DE8606168U1

DE8606168U1 - Mikroskop mit motorisch bewegbarem Fokussiertrieb

Info

Publication number: DE8606168U1
Application number: DE19868606168
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1986-03-06
Filing date: 1986-03-06
Publication date: 1986-07-10

Description

· · α ■ P * ·■·■»

·· ■ · e

Beschreibung:

Mikroskop mit motorisch bewegbarem Fokussiertrieb Stand der Technik:

Mikroskope besitzen in der Regel einen manuell mit Hilfe zweier koaxial angeordneter Drehknöpfe bewegten Fokussiertrieb, über den entweder der Tisch des Mikroskops oder der die Objektive tragende Revolver in der Höhe verstellt werden können. Diese Betätigungsknöpfe, von denen einer für die Grobverstellung und der andere, auf ein stärker untersetzendes Getriebe wirkende Knopf für die Feinverstellung dient, sind seitlich oft in doppelter Ausführung links und rechts am Mikroskopstativ angebracht.

Es sind auch Mikroskope bekannt, die einen motorisch bewegbaren Fokussiertrieb besitzen. Insbesondere für Mikroskope für Routine-Untersuchungen z.B. von Produkten der Halbleiterindustrie sind oft mit einem sogenannten "Autofokus" ausgerüstet, der die Schärfenebene der Mikroskopoptik über einen Motor automatisch der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts nachführt. Es ist üblich den Motor anstelle der Betätigungsknöpfe an einer Seite des Mikroskops an die Welle des Fokussiertriebs anzusetzen. Zur manuellen Fokuseinstellung dienen dann die verbleibenden Betätigungsknöpfe an der anderen Seite des Mikroskops.

Diese Lösung ist jedoch oft ungünstig. So wird z.B. bei der Wafer- oder Maskeninspektion in der Halbleiterindustrie Wert darauf gelegt, daß die Bedienperson den Objekten auf dem Tisch des Mikroskops nicht zu nahe kommt, um die Kontaminationsgefahr mit Staubpartikeln möglichst gering zu halten. Bei derartigen Inspektionsarbeitsplät.zen ist das Mikroskop außerdem meist ohnehin in ein Handhabungssystem zur automatischen Probenzuführung eingebaut, so daß die gewohnten Betätigungshandhaben am Mikroskopstativ nur noch schwer oder gar nicht mehr zugänglich sind.

Aus der DE-OS 34 10 201 ist. ein Mikroskop mit motorisch bewegtem

as»« ti

Fokussiertrieb bekannt, bei dem der Motor über eine magnetisch schaltbare Kupplung und ein Stirnradgetriebe an die Welle angekoppelt ist, die die Betätigungsknöpfe für den Feintrieb an beiden Seiten des Mikroskops verbindet. Am Fuß des Mikroskops ist eine zusätzliche Betätigungshandhabe in Form eines Schalters vorgesehen, mit dem der Antriebmotor für den Fokussiertrieb gestartet werden kann und der als Grobtrieb dient. Die Geschwindigkeit der Fokusverstellung richtet sich hier nach der Vergrößerung des verwendeten Objektivs. Dieses bekannte Mikroskop besitzt ebenfalls die vorgenannten Nachteile, da alle Betätigungshandhaben, sowohl die Triebknöpfe als auch der Schalter am Mikroskopstativ selbst angeordnet sind.

Kurzbeschreibung der Neuerung:

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Neuerung bei einem Mikroskop mit motorisch bewegbarem Fokussiertrieb die Betätigungshandhaben so zu gestalten, daß sie leicht zugänglich sind und möglichst weit vom Stativ des Mikroskops entfernt sind. Ein weiteres Ziel der Neuerung ist es, die gewohnte feinfühlige, manuelle Fokusverstellmöglichkeiten beizubehalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Bedienpult vorgesehen, das die Handhabe zur manuellen Betätigung des Fokussiertriebs in Form eines mit einem elektronischen Bitgenerator drehbeweglich gekoppelten Rades oder Drehknopfes enthält. Die digitalen Ausgangssignale des Encoders sind der Steuerelektronik für den Motor des Fokussiertriebs zugeführt, die sich z.B. ebenfalls im Bedienpult befindet oder mit weiterer Steuerelektronik für zusätzliche Funktionen in einem dafür vorgesehenen, separaten Steuerteil untergebracht ist.

Auf diese V/eise ist eine zwar indirekt über den Motor des Fokussiertriebs wirkende, aber dennoch sehr feinfühlige manuelle Einstellung der Fokuslage des Mikroskops möglich, wobei sich aufgrund der digitalen Ausgangssignale des Encoders weitere Vereinfachungen bei der Bedienung des Mikroskops anbieten. So kann das Handrad vor-

zugsweise ebenfalls dazu dienen, die Autofokuseinrichtung des Mikroskops außer Funktion zu setzen, ohne daß vorher ein "Aus"-Taster betätigt werden muß. Weiterhin läßt sich zwischen dem Encoder und dem Motor des Fokussiertriebs eine elektronische Übersetzung einbauen, die die Geschwindigkeit der Fokusverstellung abhängig von der Vergrößerung des geraden benutzten Objektivs gestaltet.

Das Bedienpult kann weitere für die Steuerung der Funktionen des Mikroskops nötige Bedienelemente enthalten, beispielsweise den Einbzw. Ausschalter für die Autofokuseinrichtung des Mikroskops, den Schalter zur Betätigung eines motorisch angetriebenen Objektivrevolvers und/oder einen Schalter für die Hellfeld-Dunkelfeldumschaltung der Mikroskopbeleuchtung.

Da das Bedienpult vom eigentlichen Mikroskop entfernt aufgestellt werden kann und viele der oft benötigten Bedienelemente enthält, ist die Gefahr einer Kontamination der zu untersuchenden Proben durch den Beobachter beträchtlich reduziert. Weitere Vorteile der Neuerung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Figuren 1-3 der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Ausführliche Beschreibung der Neuerung:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Mikroskops mit separaten Bedienpult für Steuerung verschiedener Funktionen;

Fig. 2 stellt das Bedienpult aus Fig. 1 in Aufsicht dar;

Fig.3 ist ein Blockschaltbild der im Steuerteil (30) nach Fig. enthaltenen Steuerelektronik.

In Fig. 1 ist mit (1) das Stativ eines aufrechten Mikroskops bezeichnet. Dieses Stativ (1) trägt einen Objektivrevolver (2), einen Binokulartubus (3), einen Kreuztisch (5) und weitere, hier nicht nähere zu beschreibende Teile, die üblicherweise zu einem Mikroskop gehören.

Der Revolver (2) ist mit mehreren Objektiven (4a-d) unterschiedlichen Abbildungsmaßstabes bestückt, die nacheinander mit Hilfe eines im Innern des Stativs (1) angebrachten Motors eingeschaltet werden

< a · · < t a a

¹ · »«"T· »a #11

' · # t < t ι t < _s s «ι ι

können. Mit (4c) ist ein übersichtsobjektiv bezeichnet, das einen kleinen Abbildungsmaßstab, dafür aber einen relativ großen Arbeitsabstand besitzt.

Der Tisch (5) läßt sich außerdem zum Zwecke der Fokussierung in der Höhe verstellen. Als Antrieb für diese Fokussierbewegung dient ein zweiter Motor (6), der anstelle der sonst dort angebrachten Einstellknöpfe an der vom Betrachter aus gesehen rechten Seite des Mikroskops auf dip Welle des Fokussiertriebs aufgesetzt ist. Das in Fig. 1 dargestellte Mikroskop ist außerdem mit einer Autofokuseinrichtung versehen (hier nicht dargestellt) wie sie beispielsweise in der DE-OS 33 28 821 beschrieben ist.

Einige der wichtigsten für das Arbeiten mit dem Mikroskop nötigen Bedienelemente befinden sich in einem neben dem Mikroskop aufgestellten und mit diesem über ein flexibles Kabel verbundenen Bedienpult (7). Das Bedienpult (7) enthält ein Handrad (8) für die Feineinstellung der Fokussierbewegung, einen Wippschalter (10) für die Drehung des Revolvers (2), einen Einschalttaster (11) mit integrierter Kontrollampe für die Autofokuseinrichtung des Mikroskops, eine Kontrollampe (9), deren Funktion noch beschrieben werden wird und, wie aus der Aufsicht nach Fig. 2 hervorgeht, einen weiteren Wippschalter (12) und einen weiteren Taster (13) auf der Rückseite des Bedienpults. Der Wippschalter (12) dient zum schnellen Verfahren des Fokussiertriebs (Grobfokussierung) während der Taster (13) bei Betätigung die von der Steuerelektronik für den Motor (6) des Fokussiertriebs festgelegten Grenzen des Fahrbereichs auf die gerade eingestellte Fokusposition nachführt. Zusätzlich kann am Bedienpult (7) noch ein Schalter für die Hell-Dunkelfeldumschaltung der Mikroskopbeleuchtung vorhanden sein. Wird der Schalter (12) für j die Grobfokussierung nicht benötigt, so kann er für die Hell-Dunkel-

\ feldumschaltung herangezogen werden.

Die Steuerelektroniken für die Motoren der Revolverumschaltung und

des Fokussiertriebs sind ebenso wie die Elektronik der Auto-

f fokuseinrichtung des Mikroskops in einem separaten Steuerteil (30)

J untergebracht, an das das Bedienpult (7) angeschlossen ist.

' Das Zusammenwirken der vorstehend aufgezählten Betätigungselemente zur Steuerung des Mikroskops läßt sich am besten anhand des- -^; Blockschaltbilds in Fig. 3 erklären.

Der Wippschalter (10) ist mit einer Steuerschaltung (22) für den

Motor (19) verbunden, der den Revolver (2) dreht. Mit dem

j, Wippschalter lassen sich die Objektive am Revolver (2) in beiden

ί Richtungen weiterschalten, wobei eine Rückmeldeeinrichtung (29) die

§, Stellung des Revolvers (2) an die Steuerschaltung (22) weitergibt.Die !' Steuerschaltung (22) ist außerdem mit einem Mikroschalter (20) verbunden, der am Tischträger des Stativs (1) des Mikroskops befestigt ist und vom Kreuztisch (5) immer nur dann betätigt wird, wenn der Tisch (5) sich in Übergabeposition, d.h. in der Stellung befindet, in der ein Probenwechsel stattfindet.

Sobald der Tisch (5) den Schalter (20) betätigt, wird der Motor (19) vom Steuerteil (22) in Bewegung gesetzt und der Revolver (2) in die Position gedreht, bei der das übersichtsobjektiv (4c) in den Strahlengang des Mikroskops eingeschaltet ist. Das hat zwei Vorteile: Zum einen ist es üblich, nach einem Probenwechsel die Untersuchung bei geringer Vergrößerung zu beginnen. Außerdem besitzt das Objektiv (4) einen großen Arbeitsabstand, so daß Beschädigungen von Objektiv oder Probe im Zuge des Probenwechsels sicher vermieden werden können Sobald sich das Objektiv (4c) in Position befindet, wird dies von dem Steuerteil (22) über die Lampe (9) dem Beobachter angezeigt.

Das Handrad (8) für die manuelle Feinverstellung des Fokussiertriebs ist mit einem Encoder (18) verbunden, der bei Betätigung zwei digitale Impulsfolgen mit drehrichtungsabhängiger Phasenlage abgibt. Die Signale des Encoders (18) werden einer Steuerschaltung (14) zugeführt, an die auch der Wippschalter (12) für die Schnellverstellung des Fokussiertriebs angeschlossen ist. In der Steuerschaltung

κι t ι

(14) wird das Übersetzungsverhältnis des Handrads (8) auf den Fokussiertrieb bzw. die Geschwindigkeit der vom Schalter (12) eingeleiteten Fokusverstellung abhängig vom Abbildungsmaßstab des gerade verwendeten Objektivs eingestellt. Dazu ist die Schaltung (14) mit der Steuerschaltung (22) für den Antrieb des Objektivrevolvers (2) über die Leitung (a) verbunden und enthält von dort die Information über die momentane Stellung des Revolvers (2).

Der Encoder (18) und der Wippschalter (12) wirken außerdem auf die Steuerschaltung (15) der Autofokuseinrichtung des Mikroskops und schalten die Autofokusfunktion ab, sobald die Handhaben zur manuellen Fokuseinstellung (8 oder 1L) betätigt werden. Damit wird verhindert, daß die automatische Fokusnachstellung der manuellen Verstellung entgegenarbeitet, denn der Sensor (21) der Autofokuseinrichtung würde andernfalls jede manuelle Fokusverstellung als gegenzuregelnde Defokussierung an die Autofokussteuerschaltung (15) melden.

Die Ausgänge der Autofokussteuerschaltung (15) und der Geschwindigkeitssteuerschaltung (14) der manuellen Fokusverstellung sind gemeinsam einer Schaltung (16) zugeführt, die den Fahrbereich des Fokussiertriebs elektronisch begrenzt. Es lassen sich relative Grenzwerte einstellen, die auf den Fangbereich der Autofokuseinrichtung abgestimmt sind und dann dafür sorgen, daß der Fangbereich des Autofokus bei manueller Fokusverstellung nicht verlassen wird. Außerdem werden Beschädigungen von Objektiv und Objekt vermieden, wenn der obere Grenzwert kleiner als der kleinste Arbeitsabstand der verv/endeten Objektive gewählt wird. Bei Erreichen der Begrenzung ertönt ein akustisches Signal und der Motor (6) schaltet ab. Eine Neufestlegung der Fahrbereichsgrenzen, wie sie z.B. bei einer Änderung der Objekthöhe im Zuge des Absuchvorganges der Probe auf dem Tisch (5) notwendig wird, ist mit Hilfe einer Resettaste (13) möglich.

Das von der Schaltung (16) begrenzt .-.usgangssignal der Steuerschaltungen [H bzw. 15) gelangt zu einer Treiberschaltung (17), über die der Motor (6) des Fokussiertriebs direkt beaufschlagt wird.

t » ti

Claims

Schutzanspriiche:

ί. Bedienpult für ein Mikroskop, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienpult (7) die Handhabe zur manuellen Betätigung des Fokussiertriebs in Form eines mit einem elektronischen Bitgenerator (Encoder 18) drehbeweglich gekoppelten Rades (8) oder Drehknopfs enthält.
2. Bedienpult nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bedienpult zusätzliche Schalter (10,11) vorhanden sind.

I III t

* I I *

* I It