DE69110370T2

DE69110370T2 - Beobachtungs- und Beleuchtungsvideosonde.

Info

Publication number: DE69110370T2
Application number: DE69110370T
Authority: DE
Inventors: Gary T Freeman
Original assignee: MPM Corp
Current assignee: Speedline Technologies Inc
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1991-07-30
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: EP0469856A3; DK0469856T3; DE69110370D1; EP0469856A2; EP0469856B1; ES2075937T3; ATE123906T1; US5060063A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beleuchten und Beobachten eines Objekts, auf das an einer bestimmten Position eingewirkt wird, während man gleichzeitig das auf das Objekt einwirkende Instrument beobachtet. Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung erleichtert das Ausrichten einer Schablone in Relation zu SMD-Leiterplatten.
Eine typische Siebdruckmaschine ist die kommerziell erhältliche automatische Siebdruckmaschine ASP-24, erhältlich bei der MPM Corporation, 10 Forge Park, Franklin, Massachusetts.
Eine Siebdruckmaschine nach dem Stand der Technik enthält eine Kamera, die zwischen die Leiterplatte und das Drucksieb schaut, wobei sie zum Beobachten der Leiterplatte und des Drucksiebs hin- und hergeht, indem ein Beobachtungsmechanismus, beispielsweise ein Spiegelrohr am Ende der Videosonde körperlich rotiert. Solch eine Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 4924304 beschrieben. Die Beleuchtung der zu beobachtenden Leiterplatte wird durch ein Paar faseroptischer Lichtquellen geleistet, die parallel zu der Videosonde laufen, um einen kleinen Einfallswinkel der Beleuchtung auf die Leiterplatte zu erreichen, wodurch von den hochreflektierenden Leiterplattenbahnen in die Videosonde reflektiertes grelles Licht verringert wird. Der kleine Einfallswinkel der Beleuchtung wird erreicht, indem man die Beobachtungsöffnung der Videosonde mit einer Lichtstreueinrichtung umgibt, wodurch eine beleuchtete ebene Fläche geschaffen wird, in der ein Loch angeordnet ist, das für die Beobachtungsöffnung Platz bietet.
US-A 3 923 584 offenbart eine Beobachtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Ahspruchs 1. Die vorliegende Erfindung ist demgegenüber abgegrenzt.
Es ist eine wichtige Aufgabe diese Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Beleuchtung und Beobachtung eines Objekts, auf das an einer oder mehreren Stellen wiederholt mittels eines Instruments eingewirkt wird, und des Instruments zu schaffen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung einer Rotation der beweglichen Videosonde, um abwechselnd das typischerweise oberhalb befindliche, einwirkende Instrument, beispielsweise das Drucksieb oder die Schablone, und das typischerweise unterhalb befindliche Objekt, auf das eingewirkt wird, beispielsweise eine Leiterplatte, zu beobachten. Die durch diese Erfindung offenbarte Videosonde ist mit Mitteln ausgestattet, um sowohl das einwirkende Instrument als auch das Objekt gleichzeitig bei vollem Gesichtsfeld auf das Instrument und das Objekt ohne Rotation zu beobachten.
Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung sorgt für eine geschlossene, ebene, beleuchtete Fläche, ohne daß ein Loch für die Beobachtungsöffnung in der Beleuchtungsebene offensichtlich ist, um so das Objekt ohne offensichtliche Beleuchtungslücken auf der beobachteten reflektierenden Oberfläche des Objekts zu beleuchten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Beobachtungs- und Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 geschaffen.
Zahlreiche andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Die beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Schnittansicht der Videosonde mit würfelförmigen Beobachtungs - und Beleuchtungsstrahlteilern sowie Lichtstreueinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Videosonde mit einem würfelförmigen Abbildungsstrahlteiler;
Fig. 3 eine Seiten-Querschnittsansicht der Videosonde mit würfelförmigen Beoachtungs- und Beleuchtungsstrahlteilern und Lichtstreueinrichtung;
Fig. 4 eine Schnitt-Endansicht der Videosonde mit würfelförmigen Beoachtungs- und Beleuchtungsstrahlteilern, Lichtstreueinrichtung und Faseroptik-Lichtquellen;
Fig. 5 eine Seitenansicht der Beoachtungs- und Beleuchtungsstrahlteiler, die in Relation zueinander gezeigt sind;
Fig. 6 eine Endansicht der Beobachtungs- und Beleuchtungsstrahlteiler, die in Relation zueinander gezeigt sind;
Fig. 7 eine Ansicht der ebenen beleuchteten Fläche gemäß dem Stand der Technik, bei der in der beleuchteten Fläche ein würfelförmiger Abbildungsstrahlteiler sichtbar ist;
Fig. 8 eine Ansicht der ebenen beleuchteten Fläche gemäß dieser Erfindung mit dem in der beleuchteten Fläche gestrichelt eingezeichneten würfelförmigen Beleuchtungsstrahlteiler;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Videosonde gemäß dieser Erfindung mit einer besonderen Beleuchtung des Objekts und des Instruments.
Unter Bezug auf Fig. 1 wird eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer beleuchteten Videosonde 10 gemäß dieser Erfindung gezeigt, das eine Videosonde 11 und ein zylindrisches Strahlteilergehäuse 12 einschließt, welches eine zentrale Beobachtungsbohrung 14 der Videosonde umgibt. Die zentrale Beobachtungsbohrung 14 ist zwischen der Videosonde 11 an einem Ende und einem Strahlteiler-Beobachtungskanal 15, der im wesentlichen senkrecht zu der zentralen Bohrung verläuft, am anderen Ende angeordnet. Der Strahlteiler-Beobachtungskanal 15 weist einen oberen Beobachtungsbereich 18 oberhalb des Zentrums der zentralen Bohrung und einen unteren Beobachtungsbereich 20 unterhalb des Zentrums der zentralen Bohrung auf.
Ein würfelförmiger Abbildungsstrahlteiler 16 ist zentral innerhalb des Beobachtungskanals 15 angeordnet, und zwar teilweise im oberen Bereich 18 und teilweise im unteren Bereich 20 des Beobachtungskanals. Das Zentrum des Abbildungsstrahlteilers ist mit dem Zentrum der zentralen Bohrung 14 ausgerichtet.
Ein würfelförmiger Beleuchtungsstrahlteiler 22 ist dem Abbildungsstrahlteiler 16 benachbart und unterhalb dessen in dem unteren Bereich 20 des Beobachtungskanals 15 angeordnet. Eine Lichtstreueinrichtung 24 umgibt den Beleuchtungsstrahlteiler 22, wobei je eine der vier inneren Flächen 26 (von denen eine gezeigt ist) der Streueinrichtung mit einer der vier benachbarten Seiten des Beleuchtungsstrahlteilers 22 zusammenfällt. Die ebene untere Fläche 28 der Lichtstreueinrichtung 24 ist in derselben Ebene mit der ebenen unteren Fläche 30 des Beleuchtungsstrahlteilers 22 angeordnet. Eine Aluminium-Endkappe 32 ist oberhalb der Lichtstreueinrichtung 24 und benachbart zum Abbildungsstrahlteiler 16 angeordnet, um das Ende der Videosonde abzuschließen.
Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf das Strahlteilergehäuse 12, das am Endabschnitt 13 der Videosonde 11 befestigt ist. Die zentrale Bohrung 14 besitzt eine mit der zentralen Bohrung koaxiale optische Achse 34. Der Abbildungsstrahlteiler 16 ist im Beobachtungskanal 15 mit seiner zugewandten Fläche 36 (nahe an der Videosonde) und seiner abgewandten Fläche 38 (von der Videosonde entfernt) senkrecht zur optischen Achse 34 montiert. Die optische Achse 34 schneidet sowohl die zugewandte Fläche 36 als auch die abgewandte Fläche 38 im Zentrum der jeweiligen ebenen Flächen.
Der obere Bereich 18 des Beobachtungskanals 15 wird durch zwei parallele Beobachtungskanalwände 46 und 48 festgelegt, welche ebene Wandflächen aufweisen. Die Wände 46 und 48 sind äquidistant auf jeder Seite der optischen Achse 34 angeordnet, wobei ihre jeweiligen ebenen Oberflächen parallel zur optischen Achse liegen. Die obere Fläche 40 des Abbildungsstrahlteilers 16 ist im oberen Beobachtungskanal 18 angeordnet gezeigt, wobei die Seitenf lächen 42 und 44 des Abbildungsstrahlteilers jeweils benachbart und parallel mit den Wänden 46 und 48 des Beobachtungskanals sind.
Fig. 3 zeigt eine Querschnitt-Seitenansicht der Videosonde in der Ebene der Seitenf läche 44 des Abbildungsstrahlteilers. Der Beobachtungskanal 15 weist eine zentrale Abbildungsachse 54 auf, die senkrecht zur optischen Abbildungsachse 34 der Videosonde ist und diese schneidet. Der direkt unterhalb des Abbildungsstrahlteilers 16 montierte Beleuchtungsstrahlteiler 22 besitzt eine obere Fläche 52, die mit der unteren Fläche 50 des Abbildungsstrahlteilers ausgerichtet ist. Die zentrale Abbildungsachse 54 schneidet die obere Fläche 40 und die untere Fläche 50 des Abbildungsstrahlteilers und die obere Fläche 52 und die untere Fläche 30 des Beleuchtungsstrahlteilers senkrecht und im Zentrum ihrer jeweiligen ebenen Oberflächen.
Der Abbildungsstrahlteiler 16 besitzt eine ebene Strahlteilerfläche 56, die quer im Inneren des Strahlteilerwürfels von einer Kante 58, die durch den Schnitt der zugewandten Fläche 36 mit der oberen Fläche 40 gebildet wird, zu einer Kante 60 verläuft, die durch den Schnitt der abgewandten Fläche 38 mit der unteren Fläche 50 gebildet wird. Die Strahlteilerfläche 56 halbiert somit den Abbildungsstrahlteiler 16 in zwei prismenförmige Hälften 16a und 16b (vgl. Fig. 5). Der Abbildungsstrahlteiler ist so in dem Beobachtungskanal angeordnet, daß das Zentrum der Strahlteilerfläche 56 mit dem Schnittpunkt der optischen Achse 34 der Videosonde und der zentralen Abbildungsachse 54 zusammenfällt.
Gemäß Fig. 4 besitzt auch der Beleuchtungsstrahlteiler 22 eine ebene Strahlteilerfläche 66, die quer im Inneren des Strahlteilerwürfels von einer Kante 68, die durch den Schnitt der Seitenfläche 64 mit der oberen Fläche 52 gebildet wird, zu einer Kante 70 verläuft, die durch den Schnitt der Seitenfläche 62 mit der unteren Fläche 30 gebildet wird. Der Beleuchtungsstrahlteiler ist so im Beobachtungskanal angeordnet, daß die zentrale Abbildungsachse 54 durch das Zentrum der Strahlteilerfläche 66 verläuft.
Der Beleuchtungsstrahlteiler 22 ist innerhalb einer Lichtstreueinrichtung 24 montiert, die im unteren Bereich des Beobachtungskanals 15 angeordnet ist. Faseroptik-Lichtquellen 36 sind auf gegenüberliegenden Seiten und benachbart der Lichtstreueinrichtung angeordnet, um die Streueinrichtung gleichmäßig zu beleuchten. Die Lichtstreueinrichtung 24 umgibt die Seiten des Beleuchtungsstrahlteilers, so daß insbesondere die Seitenfläche 64 benachbart angeordnet ist und von der Lichtstreueinrichtung gleichmäßig beleuchtet wird. Die Lichtstreueinrichtung besitzt auch eine ebene untere Fläche 28, die in derselben Ebene wie die untere Fläche 30 des Beleuchtungsstrahlteilers liegt, um das Objekt aus einer von der Beobachtungsachse leicht abweichenden Richtung zu beleuchten.
Die Figuren 5 und 6 zeigen zwei separate Ansichten des Abbildungsstrahlteilers 16 und des Beleuchtungsstrahlteilers 22 in ihrer Relation zueinander in der Videosonde. Fig. 5 ist eine Seitenansicht, während Fig. 6 eine Ansicht vom abgewandten Ende der Videosonde ist. Gemäß Fig. 5 ist der Abbildungsstrahlteiler, wie oben beschrieben, aus zwei prismenförmigen Hälften aus Optikglas 16a und 16b geformt. Ein typischer Optikglaswürfel, wie er für den Abbildungsstrahlteiler 16 verwendet wird, ist kommerziell erhältlich von der Precision Optics Corporation, 22 East Broadway, Gardner, MA 01440, jeweils unter den Teile-Nr. 8280-600 und 8280-601 für die Würfelhälften 16a und 16b. Der Würfel ist typischerweise 6,00 mm +/- 0,05 mm auf jeder Seite lang. Die Strahlteilerfläche 56 liegt an der Grenzfläche, an der die zwei prismenförmigen Teile 16a und 16b aufeinandertreffen, und wird gebildet, indem eine der aufeinandertreffenden Oberflächen mit einem verlustarmen, zu 50 % lichtreflektierenden und zu 50 % lichtdurchlässigen (50-50) optischen Material beschichtet wird. Somit wird auf die Strahlteilerfläche 56 einfallendes Licht zur Hälfte durch die Fläche durchgelassen und zur Hälfte von der Fläche reflektiert. Andere Durchlaß-Reflektion-Verhältnisse können, abhängig von der gewünschten relativen Lichtdurchlässigkeit, angewandt werden.
Ahnlich ist der Beleuchtungsstrahlteiler 22 (vgl. Fig. 6) aus zwei aufeinandertreffenden prismenförmigen Teilen 22a und 22b gebildet. Die Strahlteilerfläche 66 wird ebenfalls gebildet, indem eine der aufeinandertreffenden Flächen mit dem gleichen 50-50 optischen Material beschichtet wird. Ein typischer Optikglaswürfel, wie er für den Beleuchtungsstrahlteiler 22 verwendet wird, ist ebenfalls kommerziell von der Precision Optics Corporation erhältlich unter den jeweiligen Teile-Nr. 8280-602 und 8280-603 für die Würfelhälften 22a und 22b. Der Würfel ist typischerweise 6,00 mm +/- 0,10 mm auf jeder Seite lang. 50 wie die Strahlteilerfläche 56 läßt die Strahlteilerfläche 66 Licht, das auf die Fläche einfällt, zur Hälfte durch und reflektiert es zur Hälfte. Wieder können andere Durchlaß-Reflektion-Verhältnisse angewandt werden, abhängig von der gewünschten relativen Lichtdurchlässigkeit.
Gemäß Fig. 5 ist die abgewandte Fläche 38 des Abbildungsstrahlteilers mit einer hochreflektierenden optischen Spiegel-Abschlußschicht bedeckt und mit einer schützenden Rückbeschichtung überzogen, um eine reflektierende Fläche für Licht, das aus dem Inneren des Strahlteilers auf die Fläche 38 einfällt, auszubilden. Die spiegelnd beschichtete Fläche 38 sorgt in Kombination mit der Strahlteilerfläche 56 für ein gleichzeitiges Beobachten von Bildern, die entlang der Beobachtungsachse 54 durch die untere Fläche 50 (das Objektbild) und die obere Fläche 40 (das Drucksiebbild) in den Strahlteiler eintreten, entlang der optischen Achse 34 (d. h. mittels der Videosonde).
Das Objektbild bewegt sich entlang der Beobachtungsachse 54, tritt durch den Beleuchtungsstrahlteiler 22 hindurch, tritt durch die untere Fläche 50 in den Abbildungsstrahlteiler 16 ein und trifft auf die Strahlteilerfläche 56. Die Strahlteilerfläche 56 reflektiert 50 % des Lichts vom Objektbild entlang der optischen Achse 34 in Richtung auf die Videosonde. Die verbleibenden 50 % des Lichts vom Objektbild werden entlang der Beobachtungsachse 54 durch die Strahlteilerfläche 56 und durch die obere Fläche 40 übertragen und gehen verloren.
Das Drucksiebbild bewegt sich entlang der Beobachtungsachse 54, tritt durch die obere Fläche 40 in den Abbildungsstrahlteiler ein und trifft auf die Strahlteilerfläche 56. Die Strahlteilerfläche 56 überträgt 50 % des Lichts vom Drucksiebbild durch die Strahlteilerfläche, entlang der Beobachtungsachse 54 und durch die untere Fläche 50 in den Beleuchtungsstrahlteiler 22 hinein, wo es verlorengeht. Die verbleibenden 50 % des Lichts vom Drucksiebbild werden durch die Strahlteilerfläche 56 entlang der optischen Achse 34 in Richtung auf die mit einer Spiegelschicht bedeckte Fläche 38 reflektiert. Die Spiegelfläche 38 reflektiert das Bild zurück in Richtung auf die Strahlteilerfläche 56, und zwar auch entlang der optischen Achse 34. Die Strahlteilerfläche 56 läßt 50 % des reflektierten Bildes entlang der optischen Achse in Richtung auf die Videosonde hindurch. Die verbleibenden 50 % des Lichtes vom reflektierten Bild werden durch die Strahlteilerfläche 56 zurück entlang der Beobachtungsachse 54 durch die obere Fläche 40 hindurch reflektiert und gehen verloren.
Gemäß Fig. 6 ist die Seitenfläche 62 des Beleuchtungsstrahlteilers mit einer lichtundurchlässigen, lichtabsorbierenden Schicht bedeckt. Diese Schicht verhindert, daß Licht aus der benachbarten Lichtstreueinrichtung 24 durch die Seitenfläche 62 in den Beleuchtungsstrahlteiler eintritt und von der Strahlteilerfläche 66 entlang der Beobachtungsachse 54 in den Abbildungsstrahlteiler und schließlich entlang der optischen Achse 34 reflektiert wird. Licht aus der Lichtstreueinrichtung 24 kann aber durch die Seitenfläche 64 in den Beleuchtungsstrahlteiler eintreten und auf die Strahlteilerfläche 66 treffen. Die Strahlteilerfläche 66 reflektiert 50 % des durch die Seitenfläche 64 eintretenden Lichts entlang der Beobachtungsachse 54, um das Objekt zu beleuchten. Die verbleibenden 50 % des durch die Seitenfläche 64 eintretenden Lichts werden von der Strahlteilerfläche 66 durchgelassen und von der lichtundurchlässigen Wand 62 absorbiert. Somit wird Beleuchtungslicht entlang der Beobachtungsachse auf das Objekt gerichtet7 aber nicht entlang der Beobachtungsachse auf den Abbildungsstrahlteiler und die Videosonde.
Fig. 7 zeigt eine bekannte Beleuchtungsfläche 28 nach dem Stand der Technik aus der Sicht des zu beleuchtenden Objekts. Ein Beobachtungskanal 18 enthält den Abbildungsstrahlteiler 16, aber nicht den Beleuchtungsstrahlteiler 22. Das Ergebnis ist eine ebene Beleuchtung des Objekts mit einer durch den Beobachtungskanal 18 verursachten Beleuchtungslücke. Bei hochreflektierenden Objekten, wie beispielsweise den spiegelähnlichen metallischen Leiterbahnen einer Leiterplatte, zeigt sich die Beobachtungslücke als ein dunkles Gebiet in einem kritischen zentralen Bereich des Objektbildes, dem Bereich direkt entlang der Beobachtungsachse. Weiter gibt es, obwohl die Beleuchtung unter einem sehr kleinen Einfallswinkel in Bezug auf die Beobachtungsachse 54 stattfindet, eine Tendenz zum Schattenwerfen in das verdunkelte Gebiet der Beleuchtungslücke hinein, was die in diesem Gebiet abgebildeten kleinen Geometrien verzerrt. Diese Verzerrung verursacht Abbildungsfehler, die wiederum in Folge Ausrichtungsfehler durch die Ausrichtungsvorrichtung verursachen.
Fig. 8 zeigt die Beleuchtungsfläche 28 gemäß dieser Erfindung aus der Sicht des zu beleuchtenden Objekts. Der Beleuchtungsstrahlteiler 22 (gestrichelte Linie) füllt die Beleuchtungslücke des Beobachtungskanals 18 mit Licht aus, das wie oben beschrieben aus der Lichtstreueinrichtung 24 gerichtet ist. Licht wird entlang der Beobachtungsachse 54 auf das Objekt gerichtet, ohne entlang der optischen Achse 34 zurück auf die Videosonde 11 gerichtet zu werden. Die untere Fläche 30 des Beleuchtungsstrahlteilers ist eben mit der Fläche 28 der Streueinrichtung, um das zu projezieren, was als geschlossene Lichtebene auf das Objekt erscheint. Das Ergebnis ist eine Reflektion vom Objekt, die keine Beleuchtungslücken enthält. Zusätzlich werden keine Schatten verursacht, die auf die Objektoberfläche geworfen werden, da das Beleuchtungslicht entlang der Beobachtungsachse 54 gerichtetes Licht enthält. Daher ist das Objekt in dem kritischen zentralen Beobachtungsbereich entlang der Beobachtungsachse 54 leichter abzubilden und Fehler aufgrund kleiner Geometrieschatten werden ausgeschaltet.
Fig. 9 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel 100 einer Videosonde, um sowohl ein Objekt 102 (beispielsweise eine Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung) als auch ein an dem Objekt arbeitendes Instrument 104 (z. B. eine Lötpastenschablone) zu beleuchten und sie beide gleichzeitig zu beobachten. Die Videosonde 100 weist ein Gehäuse 106 mit einer zentralen Beobachtungsbohrung 108 auf, die eine mit einer Videokamera 112 koaxiale optische Achse 110 besitzt. Das Gehäuse 106 weist auch einen Beobachtungskanal 114 mit einer zur optischen Achse 110 senkrechten zentralen Beobachtungsachse 116 auf. Ein Abbildungsstrahlteiler 118 (äquivalent zu dem oben beschriebenen Abbildungsstrahlteiler 16) ist am Schnittpunkt der optischen Achse 110 und der Beobachtungsachse 116 zentrisch angeordnet, so daß die Videokamera gleichzeitig das Objekt 102 und das auf das Objekt einwirkende Instrument 104 beobachten kann, in der mit Bezug auf Fig. 5 oben beschriebenen Art und Weise. Ein Einstellknopf 120 ist das Ende 122 des Sondengehäuses durchgreifend angeordnet und hält den Abbildungsstrahlteiler, um geringe Drehjustierungen des Strahlteilers um die optische Achse zu erlauben und so eine Ausrichtung des optischen Systems während der Herstellung zu erreichen.
Ein Objektbeleuchtungsstrahlteiler 124 (äquivalent zu dem oben beschriebenen Beleuchtungsstrahlteiler 22) ist in dem Beobachtungskanal 114 zwischen dem Beobachtungsstrahlteiler 118 und dem Objekt 102 angeordnet, um die Beleuchtung entlang der Beobachtungsachse 116 in einer oben mit Bezug auf Fig. 6 beschriebenen Art und Weise auf das Objekt zu richten. Ähnlich ist ein Instrumentbeleuchtungsstrahlteiler 126 (ebenfalls äquivalent zu dem Beleuchtungsstrahlteiler 22) in dem Beobachtungskanal zwischen dem Beobachtungsstrahlteiler und dem Instrument 104 angeordnet, um die Beleuchtung entlang der Beobachtungsachse auf das Instrument zu richten. Der Objektbeleuchtungsstrahlteiler 124 ist größer als der Instrumentbeleuchtungsstrahlteiler 126, um die Weglänge, die sich das Objektbild und das Instrumentbild durch das Glasmedium der Strahlteiler bewegen, anzugleichen. Das heißt, der längere Weg, den das Objektbild durch den Objektbeleuchtungsstrahlteiler 124 zurücklegt, gleicht den längeren Weg aus, den das Instrumentbild durch den Beobachtungsstrahlteiler 118 zurücklegen muß, um entlang der optischen Achse 110 in Richtung auf die Videosonde 112 reflektiert zu werden. In diesem Fall ergibt der größere Objektbeleuchtungsstrahlteiler ein größeres Beleuchtungsgebiet auf dem Objekt, als der kleinere Instrumentbeleuchtungsstrahlteiler auf dem Instrument liefert. Eine Veränderung der Größe des Beleuchtungsgebietes sowohl für das Objekt als auch für das Instrument ist durch Anpassen der Größe ihrer jeweiligen Beleuchtungsstrahlteiler möglich.
Getrennte Faseroptik-Lichtquellen 128, 130 liefern jeweils Licht für die Beleuchtungsstrahlteiler 124, 126. Jede Faseroptik-Lichtquelle endet in einem geschlossenen Hohlraum 132, 134 im Sondengehäuse 106 und beleuchtet eine den jeweiligen Beleuchtungsstrahlteilern 124, 126 benachbarte Lichtstreueinrichtung 136, 138. Jede Streueinrichtung erzeugt eine gleichmäßige weiße Lichttönung über die benachbarte Fläche des Beleuchtungsstrahlteilers hinweg, was wiederum in Folge eine gleichmäßige Beleuchtung des Objekts oder des Instruments liefert.

Claims

1. Beobachtungs- und Beleuchtungsvorrichtung, die folgendes umfaßt:

- eine Videosonde (10) mit einer optischen Achse (34) die so angeordnet ist, daß sie zwischen einem Objekt und einem auf das Objekt einwirkenden Instrument plaziert ist, um ein Bild des Objektes und ein Bild des Instruments entlang einer Beobachtungsachse (54) zu beobachten;

- in der Videosonde angeordnete Beobachtungsmittel, um gleichzeitig das Objektbild und das Instrumentbild entlang der Beobachtungsachse zu beobachten und die Bilder entlang der optischen Achse zu übertragen, wobei die Beobachtungsmittel einen optischen Strahlteiler (16) und einen optischen Spiegel (38) umfassen, wobei der Strahlteiler ein erstes Bild entlang der optischen Achse (34) auf die Videosonde richtet und ein zweites Bild entlang der optischen Achse auf den optischen Spiegel richtet und der optische Spiegel das zweite Bild entlang der optischen Achse durch den Strahlteiler hindurch auf die Videosonde reflektiert; und

- mindestens ein in der Videosonde angeordnetes Beleuchtungsmittel, um Beleuchtungslicht entlang der Beobachtungsachse von den Beobachtungsmitteln wegzurichten, wobei die Beleuchtungsmittel einen Optischen Strahlteiler (22) und eine eine Seite des optischen Strahlteilers beleuchtende Beleuchtungsquelle (64) umfassen, wobei der Strahlteiler Licht aus der Beleuchtungsquelle entlang der Beobachtungsachse von den Beobachtungsmitteln wegrichtet, dadurch gekennzeichnet, daß

- jeder der Strahlteiler (16, 22) einen Würfel aus Optikglas mit einer inneren Strahlteilerfläche (56, 66) umfaßt, die mit einer teilweise lichtdurchlässigen, teilweise lichtreflektierenden Schicht bedeckt ist;

- der Spiegel (38) auf einer Fläche des Optikglaswürfels der Beobachtungsmittel vorgesehen ist, wobei die Fläche mit einer lichtreflektierenden Spiegelschicht und einer schützenden Rückenbeschichtung über der Spiegelschicht bedeckt ist; und durch

- eine lichtundurchlässige lichtabsorbierende Fläche (62) , die den Beleuchtungsmittel-Strahlteiler durchlaufendes Licht aus der Beleuchtungsquelle absorbiert, wobei die lichtundurchlässige lichtabsorbierende Fläche auf einer ersten Fläche des Optikglaswürfels der Beleuchtungsmittel angeordnet ist und zur Vermeidung von Reflektionen eine lichtabsorbierende Schicht umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ein erstes Beleuchtungsmittel, um Beleuchtungslicht entlang der Beobachtungsachse auf das Objekt zu richten; sowie ein zweites Beleuchtungsmittel umfaßt, um Beleuchtungslicht entlang der Beobachtungsachse auf das Instrument zu richten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die teilweise lichtdurchlässige, teilweise lichtreflektierende Schicht im wesentlichen 50 % lichtdurchlässig und 50 % reflektierend ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, bei der die Beleuchtungsquelle eine gleichmäßig beleuchtete, ebene Fläche umfaßt, die in der gleichen Ebene mit einer zweiten Fläche (64) des Optikglaswürfels der Beleuchtungsmittel liegt, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche (62) gegenüberliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Beleuchtungsquelle eine von einer Lichtquelle versorgte Lichtstreueinrichtung (24) umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Lichtquelle Faseroptik (36) umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, bei der die Optikglaswürfel der Beleuchtungsmittel und der Beobachtungsmittel aneinander angrenzen.