Abweichungssignal in einer 90 -Phase gegenüber dem zweiten Abweichungssignal steht.
2Oo Ein optischer Schablonenverfolger mit einem Rahmen, der längs zwei Koordinaten bewegbar angebracht ist, einer kraftbetätigten Einrichtung, die den Rahmen längs der beiden Koordinaten bewegt, einer optischen Abtastanordnung, die die Schablone abtastet und Steuersignale zum Steuern der kraftbetätigten Einrichtung liefert, wobei die Abtastanordnung eine optische Ablenkeinrichtung aufweist, welche eine Nutationsbewegung hat, um eine lichtempfindliche Abbildung auf die Schablone zu projizieren.
21c Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen, der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung, die am Rahmen angebracht istj einem optischen Abtaster in dem Fühlkopf, einschließlich einer lichtempfindlichen Einrichtung, die Stuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer Einrichtung, die in einem vorherbestimmten Abstand von einem festen Bezug eine Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung auf die Schablone projiziert, und einer Einrichtung, die die Projektionseinrichtung verschiebt, um die Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung von der Bezugsachse zu verlagern.
22. Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen, der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung, die den Rahmen längs der beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf, der an dem Rahmen angebracht ist, einem optischen Abtaster, der eine lichtempfindliche Einrichtung einschließt, die Steuersignale für die kraft-

betätigte Einrichtung liefert, einer Einrichtung, die eine Abbildung der lichtempfindlichen Einrichtung auf die Schablone projiziert, einer Linse in dem Fühlkopf, die eine Brenne h<rm.; hat, welche die Projektionseinrichtung enthält, um Lichtstrahlen von der Projektionseinrichtung parallel zur optischen Achse des Systems zu leiten, so daß Schwankungen im Abstand zwischen Fühlkopf und Schablone die Genauigkeit des -Systems nicht beeinflussen.

23«. Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 22, bei dem die geometrische Achse der Linse gegen- ; über der Bezugsachse des Systems gekippt ist, um zu verhindern,-daß Reflexionen von den Linsenoberflächen das Photozellensignal stören.

PATENTANWÄLTE dr.-ing. pranz vuestiiopf

WUESTHOFF - v. PECHMANN - BEHRENS-GOETZ Ι^ΖΙ^ΖΣΙ"»^,^'^

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS dipl.-chem. dr. ε. Freiherr von pechmann

DR.-ING. DIETER BEHRENS

DIPL.-ING.; DIPL.--WIRTSCH.-ING. RUPERT GOET2

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 66 2o ji

TELEGRAMM: PROTECTPATENT

Telex: j24070

lA-54 867

Ansprüche ^: ■-"

1. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung

mit einem Rahmen (14), der um zwei Koordinaten bewegbar ist, ..... einer kraftbetätigten Einrichtung (19, 20), die den Rahmen (14) längs der beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf (12) einschließlich einer lichtempfindlichen Einrichtung (30), die -..·.· Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer¹:...:. Einrichtung (28), die um einen vorherbestimmten Abtastradius und um eine feste Bezugsachse eine Abbildung auf die Schablone projiziert, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (170, 178), die vom Fühlkopf entfernt ist und die Projektionseinrichtung verschiebt,· um die Abbildung von der Bezugsachse zu verlagern, ohne den Abtastradius zu ändern.

2. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 1, bei dem die Projektionseinrichtung (28) gekennzeichnet ist durch eine Lichtquelle (46), die die Schablone beleuchtet, eine reflektierende Oberfläche (3*0, die um zwei senkrechte Achsen bewegbar ist, welche in Winkelbeziehung zur Ebene der zu verfolgenden Schablone stehen, eine erste Spule (68), die die reflektierende Oberfläche um eine der senkrechten Achsen bewegt, eine zweite Spule (72), die die reflektierende Oberfläche um die andere der senkrechten Achsen bewegt, eine Einrichtung (115, 124, 116), die ein erstes alternierendes Signal zum Antrieb der ersten Spule (68) erzeugt, um die reflektierende Oberfläche um die eine Achse schwingen zu lassen, und

■j I

eine Einrichtung (115» 124, 117), die ein zweites alternierendes Signal zum Antrieb der zweiten Spule (72) erzeugt, um die reflektierende Oberfläche um die andere Achse schwingen zu lassen, um eine Schwingur.gsbewegung der reflektierenden Oberfläche um eine Abtastachse zu schaffen.

3· (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (1*0, der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung (19, 20), die den Rahmen (14) " längs der beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf (12) einschließlich einer lichtempfindlichen Einrichtung (30), die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer:* Einrichtung (28), die um einen vorherbestimmten Abtastradius und um eine feste Bezugsachse eine Abbildung auf die Schablone '. projiziert, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (170, 178), _: die die Projektionseinrichtung verschiebt, um die Abbildung von der Bezugsachse zu verlagern, ohne den Abtastradius zu ändern, wobei die Projektionseinrichtung (28) gekennzeichnet ist durch eine Lichtquelle (46), die die Schablone beleuchtet, eine reflektierende Oberfläche (34), die um die beiden senkrechten Achsen bewegbar ist, welche in Winkelbeziehung zur Ebene der zur verfolgenden Schablone stehen, eine erste Spule (68), die die reflektierende Oberfläche um eine der senkrechten Achsen bewegt, eine zweite Spule (72), die die reflektierende Oberfläche um die andere der senkrechten Achsen bewegt, eine Einrichtung (115» 124, 116), die ein erstes alternierendes Signal zum Antrieb der ersten Spule (68) erzeugt, um die reflektierende Oberfläche um die eine Achse schwingen zu lassen, und eine Einrichtung (115, 124, 117)» die ein zweites alternierendes Signal zum Antrieb der zweiten Spule (72) erzeugt, um die reflektierende Oberfläche um die andere Achse schwingen zu lassen, um eine Schwingungsbewegung der reflektierenden Oberfläche um eine Abtastachse zu schaffen, und bei dem die Einrichtung (170, 178)» die die Projektionseinrichtung verschiebt, um die Abbildung zu verlagern gekennzeichnet ist durch mno Einrichtung (136, 148, 146, 149, 147, 1.54, l'jl), welch« (JJdoh-

stromvorspannsignale für die erste und zweite Spüle (68, 72) erzeugt.

4. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung gernäß Anspruch 1, bei dem die Einrichtung (170, 178), die die Projektionseinrichtung verschiebt, um die Abbildung zu verlagern gekennzeichnet ist durch eine erste Einrichtung (178), die die Abbildung in Bewegungsrichtung des Fühlkopfes verschiebt, ohne den Abtastradius zu ändern, und eine zweite Einrichtung (170), die die Abbildung in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fühlkopfes verschiebt, ohne den Abtastradius zu ändern. :

5· (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (14), der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung (19, 20), die den Rahmen (14) längs der beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf (12) einschließlich einer lichtempfindlichen Einrichtung (30), die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer Einrichtung (28), die um einen vorherbestimmten Abtastradius und um eine feste Bezugsachse eine Abbildung auf die Schablone projiziert, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (170, 178), die die Projektionseinrichtung verschiebt, um die Abbildung von der Bezugsachse zu verlagern, ohne den Abtastradius zu ändern, eine Einrichtung (178, 164), die ein Geschwindigkeitssteuersignal für die kraftbetätigte Einrichtung (19, 20) erzeugt, und eine Einrichtung (170, 178), die die Abbildung verschiebt und auf das Geschwindigkeitssteuersignal anspricht, so daß die Verlagerung der Abbildung automatisch geändert wird, wenn die Geschwindigkeit des Fühlkopfes geändert wird.

6. (geändert) Ein optisches Syst'm der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (14), der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung 19, 20), die den Rahmen (14) längs der beiden Koordinaten beweg., einem Fühlkopf (12), der am Rahmen (14) angebracht ist, ein'm optischen Abtaster (28, 30,

3050158

33, 46) im Fühlkopf (12), der eine lichtempfindliche Einrichtung (30) einschließt, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer Einrichtung (28), die eine Abbildung auf die Schablone projiziert, welche um eine Bezugsachse in einem Abtastbereich bewegbar ist, einer Einrichtung. (68, 72, 178), die die Projektionseinrichtung verschiebt, um den Abtastbereich von der Bezugsachse in Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verlagern, einer Einrichtung (178, 164, 146, 147), die veränderliche Geschwindigkeitssteuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung (19, 20) erzeugt, um die Geschwindigkeit des Fühlkopfes zu steuern, und bei dem die Einrichtung (68, 72, 178), die die Projektionseinrichtung verschiebt, um den Abtastbereich von der Bezugsachse zu verlagern gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (152, 153), die kontinu- ^: ierlich auf die Geschwindigkeitssteuersignale anspricht, so daß die Verlagerung der Abtastabbildung von der Bezugsachse sich kontinuierlich mit der Geschwindigkeit des Fühlkopfes ändert.

7. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverf olgunf; gemäß Anspruch 6, bei dem die Einrichtung (28), die die Abbildung auf die Schablone projiziert, gekennzeichnet ist durch eine schwingende reflektierende Oberfläche (34), die auf der Schablone einen insgesamt kreisförmigen Abtastbereich um eine Abtastachse erzeugt, und die Einrichtung (68, 72, 178), die die Projektionseinrichtung verschiebt, um den Abtastbereich zu verlagern gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (178), die die Abtastachse gegenüber der Bezugsachse verschiebt.

8. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (1*0, der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung (19, 20), die den Rahmen (14) um die beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf (12), der an dem Rahmen angebracht ist, einem optischen Abtaster

54 867

-Jf-

(28, 30, 33» 46) im Abtastkopf, der eine lichtempfindliche
Einrichtung (30) einschließt, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung (19, 20) liefert, einer Einrichtung
(28), die in einem schwingenden, gekrümmten Abtastbereich auf der Schablone um einen vorherbestimmten Abtastradius eine Abbildung projiziert, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
(164, 178), die den Abtastbereich während des Abtastens in
einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des
Fühlkopfes aus der Ferne verschiebt, ohne den Abtastradius zu ändern, um die wirksame Vorwärtsverlagerung des Abtastmusters bei langsamer Bewegung des Fühlkopfes zu verringern.

9. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (14), der in zwei Koordinatenrichtungen bewegbar ist, einem ersten (19) und zweiten (20) Servomotor zum : Antrieb des Rahmens (14) in den beiden Koordinatenrichtungen, einem Fühlkopf (12), der am Rahmen fest angebracht ist, einem optischen Abtaster (28, 30, 33, 46) in dem Fühlkopf (12), der eine lichtempfindliche Einrichtung (30) einschließt, die
Steuersignale für den ersten (19) und zweiten (20) Servomotor liefert, gekennzeichnet durch ein reflektierendes Abtastelement (34) in dem Fühlkopf (12), welches zur reinen Nutationsbewegung ohne Drehung um zwei sich schneidende Achsen angebracht ist und eine sich bewegende Abbildung auf die Schablone projiziert, eine erste Spule (68), die eine Schwenkbewegung des Abtastelements um eine der senkrechten Achsen schafft, eine
zweite Spule (72), die eine Schwenkbewegung des reflektierenden Elements um die andere der senkrechten Achsen schafft, und
eine Einrichtung (115» 124, 116, 117), die gleichzeitig die
erste und zweite Spule erregt, um eine Schwingungsbewegung des reflektierenden Elements zu veranlassen, um eine schwingende
Abbildung auf der Schablone zu erzeugen.

10. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (14), der in zwei Kooridnatenrichtungen beweg-

I ■ ■ .

bar ist, einem ersten (19) und einem zweiten (20) Servomotor zum Antrieb des Rahmens (14) in den beiden Koordinatenrichtungen, einem Fühlkopf (12), der am Rahmen fest angebracht ist, einem optischen Abtaster (28, 30, 33, 4-6) im Fühlkopf (12), der eine lichtempfindliche Einrichtung (30). einschließt, welche Steuersignale für den ersten (19) und zweiten (20) Servomotor liefert, gekennzeichnet durch ein reflektierendes Abtastelement (3*0 in dem Fühlkopf (12), welches um zwei sich schneidende Achsen angebracht ist, um eine sich bewegende Abbildung auf die Schablone zu projizieren, eine erste Spule (68), die eine Schwenkbewegung des Abtastelements'um eine der ^: senkrechten Achsen schafft, eine zweite Spule (72), die eine ; Schwenkbewegung des reflektierenden Elements um die andere der senkrechten Achsen schafft, und eine Einrichtung (115, 124, 116_r 117), die gleichzeitig die erste und zweite Spule erregt, um eine Schwingungsbewegung des reflektierenden Elements zu verursachen, um eine schwingende Abbildung auf der Schablone zu erzeugen, wobei die Einrichtung (115, 124, 116, 117), die die erste und zweite Spule erregt, gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (115, 124, 116, 117), die anfangs die erste (68) und zweite (72) Spule erregt, um eine Bewegung des reflektierenden Elements um eine erste Bezugsachse zu verursachen, und wobei die Einrichtung (115, 124, 116, 117), die die erste (68) und die zweite (72) Spule erregt, gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (170, 178, 169, I65), die die erste (68) und zweite (72) Spule erregt, um eine Bewegung des reflektierenden Elements (3^) um eine in Winkelbeziehung zur Bezugsachse stehende Achse zu verursachen, um entweder eine Seitenabweichung oder eine Vorwärtsabweichung der Abtastabbildung zu erzeugen.

11. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfol^ung gemäß Anspruch 10, *jei dem die Einrichtung (115, 124, 116, 117), die die erste (68) und zweite (72) Spule erregt, gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (115, 124, 116, 117), die ein alternierendes Signal sowohl für die erste (68) als auch für rwodte

'■V

(72) Spule erzeugt und diese Signale außer Phase an die Spulen anlegt, wobei die Einrichtung (170, 178» 164, I65), die die erste und zweite Spule erregt, um eine Drehung des reflektierenden Elements um eine in Winkelbeziehung zur Bezugsachse stehende Achse zu verursachen, gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (146, 147), die ein erstes Gleichstromsignal zum Anlegen an die erste und zweite Spule ableitetj um die Drehachse des reflektierenden Elements in Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verschieben, um eine Vorwärtsverlagerung auf dem Abtastbereich zu erzielen.

12. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (148, 149, 154, 151)» die ein zweites Gleichstromsignal zum Anlegen an die erste (68) und zweite (72) Spule ableitet, um die Drehachse des reflektierenden Elements in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verschieben, um eine Seitenverlagerung des. Abtastbereichs gegenüber der Bezugsachse zu erzeugen.

13. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Membran (62, 87, 111), die das reflektierende Element in allen Eichtungen schwenkbar beweglich abstützt, einen Permanentmagnet (67, 110), der am reflektierenden Element befestigt ist, wobei die erste Spule (68) demjenigen Ende des Permanentmagneten (67, 110) axial benachbart ist, welches dem reflektierenden Element (34, 82, 106) gegenüberliegt, wobei die zweite Spule (72) die erste Spule (68) umgibt und senkrecht zu dieser angeordnet ist.

14. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen ringförmigen, großen Permanentmagneten (93), der im' Fühlkopf (12) dem reflektierenden Element (82) benachbart und symmetrisch zu demselben befestigt ist, wobei die erste (68) und zweite (72)

VS

Spule gekennzeichnet ist durch eine Vielzahl von Spulen (90, 91) mit durch sie hindurchgehenden Öffnungen, die von dem reflektierenden Element getragen sind, und eine Vielzahl fester Kernglieder (100, 101, 102, 103), die sich durch die Öffnungen in den Spulen erstrecken und mit dem großen Permanentmagneten (93) i-ⁿ Eingriff stehen, um ein hochfrequentes Ansprechen für das reflektierende Element zu schaffen.

15. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (1*1-), der in zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung (19, 20), die den Rahmen längs der beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf (12), der von dem Rahmen (14) getragen ist, einem optischen Abtaster (28, 30, 33, 46) in dem Fühlkopf (12), der eine lichtempfindliche Einrichtung (30) einschließt, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einem schwenkbar angebrachten, reflektierenden Element (34), welches eine Abbildung auf die Schablone projiziert, und gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (46, 45, 39), wobei das reflektierende Element (34) so angebracht ist, daß es Licht von der Quelle auf die Schablone projiziert, um die Lokalisierung der Abtastposition auf der Schablone zu erleichtern.

16. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 15, bei dem die lichtempfindliche Einrichtung (30) im Boden des Fühlkopfes (12) angebracht ist, wobei das reflektierende Element (34) in der Nähe der Oberseite des Fühlkopfes (12) angebracht ist, ein Rahmen (39) das lichtempfindliche Element stützt und umgibt und den Durchlaß von Licht ermöglicht, wobei die Lichtquelle (46) dem lichtempfindlichen Element (34) an derjenigen Seite benachbart angebracht ist, die dem reflektierenden Element gegenüberliegt, so daß Licht durch den Rahmen (39) zum reflektierenden Element (34) gelangt und insgesamt als Lichtkreis auf die Schablone projiziert wird, um den Abtastbereich zu lokalisieren.

3050168

17. (geändert) Ein optischer Schablonenverfolger mit einem Rahmen (Ib), der längs zwei Koordinaten bewegbar angebracht ist, einem ersten Servomotor (19), der den Rahmen längs einer der Koordinaten bewegt, einem zweiten Servomotor (20), der den Rahmen längs der anderen der Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf (12), der nichtdrehbar am Rahmen angebracht ist, einem optischen Abtaster (28, 30, 33, 46) der im Fühlkopf (12) angebracht ist und Steuersignale für den ersten und zweiten Servomotor (19, 20) liefert, einschließlich eines lichtempfindlichen Elements (30), eines schwenkbar angebrachten Spiegels (3*0 in dem Fühlkopf, der eine Abtastabbildung auf die zu verfolgende Schablone projiziert, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (62, 87, 111), die den Spiegel (34) zur reinen Nutationsbewegung ohne Drehung anbringt, eine erste Spule (68), die den Spiegel in einer Ebene schwenkend bewegt, eine zweite Spule (72), die den Spiegel in einer Ebene senkrecht zu der genannten Ebene schwenkend bewegt, einen Sinus/ Cosinus-Resolve'r (115), der auf das lichtempfindliche Element (30) so anspricht, daß er erste Antriebssignale für den ersten Servomotor (19) und ein zweites Antriebssignal für den zweiten Servomotor (20) liefert, eine Einrichtung (115, 124, II6), die ein erstes alternierendes Signal erzeugt und an die erste Spule (68) anlegt, und eine Einrichtung (115, 124, 117), die ein zweites alternierendes Signal, welches gegenüber dem ersten alternierenden Signal außer Phase ist, erzeugt und an die zweite Spule (72) anlegt, um den Spiegel in reiner Nutation um eine Abtastachse zu bewegen, um einen insgesamt kreisförmigen Abtastbereich auf der Schablone zu schaffen,

18. (geändert) Ein optischer Schablonenverfolger mit einem Rahmen (14), der längs zwei Koordinaten bewegbar angebracht ist, einem ersten Servomotor (19), der den Rahmen längs einer der Koordinaten bewegt, einem zweiten Servomotor (20), der den Rahmen längs der anderen der Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf (12), der nichtdrehbar an dem Rahmen angebracht ist, einem

optischen Abtaster (28, 30, 33, 4-6), der in dem Fühlkopf (12) angebracht ist und Steuersignale für den ersten und zweiten Servomotor (19, 20) liefert, einschließlich eines lichtempfindlichen Elements (30), einem im Fühlkopf schwenkbar angebrachten Spiegel (3*0, der eine Abtastabbildung auf die zu verfolgende Schablone projiziert, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (62, 87, Hl), die den Spiegel (3*0 zur reinen Nutationsbewegung ohne Drehung anbringt, eine erste Spule (68), die den _: Spiegel in einer Ebene schwenkend bewegt, eine zweite Spule (72), die den Spiegel in ein er Ebene senkrecht zu der genannten Ebene schwenkend bewegt, einen Sinus/Cosinus-Resolver (115), · der auf das lichtempfindliche Element (30) so anspricht, dai3 er erste Antriebssignale für den ersten Servomotor (19) und ein zweites Antriebssignal für den zweiten Servomotor (20) ; liefert, eine Einrichtung (115, 12**, 116), die ein erst-ns alternierendes Signal erzeugt und an die erste Spule (68) anlegt, und eine Einrichtung (115, 124, 117), die ein zweites alternierendes Signal außer Phase gegenüber dem ersten alternierenden Signal erzeugt und an die zweite Spule (72) anlegt, um den Spiegel in reiner Nutation um eine Abtastachse anzutreiben, um einen insgesamt kreisförmigen Abtastbereich auf der Schablone zu schaffen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (178, 169), die ein erstes Abweichungssignal erzeugt und an mindestens eine der ersten (68) und zweiten (72) Spulen anlegt, um die Achse des Abtastmusters in Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verschieben, und eine Einrichtung (178, I63), die ein zweites Abweichungssignal erzeugt und an mindestens eine der ersten (68) und zweiten (72) Spulen anlegt, um die Achse des Abtastmusters in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fühlkopfes zu verschieben.

19. (geändert) Ein optischer Schablonenverfolger gemäß Anspruch 18, bei dem das erste Abweichungssignal in einer 90°-Phase gegenüber dem zweiten Abweichungssignal steht.

20. (geändert) Ein optischer Schablonenverfolger mit einem Rahmen (14), der längs zwei Koordinaten bewegbar angebracht ist, einer kraftbetätigten Einrichtung (19, 20), die den Rahmen (14) längs der beiden Koordinaten bewegt, einer optischen Abtastanordnung (12), die die Schablone abtastet und Steuersignale zum Steuern der kraftbetätigten Einrichtung liefert, und die gekennzeichnet ist durch eine optische Ablenkeinrichtung (34), welche eine reine Nutationsbewegung ohne Drehung hat, um eine Abbildung auf die Schablone zu projizieren«, .

21. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (14), der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung (19, 20), die am Rahmen (14) angebracht ist, einem optischen Abtaster (28, 30» 33» 46) in dem Fühlkopf (12), einschließlich einer lichtempfindlichen Einrichtung, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung liefert, einer Einrichtung (115, 129, 116, 117, 68, 72), die in einem vorherbestimmten Abstand von einem festen Bezug eine Abbildung auf die Schablone projiziert, und gekennzeichnet durch eine Einrichtung (170, 178, 164, 165), die die Projektionseinrichtung während des Abtastens verschiebt, um die Abbildung und die feste Bezugsachse zu verlagern, ohne den Abstand zwischen der Abbildung und der Bezugsachse zu ändern.

22. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung mit einem Rahmen (14), der um zwei Koordinaten bewegbar ist, einer kraftbetätigten Einrichtung (19, 20), die den Rahmen (14) längs der beiden Koordinaten bewegt, einem Fühlkopf (12), der an dem Rahmen (14) angebracht ist, einem optischen Abtaster (28, 30, 23, 46) in dem Fühlkopf (12), der eine lichtempfindliche Einrichtung (31) einschließt, die Steuersignale für die kraftbetätigte Einrichtung (19, 20) liefert, einer Einrichtung (28, 33), die eine Abbildung auf die Schablone projiziert, und gekennzeichnet durch eine Linse (33) in dem Fühlkopf, die eine Brennebene hat, welche die Projektionseinrichtung enthält, um Lichtstrahlen von der Projektionseinrichtung parallel zur

optischen Achse des Systems 2x1 leiten, so daß Schwankungen im Abstand zwischen Fühlkopf und Schablone die Genauigkeit des Systems nicht beeinflussen.
23. (geändert) Ein optisches System der Schablonenverfolgung gemäß Anspruch 22, bei dem die geometrische Achse der Linse gegenüber der Bezugsachse des Systems gekippt ist, um zu verhindern, daß Reflexionen von den Linsenoberflächen das Photozellensignal stören.