WO2019011627A1 - Eindruckhärteprüfgerät - Google Patents

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WO2019011627A1
WO2019011627A1 PCT/EP2018/066792 EP2018066792W WO2019011627A1 WO 2019011627 A1 WO2019011627 A1 WO 2019011627A1 EP 2018066792 W EP2018066792 W EP 2018066792W WO 2019011627 A1 WO2019011627 A1 WO 2019011627A1
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WO
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overview
microscope
objective
lens
image
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PCT/EP2018/066792
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French (fr)
Inventor
Jochen Bongartz
Original Assignee
Atm Gmbh
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Publication date
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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    • G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
    • G02B21/367—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes providing an output produced by processing a plurality of individual source images, e.g. image tiling, montage, composite images, depth sectioning, image comparison

Definitions

  • the invention relates to an indentation hardness tester with an indentor, which in addition to microscope images also generates an overview image and a method for
  • Impression hardness testers are devices that perform comparative tests to determine hardness on a sample surface. The methods of Shore, Vickers, Brinell or Rockwell are typically used most frequently.
  • An impression hardness tester has a so-called indenter, with which the sample is loaded on its surface with a defined force over a predetermined period of time.
  • the indenter has a defined sample tip which, depending on the hardness test method, can be, for example, pyramidal, conical or spherical.
  • the indenter leaves an impression or impression in the sample surface whose depth and lateral extent in the x-y plane is a measure of the hardness of the sample at the test site.
  • the indenter has a pyramidal tip which gives a pyramidal impression, the size of the ideally square border of the indentation on the
  • Sample surface is a measure of the hardness of the sample at the test site.
  • Microscope and a computer system are equipped to position the test sites microscope-based on the sample surface and to perform the hardness test, if necessary, partially or fully automatically.
  • An example of such a computer-controlled indentation hardness tester is the Applicant's Carat 930, cf. www.atm-m.de.
  • Such indentation hardness testers typically have a microscope device with a nosepiece on which a plurality of microscope objectives with different
  • Magnification factors are arranged to view the sample surface with different magnification can.
  • Impression hardness testers have microscope objectives with magnification factors of 2.5x to 10Ox.
  • the sample to be examined is placed on a sample table to be used with the sample
  • Indenter can thereby on a test head, e.g. integrated in the objective turret or mounted in the center of the lens turret of the equipment rack and is typically driven vertically (in the z-direction) with a predefined force from above and into the sample surface, wherein a load cell measures the imprinting force.
  • the sample table is typically formed as an x-y coordinate table, i. is two-dimensionally movable in the x-y plane perpendicular to the movement of the indenter (z-direction) in order to examine and test the sample surface at any desired location.
  • some impression hardness testers have an overview camera, which is arranged offset in the axial direction in front of the microscope objectives.
  • This has the disadvantage that the sample table with the sample for recording the overview image from the position in which the microscope images are taken away must be moved forward under the overview camera remote from the microscope image recording position in the xy plane in order to record the overview image there and then must be moved back into the microscope image recording position.
  • This results, among other disadvantages in terms of precision in the positional assignment between the overview image and the microscope images.
  • this procedure slows down the test procedure.
  • part of the table lift for the Approaching the viewing position with the overview camera "consumes”, in other words creates a loss of effective table lift.
  • the sample is first mixed with one of the two impression hardness test systems.
  • a relatively low magnification microscope objective is scanned piece by piece to capture a plurality of microscope images along the areas of interest of the sample surface. Subsequently, the variety of the recorded with the microscope
  • a disadvantage of this method is the considerable time required for the production of the composite image composed of the plurality of microscope images.
  • the process of creating the composite image can take up to several minutes, since hundreds of microscope images may have to be taken in order to produce a sufficient composite image. Furthermore, the scanning of the sample surface, especially if done manually, is cumbersome. In addition, the composite image requires a high
  • Microscope images are composited to the composite image, position errors may arise, which may be detrimental to the quality of the composite image.
  • the object of the invention is therefore to provide a hardness tester which enables a fast, comfortable and clear but nevertheless precise positioning of the hardness test points on the sample surface and thus of the entire test process.
  • a further aspect of the object is to provide a hardness tester which simply and quickly generates a high-quality overview image of the sample surface in which, if necessary, a precise picture-in-picture display of the live microscope image can be made.
  • a further aspect of the object is to provide a hardness tester which simply and quickly generates a high-quality overview image of the sample surface and effectively utilizes the sample table lift in the xy plane depending on the positioning of the indenter.
  • Another aspect of the object is to provide a method for operating a hardness tester, by means of which a high-quality, simple, fast and comfortable
  • an indentation hardness tester for hardness testing by which the surface hardness of samples, e.g. according to Vickers, Knoop, Brinell and / or Rockwell.
  • the indentation hardness tester comprises a device frame, e.g. by and large in C-shape and in particular has a test head on the upper part of the equipment rack.
  • the indentation hardness tester further includes a sample table for placing or holding a sample under test under the test head.
  • the probe may, but need not, be movable in the z-direction (vertically) to indent an indenter into the sample surface and / or to focus the optical systems on the sample surface.
  • the sample table can also be moved vertically to perform these functions.
  • the indenter is pressed with a defined indentation force into the sample surface of the sample placed on the sample table in order to determine the impression in the sample
  • Specimen surface in particular based on its extent in the x-y plane, to determine selectively the hardness of the sample surface.
  • the impression hardness tester furthermore has a microscope device with one or more microscope objectives, in particular with different magnification factors, and with a microscope camera for recording microscope images of the sample surface through the microscope objective (s) with magnification factor. If different magnification factors, and with a microscope camera for recording microscope images of the sample surface through the microscope objective (s) with magnification factor.
  • Microscope lenses are present, can take pictures with different
  • Microscope lenses have a magnification factor greater than 1x, in particular greater than or equal to 2.5x. Therefore, the image areas taken with the microscope objectives at the usual size of an embedded sample, for example of the order of about 40 mm ⁇ 40 mm, are all considerably smaller than the entire sample surface.
  • a 2.5x magnifying microscope objective forms only a picture detail in the order of about 3.4 mm x 2.7 mm and a 50x magnifying microscope objective a picture detail in the order of about 170 mx 140 ⁇ from.
  • the microscope device preferably has a plurality of microscope objectives with magnification factors of 2.5x, 5x, 10x, 20x, 50x and / or 100x.
  • the indentation hardness tester according to the invention has, in addition to the
  • the overview objective is in particular a macro objective, which does not enlarge, but downsizes, that is to say has a "magnification factor" of less than 1 ⁇
  • the overview image forms a considerably larger part of the sample surface than the microscope objective with the lowest magnification.
  • the overview lens forms, if necessary, e.g. for embedded samples, but not necessarily, even the entire sample surface off.
  • the overview image images a region of the sample surface which is greater than 10 mm ⁇ 10 mm, preferably greater than 20 mm ⁇ 20 mm, preferably greater than 30 mm ⁇ 30 mm, e.g. an area of the sample surface measuring 42 mm x 42 mm.
  • the indentation hardness tester has a mechanical objective changer device with at least one first and second objective mounting location, the microscope objective being attached to or mounted on the first objective mounting location and at least parts of the overview objective being mounted on the second objective mounting location.
  • the lens changer may be e.g. be designed as a nosepiece and the overview or macro lens is preferably integrated into the nosepiece.
  • the lens changer defines in the xy plane relative to the apparatus frame a defined, non-variable lens position for image acquisition vertically above the sample, which may also be referred to as an active lens position, and one or more inactive lens positions in which lenses currently not in use brought the way and can be parked so to speak.
  • an objective turret the latter has, in particular, a circumference with a specific number of lens installation locations, for example between 4 and 10 lens installation locations, which are all arranged on the circumference, so that by rotation of the objective revolver, the respectively desired objective into the, in the xy- Level can be pivoted relative to the device frame non-variable lens position for image acquisition over the sample.
  • the lens changing device thus defines at least a first and second position, or at least as many positions as lens mounting locations, so that each position of the lens changing device of the lenses, or at least optical components thereof, in the fixed relative to the device frame lens position to Image capture is positioned over the sample.
  • each position of the lens changing device of the lenses, or at least optical components thereof, in the fixed relative to the device frame lens position to Image capture is positioned over the sample.
  • Related to at least one microscope objective and an overview or macro objective are therefore in the first position optical components of
  • the microscope objective is positioned in an inactive lens position, and in the second position, the microscope objective is in the, i. positioned in the same lens position for imaging and the optical components of the overview lens are positioned in an inactive lens position.
  • the microscope objective changing device either the optical components of the overview objective or the or one of the microscope objectives can be moved from the inactive objective position into the objective position for image recording, depending on the position of the objective changing device, either the optical components of the objective
  • an overview image can thus be generated with the overview imaging system without having to drive away the sample under the objective position for image acquisition. This allows a high precision of the positional assignment of the or
  • Microscope images are guaranteed within the overview image. Furthermore, the adjustment of the objective changer, e.g. the rotation of the nosepiece in
  • Microscope objective without, at least without substantial displacement of the sample in the x-y plane, i. without being included in the x-y plane, at least without substantial displacement of the sample stage.
  • the sample table is moved on a microscopic scale in order to record a plurality of live microscope images at different locations on the sample surface within the overview image.
  • the stroke of the sample table for the microscope images and the hardness test can be better utilized and it is not a large part of the sample table lift for starting an axially parallel offset survey camera "wasted".
  • the overview objective preferably has an optical axis which defines an optical reference axis extending transversely or perpendicular to the x-y plane when the optical components of the overview objective are positioned in the objective position for image recording.
  • the optical axis of the microscope objective or lenses in turn preferably coincide identically or coaxially with the optical reference axis, if instead of the optical
  • the optical axes of the microscope objective or lenses coincide with the optical axis of the overview objective on the specimen coaxially with respect to the respective position of the objective changing device in which the respective objective is in the single and thus in the same objective position
  • Image capture is positioned.
  • the optical system of the microscope device and / or the overview imaging system are aligned perpendicular to the sample surface when the respective associated lens is positioned in the lens position for image acquisition and the sample is placed on the sample table, which is the precision of the image and the positional allocation beneficial.
  • Microscope device when the microscope objective is positioned in the lens position for image recording, and at least a part of the beam path of the overview imaging system, when the optical components of the overview lens in the lens position for
  • the overview imaging system comprises an overview camera separate from the microscope camera, by means of which the overview image of the sample surface is taken by the overview lens when the optical components of the overview lens are positioned in the lens position for image acquisition.
  • the overview lens forms at least a part of the lens system for the
  • Components of the overview lens are positioned in the lens position for image recording, in particular with the beam path of the microscope device, when the microscope objective is positioned in the lens position for image acquisition, partially coaxially together.
  • the overview camera can have a higher resolution than the microscope camera, which on the one hand brings a high image quality of the overview image and on the other hand a fast image processing of the microscope images in line.
  • the microscope camera can use a 1 / 2- inch chip (eg CMOS) with a resolution of 1, 3 or 5 megapixels, while the overview camera uses a 2/3-inch chip (eg CMOS) with 5 megapixels, 10 megapixels or even used 18 megapixels. Nevertheless, the memory requirements for the overview image remains within practical limits without further image processing.
  • the lens changing device may be designed as a nosepiece, which provides the first and second and possibly further slots for the lenses.
  • the microscope objective is attached to the first objective mounting location of the objective revolver, and the optical components of the overview objective, that is to say the overview objective at least partially, to the second objective mounting location of the objective revolver on the same Circle circumference, ie the same radial distance to the axis of rotation of the nosepiece as the microscope objective or built-in.
  • Further microscope objectives are arranged on further lens installation sites on the same circumference, that is to say in the same radial distance from the axis of rotation of the objective revolver as the overview or macro objective.
  • either one of the microscope objectives or the overview or macro objective can then be alternately swiveled into the objective position for image recording over the sample and the respective other objectives are swung out in inactive objective positions of the objective revolver.
  • the integration of the overview or macro lens in the nosepiece, in particular on the same circumference, ie the same radial distance from the axis of rotation of the nosepiece as the microscope or the objectives has proven to be particularly advantageous to xy with the or the microscope objective and the overview or macro lens on the same Position relative to the device frame of each pivoted in the lens position for image pickup objective to image the sample surface.
  • the microscope device comprises a microscope illumination device which illuminates the sample surface when the microscope objective is positioned in the objective position for image acquisition above the sample.
  • Components of the overview lens are positioned in the lens position for image acquisition above the sample.
  • separate illumination devices can be adapted separately to the different illumination requirements in the microscope and macro range.
  • the illumination device of the microscope device is preferably as
  • Coaxial illumination designed for bright field illumination whereby a sufficient brightness can be achieved even at high magnification factors.
  • a Köhler LED lighting can be used.
  • the overview imaging system shines obliquely on the sample surface as non-coaxial illumination to effect dark field illumination. This is simple and avoids reflections e.g. of polished metal sample surfaces. Alternatively, however, a bright field illumination can be used.
  • Overview image system set up to the overview image only in one Take light wavelength interval, which is smaller than the width of the visible spectrum. As a result, chromatic errors in the overview optics can be reduced.
  • the overview screen is displayed on a monitor in black and white.
  • the width of the wavelength interval is less than 200 nm, preferably less than 100 nm, for example, the overview image is recorded with light having a wavelength of 630 nm +/- 30 nm.
  • Overview imaging system is less than 0.055, preferably less than 0.04, preferably less than 0.025, more preferably less than 0.02, e.g. 0.016.
  • the numerical aperture of the overview imaging system is smaller than the numerical aperture of all
  • Overview imaging system has a small depth of field for a macro lens. Due to the shallow depth of field, a high contrast can be achieved despite the perpendicular observation of metallic specimen surfaces with the overview or macro lens
  • magnification is typically associated with a small numerical aperture, i. the smaller the magnification factor, the smaller the typical numerical aperture.
  • a small numerical aperture typically causes a large depth of field.
  • the index objective therefore has a relatively small depth of field due to the numerical aperture of 0.016 at a factor of 0.13x despite this reduction factor.
  • Overview lens the ratio of magnification divided by the numerical aperture less than or equal to 30, preferably less than or equal to 20, more preferably less than or equal to 10.
  • an overview lens is used with a focal length that is smaller than the focal length of a microscope objective with a magnification factor of 1x.
  • the overview objective preferably has a magnification factor of less than 1x and a focal length of less than 160 mm, preferably less than or equal to 100 mm, preferably less than or equal to 50 mm, particularly preferably less than or equal to 25 mm, for example approximately 14 mm +/- 10 mm ,
  • the overall length (the distance of the lower edge of the corresponding lens from the associated camera chip) of the overview imaging system is preferably smaller than the overall length of the optical system of the microscope device. The length of the
  • Overview imaging system is preferably less than or equal to 300 mm, preferably less than or equal to 200 mm, more preferably less than or equal to 150 mm.
  • the overall length of the optical system of the microscope device is preferably greater than 300 mm.
  • Microscope device a first beam splitter, which in the beam path of the
  • Microscope device is arranged and via which at the same time the incident light of the microscope illumination device for illuminating the sample surface through the
  • Microscope camera is coupled out when the microscope objective is positioned in the lens position for image acquisition on the sample to take a microscope image.
  • the light of the microscope illumination device can be swiveled through the respective
  • Microscope lens are irradiated to the respective illustrated section and regardless of the magnification factor of each swiveled microscope objective in the bright field illumination, a high light intensity can be ensured.
  • the overview imaging system comprises an overview camera separate from the microscope camera, by means of which the overview image of the sample surface is taken by the overview objective, if the optical components of the
  • Overview lens are positioned in the lens position for image recording, it is advantageous if the overview imaging system comprises a second beam splitter, which in
  • Beam path of the overview imaging system is arranged.
  • the imaging light collected by the overview objective is coupled out of the sample surface into the overview camera via this second beam splitter when the optical components of the overview objective are positioned in the objective position for image recording above the sample in order to record the overview image.
  • the beam paths of the microscope objective (s) and of the overview or macro objective coincide, ie partially, coaxially, from the sample surface to the second beam splitter when the respective objective is pivoted into the objective position for image acquisition and the second beam splitter splits the beam paths into a stationary part of the optics over the nosepiece to the image of the sample surface ever after swiveled lens onto the microscope camera or on the overview camera.
  • the second beam splitter separates the beam path of the
  • Microscope device and the beam path of the overview imaging system are Microscope device and the beam path of the overview imaging system.
  • the indentation hardness tester comprises a lifting mechanism by means of which a vertical relative displacement between the indenter fastened to the test head and the sample table is carried out
  • Overview lens are positioned or pivoted in the lens position for image recording on the sample and / or
  • either the probe or the sample table can be moved vertically, which is also referred to as “movable head” or “movable stage”.
  • the indentation hardness tester includes one in an x-y plane
  • Image recording is positioned or swiveled over the sample.
  • Computer software stores the overview image taken with the overview imaging system and displays the stored overview image on a monitor and displays the currently recorded with the microscope device live microscope image as a picture-in-picture overlay in the stored overview image live.
  • the user can then zoom in from the overview image, which is not composed of microscope images, into the instantaneous live image recorded by the currently swiveled microscope objective in order to mark the exact locations for the hardness test, which are then approached fully automatically if necessary. If another microscope objective is then swiveled in at a different magnification factor, the size of the frame of the live overlay changes in the stored one
  • Overview image and it can in turn be zoomed into the new live image.
  • sample table can also be moved in the x-y plane, which leads to a shift of the frame with the live overlay in the overview image.
  • Indentation hardness tester for hardness testing provided on sample surfaces, comprising:
  • a sample table on which the sample to be tested e.g. by means of a sample holder, can be placed,
  • a penetrator for impressing into the sample surface of the sample placed on the sample stage with a defined impression force in order to determine the hardness of the sample surface from the impression or impression in the sample surface
  • a microscope device with a microscope illumination device, with one or more microscope objectives and a microscope camera for taking microscope images of the sample surface through in each case one of the microscope objectives with a magnification factor greater than one,
  • a nosepiece having two or more lens mounting locations, the microscope objective being mounted on a first one of the lens mounting locations and at least portions of the lens mount
  • sample table and the test head are displaceable relative to one another in an x-y plane in order to be able to approach each point on the sample surface for viewing and hardness testing
  • sample table and the test head are displaceable relative to one another in the z direction in order to focus the microscope objective (s) and / or the overview objective onto the sample surface
  • the nosepiece relative to the device frame, a predefined lens position for image recording vertically above the sample and one or more inactive Lens positions in which the respective lenses are pivoted out of service, defined, and wherein the macro lens on the same circumference as the or
  • Microscope lenses is integrated into the nosepiece, so that by means of rotation of the
  • Lens turret alternately one of the microscope objectives or the macro lens is pivoted from one of the inactive lens positions in the lens position for image acquisition vertically above the sample to the same lens position at the same location in the xy plane relative to the device housing and with the same lens-side beam axis perpendicular to xy Level with each swiveled microscope objective or macro lens that
  • At least one beam splitter is included, which the beam paths of the microscope device and the overview imaging system, starting from an objectively coincident beam axis to the microscope camera on the one hand and to the
  • the invention also relates to a method for recording an overview image and a plurality of microscope images in the region of the overview image on sample surfaces, comprising the following steps:
  • a hardness tester with a device frame, a sample table, an indenter, a microscope device with at least one microscope objective, an optical overview imaging system with an overview objective, possibly a sample holder and a lens changing device, in particular as described above,
  • the live image currently recorded with the microscope device can be superimposed into the previously recorded and stored overview image, specifically on the basis of the sample table coordinates at the correct position in the overview image.
  • Embodiments can be combined with each other.
  • FIG. 1 is a partially transparent perspective view of an indentation hardness tester according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a simplified schematic front view of an indentation hardness tester according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a simplified schematic side view of the indentation hardness tester from FIG. 2
  • FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG. 3
  • FIG. 3 shows a simplified schematic side view of the indentation hardness tester from FIG. 2
  • FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG. 3
  • Fig. 6 is a schematic sectional view through the test head along the section line A-A in
  • FIG. 7 as in FIG. 6, wherein, instead of the overview objective, one of the microscope objectives is pivoted into the objective position for image acquisition, FIG.
  • Fig. 8 is a schematic sectional view through the nosepiece along the
  • Microscope objective is pivoted into the objective position for image acquisition
  • FIGS. 10 shows an overview image taken with the overview objective in the position of the objective turret shown in FIGS. 6 and 8, with the microscope image displayed live, recorded with one of the microscope objectives in the position of the objective turret shown in FIGS. 7 and 9,
  • FIG. 11 is an illustration of the zoomed-in live microscope image of FIG. 10.
  • the indentation hardness testing system 1 comprises a generally C-shaped device frame 12 (so-called “frame") having a vertical portion 14 and two legs 16, 18, the upper leg 18 on which the The test head 28 is fastened vertically displaceably with the objective turret 30 and is covered by the objective turret 30 in Fig. 1.
  • a device housing 10 accommodates the equipment frame 12, some
  • the sample table 20 has in this example a travel in the x-direction of 250 mm and in the y-direction of 100 mm.
  • the actual physical table lift is almost completely available for sample positioning during sample viewing and setting the test points. In other words, the effective table lift is at least as fast as the actual physical table lift.
  • the test head 28 Attached to the upper leg 18 of the equipment rack 12 is the test head 28, which carries a nosepiece 30 having a plurality of microscope objectives 32a-32f with different magnification factors (32e, f can not be seen in FIG. 1).
  • the objective turret 30 By rotating the objective turret 30, which is inclined at 45 ° in this example, each of the microscope objectives 32a to 32f can be pivoted into the lens position for image recording.
  • the microscope objective 32c is located in the lens position for image recording 34, which is the central foremost and in this example, due to the inclined
  • Lens revolver 30 is also the lowest position on the nosepiece 30. Accordingly, in the illustrated rotary position of the objective turret 30 with the microscope objective 32c, the Surface 42 of a sample 40 (see Figures 7 and 9), which is placed on the sample table 20, are examined. The focusing of the swiveled-in microscope objective is effected in the illustrated indentation hardness tester 1 by vertical displacement of the test head 28 along a vertical linear guide 44. Alternatively, the relative displacement between the test head 28 and the sample table 20 can also be achieved by displaceability of the sample table 20 may be provided in the z direction (so-called "movable stage").
  • the indentation hardness tester has an overview objective 50 in the form of a macro objective, which is integrated in a mounting location 33g in the objective revolver 30.
  • the microscope objective 32c is in the schematic representation of FIG. 6 in an upper inactive lens position 35 while the overview lens 50 is pivoted into the front lens position for image recording 34, in which the optical axis A50 of the overview lens 50 perpendicular to the sample surface 42 and the
  • Placement surface 21 of the sample table 20 is to view the sample 40 vertically from above in the overview can.
  • the overview image of the sample surface 42 can therefore be recorded with the overview objective 50.
  • the sample surface 42 is illuminated obliquely from the front with an overview illumination 48, which is attached to a housing cover 54, which accommodates the test head 28, in the present example on a front housing slope 52 of the housing cover 54.
  • the overview illumination 48 therefore does not radiate coaxially to the optical axis A50 of the overview objective 50 on the sample surface 42, but obliquely from the side, which simplifies the arrangement.
  • a uniform illumination of the entire sample surface 42 for generating the overview image can be achieved.
  • Overview imaging system 4 can use the overview camera 80 a range of
  • the objective revolver 30 is rotated about its inclined axis of rotation A30 relative to FIG. 6, so that in the microscope objective position S32c of the objective revolver 30 the microscope objective 32c is swiveled in the lower objective position for imaging 34.
  • the microscope objective 32c is in a slot 33c of the
  • Lens turret 30 cultivated.
  • the built-in lens 50 built into the mounting location 33g of the objective revolver 30 is swiveled out into the inactive objective revolver position 35 in the microscope objective position S32c of the objective revolver 30 shown in FIG. Therefore the optical axis A32c of the microscope objective 32c is in the lens position
  • Image recording 34 perpendicular to the sample 40 and the sample table 20 in order to
  • Microscope lens 32c and the microscope camera 60 to receive microscope images of the sample surface 42 through the microscope objective 32c.
  • Microscope objective 32c extend coaxially, or coincide identically, when the respective objective 50 or 32c is pivoted into the objective position for image recording 34, that is, when the respective objective 50, 32c in the present example is in the lower
  • Lens nosepiece position is, as shown in Fig. 6 on the one hand and in Fig. 7 on the other.
  • Microscope lens 32c - as well as the other microscope objectives 32a, b, d, e, f - in the same image pickup position in the x-y plane relative to the equipment rack 12 - herein as
  • the optical axis A32c of the microscope objective defines a reference axis AR with respect to the instrument frame, and the optical axis A50 of the survey objective 50 coincides coaxially or identically with the reference axis AR together when the overview lens 50 is positioned in the lens position for image pickup 34.
  • the microscope image and the overview image may be centered about the same location, i. the center of the microscope image and the center of the overview image can coincide without moving the objective table 20 in the x-y plane.
  • the remaining microscope objectives 32a, b, d, e, f can be pivoted in the same way by rotation of the nosepiece 30 in the same lens position for image pickup 34, and their optical axes then coaxial with the optical axes A32c and A50 each with respect to the lens position for image recording 34, or coincide coaxially with the reference axis AR.
  • the overview image with the overview objective 50 can be recorded in the objective position for image recording 34 and then one or successively several different microscope objectives 32a to 32f can be pivoted into the objective position for image recording 34 and it is at all Microscope objectives 32a to 32f ensure that they are successively viewed with increasing magnification more and more enlarged sections of the sample surface 32, but with the same center, ie at the same location, without the sample table 20 must be moved out of the viewing position of the microscope device 2 out. Of course, this should not exclude that the sample table 20 is moved to a
  • the sample table does not have to be moved widely in order to drive the sample under an axially parallel overview camera, since in the present case the overview objective 50 is in the objective revolver 30, namely on the same circle circumference U (see Fig. 5) as the microscope objectives 32a to 32f is integrated so that it can be pivoted in exactly the same lens position for image recording 34 in the xy plane, as the microscope objectives 32a to 32f.
  • the radial distance of the optical axes A32a to A32f of the microscope objectives 32a to 32f and the optical axis A50 of the overview objective 50 from the rotation axis A30 is the same.
  • the overview objective 50 is located in the objective position for imaging 34 vertically above the sample 40 and the microscope camera 60 is inactive.
  • the beam path 56 when viewing the sample surface 42 with the overview objective 50 initially runs on the object side perpendicular to the sample 40 or to the sample table 20. The beam path 56 continues to run through the lens
  • Overview lens 50 vertically upward in an optical distributor housing 70, which defines an interior space 72, in which further optical components are incorporated for beam guidance and which does not rotate with the objective nosepiece 30, that is firmly attached to the probe.
  • the light emitted from the sample surface 42 and collected by the overview objective 50 is incident along the optical axis A50 of the overview objective 50 into a common entrance opening 74 of the optical distributor housing 70 and impinges on a beam splitter 76 in the form of a partially transmissive mirror, which is positioned in the interior space 72 is.
  • the beam splitter 76 reflects the light for the overview image by 90 ° to the side.
  • the light is transmitted to the CMOS chip 81 by a ballast 78 in front of the overview camera 80
  • the optical distributor housing 70 accordingly has an overview camera output 82 for the light for recording the overview image, which preferably runs perpendicular to the common input 74.
  • the optical distributor housing 70 accordingly has an overview camera output 82 for the light for recording the overview image, which preferably runs perpendicular to the common input 74.
  • Macro lens 50 which are integrated directly in the nosepiece 30, optical lenses.
  • a deflection mirror (not shown) as the first optical
  • Component of the overview or macro lens 50 and the correctedsab optimizessystems 4 at the slot 33g in the nosepiece 30 to integrate to redirect the beam path 56 of the overview imaging system 4 directly above the sample 40 and only
  • Microscope objective 32c in the objective position for imaging 34 ie in the front or lowermost position of the objective turret 30 and the optical axis A32c of the microscope objective 32c is perpendicular to the sample 40 or the sample table 20.
  • the overview camera 80 is inactive.
  • the beam path 58 as viewed through the microscope objective 32c extends from the sample surface 42 along the optical axis A32c first vertically upwards through the microscope objective 32c and enters the interior 72 of the optical distributor housing 70 through the common input 74. There, the light traverses in a straight line the beam splitter 76, which is provided for the overview camera 80.
  • Microscope image continues straight up vertically upwards and traverses another beam splitter 84 in the form of another semitransparent mirror to the am
  • the beam path 58 of the microscope device 2 is accordingly
  • a microscope illuminator 88 simultaneously illuminates the sample surface 42 through a lens system 90 and the microscope objective just pivoted in, by irradiating the irradiated light from the microscope illuminator 88 through the lens system 90 of FIG Side hits the beam splitter 84 and is coaxially coupled from this into the beam path 58 for receiving the microscope image.
  • the microscope illumination device 88 is designed as a Kohler illumination, whereby the sample surface 42 can be effectively illuminated when taking the microscope images. Accordingly, the light of the microscope illumination device 88 is transmitted through the respectively active microscope objective, which is swiveled into the objective position for imaging 34. As a result, a bright illumination for the microscope images is achieved.
  • the overview shots are in Dark field illumination with the obliquely irradiated light of the
  • the nosepiece 30 rotates relative to the sample 40 and relative to the optical manifold housing 70, and in this example relative to the inlets and outlets 74, 82, 86 of the optical manifold housing 70, and each fixedly attached to the test head 28
  • Microscope camera 60 and overview camera 80 are Microscope camera 60 and overview camera 80.
  • the beam path 56 of the overview imaging system 4 can be arranged on the object side coaxially with the beam path 58 of the objective lens
  • Microscope device is a high precision in the relative allocation of the x-y positions of the microscope images taken with the microscope camera 60 and the with the
  • Overview camera 80 recorded overview images can be achieved.
  • Overview imaging system 4 results in the advantage that the mirror image of the optical system, mirrored from the sample surface 42, is shown as blurred.
  • the depth of field can be described, for example, by means of the numerical aperture of the overview objective 50.
  • the numerical aperture (in the object) of the macro or overview lens 50 in the present embodiment is 0.016.
  • the numerical aperture for a very low magnification (2.5x) microscope objective is usually 0.07. Generally speaking, therefore, the numerical aperture of the
  • Overview lens 50 is smaller than the numerical aperture of all microscope objectives 32a - 32f, in particular smaller than the numerical aperture of the microscope objective with the lowest magnification.
  • the numerical aperture of the overview objective in the object is preferably less than 0.055, preferably less than 0.04, preferably less than 0.025, particularly preferably less than 0.02.
  • the separation of the beam paths 58, 56 of the microscope camera 60 and the overview camera 80 also contributes to this, since the hereby achievable positioning of the overview camera 80 is advantageous for an optical system with a shallow depth of field. In particular, this makes it possible to keep the beam path 56 for the overview camera 80 relatively short.
  • the overview lens 50 thus provides with its designed as a macro lens overview lens 50 a quasi anti-reflection overview recording that can be used as a starting point for a quick and easy planning of the hardness curves.
  • the overview imaging system 4 with its macro-optics generates a reduction of the sample surface in the image approximately by a factor of 3 to 5.
  • the overall length du of the overview imaging system 4, that is to say the length of the beam path 56 from the lower edge 51 of the overview or macro objective 50 to the camera chip 81, is 110 mm in this example, whereas the overall length dM of the optical system of the microscope device 2 is for all Microscope lenses 32a-f is considerably larger.
  • dM 335 mm (in the figures 6-9 not shown to scale).
  • the focal length of the overview lens 50 in the present example is 14.1 mm at a "magnification factor" of 0.13x.
  • the overview or macro objective 50 is substantially pair-focal or aligned with the microscope objectives 32a-f, wherein the vertical match between the overview or macro objective 50 and the microscope objectives 32a-f should not be greater than 50 mm.
  • an overview image 100 in dark field illumination is shown taken by the overview camera 80 and stored by the computer system 26. Subsequently, the nosepiece 30 is rotated to one of the microscope objectives, for example, the microscope objective 32c in the lens position to
  • This microscope live image 102 of a small section of the sample 34 is displayed with an image frame 104 of the computer system 26 in the stored overview image 100 live.
  • the user may now zoom in and out of the displayed live microscope image 102 ( Figure 10).
  • the indenter 92 is disposed at the center of the objective revolving blade 30 to scan the inspection sites previously defined in the microscope images by appropriately controlling the sample stage 20.
  • the axis A92 of the indenter 92 is slightly offset axially rearward relative to the optical beam axes A50 and A32c when the respective lens 50, 32c is positioned in the lens position for image pickup 34. This means that although the sample 40 has to be moved somewhat backwards with the indenter 92 for approaching the test points, a third approach point of the specimen stage 20 is avoided, at least during the optical examination, since the overview image with the overview objective 50 and the microscope images with the
  • Microscope images are taken coaxially at the same position 34 relative to the device frame 12. It should not be ruled out that the indenter 92 is integrated in a slot on the circumference U in the nosepiece 30 and also pivoted or positioned at the same position 34 relative to the device frame as for image acquisition by means of all lenses 50, 32a to 32f can.
  • the impression hardness test device 1 presented here combines various advantages, namely simple and rapid recordings of an overview image 100 with simultaneously high precision in the positional association between live microscope images 102 in the overview image 100 with complete or almost complete utilization of the image
  • the live dynamic image 102 provides a clear and flexible sample image through a lens-independent image-in-picture function in the overview image 100.
  • An automatic brightness control and an autofocus for the microscope objectives 32a to 32f and for the overview lens 50 support a fast image result, which can be accelerated by the automatic plane detection with automatic fast focusing.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Eindruckhärteprüfgerät (1) mit einem Eindringkörper (92), welches zusätzlich zu Mikroskopbildern (102) auch ein Übersichtsbild (100) erzeugt und ein Verfahren zum Aufnehmen eines Übersichtsbildes (100) und mehrerer Mikroskopbilder (102) im Bereich des Übersichtsbildes (100) zum genauen Positionieren der Härteprüfstellen auf der Probenoberfläche (42). Hierzu ist ein Übersichtsobjektiv (50) in dem Objektivrevolver (30) integriert und der Objektivrevolver (30) definiert relativ zu dem Gerätegestell (12) eine vordefinierte Objektivposition zur Bildaufnahme (34) senkrecht über der Probe (40) und eine oder mehrere inaktive Objektivpositionen (35), in welchen die jeweiligen Objektive außer Betrieb weggeschwenkt sind, wobei mittels Drehung des Objektivrevolvers (30) wechselweise eines der Mikroskopobjektive oder optische Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) aus einer inaktiven Objektivposition (35) in die Objektivposition zur Bildaufnahme (34) senkrecht über der Probe (40) eingeschwenkt werden, um in derselben Objektivposition an derselben Stelle in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegestell (12) mit dem jeweils eingeschwenkten Mikroskopobjektiv (32a-f) oder den optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) und mit derselben optischen Strahlachse senkrecht zur x-y-Ebene das Übersichtsbild (100) und die Mikroskopbilder (102) von der Probenoberfläche (42) aufzunehmen.

Description

Eindruckhärteprüfgerät
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Eindruckhärteprüfgerät mit einem Eindringkörper, welches zusätzlich zu Mikroskopbildern auch ein Übersichtsbild erzeugt und ein Verfahren zum
Aufnehmen eines Übersichtsbildes und mehrerer Mikroskopbilder im Bereich des
Übersichtsbildes zum übersichtlichen und genauen Positionieren der Härteprüfstellen auf der Probenoberfläche.
Hintergrund der Erfindung
Eindruckhärteprüfgeräte, häufig einfach auch als Härteprüfer bezeichnet, sind Geräte, mit denen Vergleichstests zur Bestimmung der Härte an einer Probenoberfläche durchgeführt werden. Die Verfahren nach Shore, Vickers, Brinell oder Rockwell werden dabei typischerweise am häufigsten verwendet. Ein Eindruckhärteprüfgerät weist einen sogenannten Eindringkörper (Indenter) auf, mit welchem die Probe an ihrer Oberfläche mit einer definierten Kraft über einen vorgegebenen Zeitraum belastet wird. Der Eindringkörper hat hierzu eine definierte Probenspitze, welche je nach Härteprüfverfahren zum Beispiel pyramidenförmig, kegelförmig oder sphärisch ausgebildet sein kann. Der Eindringkörper hinterlässt dabei einen Eindruck oder Abdruck in der Probenoberfläche, dessen Tiefe und laterale Ausdehnung in der x-y-Ebene ein Maß für die Härte der Probe an der Prüfstelle ist. Beim Vickers-Härteprüfverfahren hat der Eindringkörper zum Beispiel eine pyramidenförmige Spitze, welche einen pyramidenförmigen Eindruck hinterlässt, wobei die Größe der idealerweise quadratischen Umrandung des Eindrucks an der
Probenoberfläche ein Maß für die Härte der Probe an der Prüfstelle ist.
Inzwischen sind Eindruckhärteprüfgeräte am Markt verfügbar, welche mit einem
Mikroskop und einem Computersystem ausgestattet sind, um die Prüfstellen mikroskopgestützt auf der Probenoberfläche zu positionieren und den Härteprüfvorgang gegebenenfalls teil- oder vollautomatisch durchführen zu können. Ein Beispiel für ein solches computergesteuertes Eindruckhärteprüfgerät ist der Carat 930 der Anmelderin, vgl. www.atm-m.de. Derartige Eindruckhärteprüfgeräte besitzen typischerweise eine Mikroskopeinrichtung mit einem Objektivrevolver, an welchem mehrere Mikroskopobjektive mit unterschiedlichen
Vergrößerungsfaktoren angeordnet sind, um die Probenoberfläche mit unterschiedlicher Vergrößerung betrachten zu können. Typische Mikroskopeinrichtungen für
Eindruckhärteprüfgeräte weisen Mikroskopobjektive mit Vergrößerungsfaktoren von 2,5x bis 10Ox auf. Die zu untersuchende Probe wird auf einem Probentisch platziert, um sie mit der
Mikroskopeinrichtung optisch zu untersuchen und die Härteprüfung durchzuführen. Der
Eindringkörper kann dabei an einem Prüfkopf z.B. in dem Objektivrevolver integriert oder im Zentrum des Objektivrevolvers des Gerätegestells angebracht sein und wird typischerweise vertikal (in z-Richtung) mit einer vordefinierten Kraft von oben auf und in die Probenoberfläche gefahren, wobei eine Kraftmesszelle die Eindruckkraft misst. Der Probentisch ist typischerweise als x-y-Koordinatentisch ausgebildet, d.h. ist in der x-y-Ebene senkrecht zur Bewegung des Eindringkörpers (z-Richtung) zweidimensional verfahrbar, um die Probenoberfläche an jeder gewünschten Stelle untersuchen und prüfen zu können.
Die mit der Mikroskopeinrichtung aufgenommenen Mikroskopbilder decken
typischerweise, selbst bei den kleinsten verfügbaren Vergrößerungsfaktoren der
Mikroskopobjektive von zum Beispiel 5x oder 2,5x, einen relativ kleinen Ausschnitt der
Probenoberfläche ab. So entspricht die Größe des Ausschnitts der Probenoberfläche die mit der Mikroskopeinrichtung mit einem 5x-Mikroskopobjektiv aufgenommen werden kann,
typischerweise einer Größenordnung von etwa 2 mm x 2 mm. In solch kleinen Ausschnitten kann es für den Benutzer ggf. schwierig sein, sich zu orientieren. Zur Positionierung der Prüfstellen für die Härteprüfung kann es deshalb vorteilhaft sein, ein größerflächiges Übersichtsbild zu haben. Hierzu weisen einige Eindruckhärteprüfgeräte eine Übersichtskamera auf, welche achsparallel versetzt vor den Mikroskopobjektiven angeordnet ist. Dies hat den Nachteil, dass der Probentisch mit der Probe zur Aufnahme des Übersichtsbildes aus der Position in der die Mikroskopbilder aufgenommen werden weg nach vorne unter die von der Mikroskopbildaufnahmeposition in der x-y-Ebene entfernte Übersichtskamera verfahren werden muss, um dort das Übersichtsbild aufzunehmen und anschließend wieder zurück in die Mikroskopbildaufnahmeposition verfahren werden muss. Hieraus ergeben sich unter anderem Nachteile in Bezug auf die Präzision in der positioneilen Zuordnung zwischen dem Übersichtsbild und den Mikroskopbildern. Darüber hinaus verlangsamt diese Vorgehensweise den Prüfablauf. Ferner wird ein Teil des Tischhubes für das Anfahren der Betrachtungsposition mit der Übersichtskamera„verbraucht", mit anderen Worten entsteht ein Verlust von effektivem Tischhub.
Bei anderen Eindruckhärteprüfsystemen wird die Probe zunächst mit einem der
Mikroskopobjektive mit relativ geringem Vergrößerungsfaktor stückweise abgescannt, um eine Vielzahl von Mikroskopbildern entlang der interessierenden Bereiche der Probenoberfläche aufzunehmen. Anschließend wird die Vielzahl der mit dem Mikroskop aufgenommenen
Mikroskopbilder aufwändig zu einem Kompositbild zusammengesetzt. Ein solches Verfahren ist in der EP 1 559 059 B1 beschrieben.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die erhebliche Zeitdauer, die für die Erzeugung des Kompositbildes, zusammengesetzt aus der Vielzahl von Mikroskopbildern, benötigt wird. Dieser
Prozess zur Erzeugung des Kompositbildes kann bis zu mehreren Minuten dauern, da ggf. hunderte Mikroskopbilder aufgenommen werden müssen, um ein ausreichendes Kompositbild zu erzeugen. Ferner ist das Abscannen der Probenoberfläche, insbesondere sofern es manuell durchgeführt wird, mühsam. Darüber hinaus erfordert das Kompositbild eine hohe
Speicherkapazität und Prozessorleistung zur Verarbeitung. Ein weiteres Problem liegt darin begründet, dass an den Bildübergängen der Mikroskopbilder, d.h. an den Kanten an denen die
Mikroskopbilder zu dem Kompositbild zusammengesetzt werden, Positionsfehler entstehen können, was der Qualität des Kompositbildes abträglich sein kann.
Alles in Allem sind die vorstehend beschriebenen Systeme in verschiedener Hinsicht verbesserungswürdig.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Härteprüfgerät bereit zu stellen, welches ein schnelles, komfortables und übersichtliches, aber dennoch präzises Positionieren der Härteprüfstellen auf der Probenoberfläche und damit des gesamten Prüfprozesses ermöglicht.
Eine weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, ein Härteprüfgerät bereit zu stellen, welches einfach und schnell ein hochwertiges Übersichtsbild der Probenoberfläche erzeugt, in welches ggf. eine präzise Bild-in-Bild-Einblendung des Live-Mikroskopbildes vorgenommen werden kann. Eine weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, ein Härteprüfgerät bereit zu stellen, welches einfach und schnell ein hochwertiges Übersichtsbild der Probenoberfläche erzeugt, und den Probentischhub in der x-y-Ebene je nach Positionierung des Eindringkörpers effektiv ausnutzt.
Eine weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Härteprüfgeräts bereit zu stellen, mittels welchem einfach, schnell und komfortabel ein hochwertiges
Übersichtsbild der Probenoberfläche erzeugt und ggf. eine präzise Bild-in-Bild-Einblendung des Live-Mikroskopbildes vorgenommen werden kann, und wobei der Probentischhub in der x-y-Ebene je nach Positionierung des Eindringkörpers effektiv ausgenutzt werden kann. Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Erfindungsgemäß wird ein Eindruckhärteprüfgerät zur Härteprüfung bereit gestellt, mittels welchem die Oberflächenhärte von Proben, z.B. gemäß Vickers, Knoop, Brinell und/oder Rockwell gemessen werden kann. Das Eindruckhärteprüfgerät umfasst ein Gerätegestell, z.B. im Großen und Ganzen in C-Form und weist insbesondere einen Prüfkopf am oberen Teil des Gerätegestells auf. Das Eindruckhärteprüfgerät weist ferner einen Probentisch zum Platzieren oder Halten einer zu prüfenden Probe unter dem Prüfkopf auf. Der Prüfkopf kann, muss aber nicht, in z-Richtung (vertikal) beweglich sein, um einen Eindringkörper in die Probenoberfläche einzudrücken und/oder um die optischen Systeme auf die Probenoberfläche zu fokussieren. Alternativ kann auch der Probentisch vertikal bewegt werden, um diese Funktionen zu erfüllen.
Der Eindringkörper wird mit einer definierten Eindruckkraft in die Probenoberfläche der auf dem Probentisch platzierten Probe eingedrückt, um anhand des Eindrucks in die
Probenoberfläche, insbesondere anhand seiner Ausdehnung in der x-y-Ebene, punktuell die Härte der Probenoberfläche zu bestimmen.
Das Eindruckhärteprüfgerät weist ferner eine Mikroskopeinrichtung mit einem oder mehreren Mikroskopobjektiven, insbesondere mit unterschiedlichen Vergrößerungsfaktoren und mit einer Mikroskopkamera zur Aufnahme von Mikroskopbildern der Probenoberfläche durch das oder die Mikroskopobjektive mit Vergrößerungsfaktor auf. Wenn verschiedene
Mikroskopobjektive vorhanden sind, können Aufnahmen mit unterschiedlichen
Vergrößerungsfaktoren aufgenommen werden. Insbesondere hat das bzw. haben die
Mikroskopobjektive einen Vergrößerungsfaktor größer als 1x, insbesondere größer oder gleich 2,5x. Daher sind die mit den Mikroskopobjektiven aufgenommenen Bildausschnitte bei üblicher Größe einer eingebetteten Probe, z.B. in der Größenordnung von etwa 40 mm x 40 mm, allesamt erheblich kleiner als die gesamte Probenoberfläche. Ein 2,5x-vergrößerndes Mikroskopobjektiv bildet lediglich einen Bildausschnitt in der Größenordnung von etwa 3,4 mm x 2,7 mm und ein 50x-vergrößerndes Mikroskopobjektiv einen Bildausschnitt in der Größenordnung von etwa 170 m x 140 μιη ab. Die Mikroskopeinrichtung hat vorzugsweise mehrere Mikroskopobjektive mit Vergrößerungsfaktoren von 2,5x, 5x, 10x, 20x, 50x und/oder 100x.
Das erfindungsgemäße Eindruckhärteprüfgerät weist zusätzlich zu der
Mikroskopeinrichtung noch ein separates optisches Übersichtsabbildungssystem mit einem von dem oder den Mikroskopobjektiven unabhängigen Übersichtsobjektiv zur Aufnahme eines
Übersichtsbildes der Probenoberfläche durch das Übersichtsobjektiv auf. Das Übersichtsobjektiv ist insbesondere ein Makroobjektiv, welches nicht vergrößert, sondern verkleinert, also einen „Vergrößerungsfaktor" von kleiner als 1 x aufweist. Der Abbildungsmaßstab der
Mikroskopobjektive beträgt allesamt größer als 1 x, insbesondere größer oder gleich als 2,5x, wohingegen der Abbildungsmaßstab des Übersichts- oder Makroobjektivs kleiner als 1 x, vorzugsweise kleiner als 0,5x, vorzugsweise kleiner als 0,25x, z.B. im Bereich von 0,13x +/- 0,1 beträgt. Demnach bildet das Übersichtsbild einen erheblich größeren Teil der Probenoberfläche ab als das Mikroskopobjektiv mit der geringsten Vergrößerung. Das Übersichtsobjektiv bildet ggf., z.B. bei eingebetteten Proben, aber nicht zwingend, sogar die gesamte Probenoberfläche ab. Vorzugsweise bildet das Übersichtsbild einen Bereich der Probenoberfläche ab, welcher größer ist als 10 mm x 10 mm, vorzugsweise größer als 20 mm x 20 mm, vorzugsweise größer als 30 mm x 30 mm, z.B. einen Bereich der Probenoberfläche der Größe 42 mm x 42 mm.
Ferner weist das Eindruckhärteprüfgerät eine mechanische Objektiv-Wechseleinrichtung mit zumindest einem ersten und zweiten Objektiveinbauplatz auf, wobei das Mikroskopobjektiv an dem ersten Objektiveinbauplatz und zumindest Teile des Übersichtsobjektivs an dem zweiten Objektiveinbauplatz an- oder eingebaut sind. Die Objektiv-Wechseleinrichtung kann z.B. als Objektivrevolver ausgebildet sein und das Übersichts- oder Makroobjektiv ist vorzugsweise in den Objektivrevolver integriert.
Die Objektiv-Wechseleinrichtung definiert in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegestell eine definierte, nicht veränderliche Objektivposition zur Bildaufnahme senkrecht über der Probe, welche auch als aktive Objektivposition bezeichnet werden kann, und eine oder mehrere inaktive Objektivpositionen, in welcher momentan nicht benutzte Objektive aus dem Weg gebracht und sozusagen geparkt werden können. Im Falle eines Objektivrevolvers weist dieser insbesondere einen Kreisumfang mit einer bestimmten Anzahl an Objektiveinbauplätzen, z.B. zwischen 4 und 10 Objektiveinbauplätzen auf, welche alle auf dem Kreisumfang angeordnet sind, so dass durch Drehung des Objektivrevolvers, das jeweils gewünschte Objektiv in die, in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegestell nicht veränderliche Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe geschwenkt werden kann.
Demnach definiert die Objektiv-Wechseleinrichtung also zumindest eine erste und zweite Stellung, bzw. zumindest soviele Stellungen wie Objektiveinbauplätze, so dass je Stellung der Objektiv-Wechseleinrichtung eines der Objektive, oder zumindest optische Komponenten davon, in der in Bezug auf das Gerätegestell raumfesten Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe positioniert ist. Bezogen auf zumindest ein Mikroskopobjektiv und ein Übersichts- oder Makroobjektiv sind demnach in der ersten Stellung optische Komponenten des
Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert und das
Mikroskopobjektiv ist in einer inaktiven Objektivposition positioniert und in der zweiten Stellung ist das Mikroskopobjektiv in der, d.h. in derselben Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert und die optischen Komponenten des Übersichtsobjektiv sind in einer inaktiven Objektivposition positioniert. Somit können mittels einer Bewegung der Objektiv-Wechseleinrichtung wahlweise die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs oder das bzw. eines der Mikroskopobjektive aus der inaktiven Objektivposition in die Objektivposition zur Bildaufnahme bewegt werden, um je nach Stellung der Objektiv- Wechseleinrichtung, entweder die optischen Komponenten des
Übersichtsobjektivs oder das bzw. eines der Mikroskopobjektive an derselben Position in der x-y- Ebene relativ zu dem Gerätegestell zu positionieren und an derselben Position in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegestell sowohl mit dem Mikroskopobjektiv ein Mikroskopbild als auch ein Übersichtsbild mit dem Übersichtsobjektiv aufnehmen zu können, insbesondere ohne den Probentisch in der x-y-Ebene zu verfahren.
In vorteilhafter Weise kann somit mit dem Übersichtsabbildungssystem ein Übersichtsbild erzeugt werden, ohne die Probe unter der Objektivposition zur Bildaufnahme wegfahren zu müssen. Dadurch kann eine hohe Präzision der positioneilen Zuordnung des oder der
Mikroskopbilder innerhalb des Übersichtbildes gewährleistet werden. Ferner lässt sich die Verstellung der Objektiv-Wechseleinrichtung, z.B. die Drehung des Objektivrevolvers im
Vergleich zu einer extensiven Verfahrung des x-y-Tisches relativ schnell vollziehen, was der Kürze der Messzeit zugutekommt. Insbesondere kann also vermieden werden, dass die Probe von der Position unter dem Mikroskopobjektiv zu einer in der x-y-Ebene entfernte Kameraposition weggefahren werden muss, um das Übersichtsbild aufzunehmen.
Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen Übersichtsabbildungssystem gegenüber einem Zusammensetzen einer Vielzahl von Mikroskopbildern zu einem Kompositbild, wie dies in der EP 1 559 059 B1 beschrieben wird, erhebliche Zeit eingespart werden. Darüber hinaus kann eine vollständige, zumindest weitgehende Abdeckung der gesamten Probenoberfläche erreicht werden, ohne dass„tote" Bereiche in dem Übersichtsbild vorhanden sind.
Trotzdem kann auf eine weitläufige Verschiebung des Probentisches, z.B. um einige Zentimeter, unter eine in der x-y-Ebene an anderer Stelle als die Mikroskopobjektive angebaute, also achsparallel zu den Mikroskopobjektiven versetzte Übersichtskamera verzichtet werden, um das Übersichtsbild aufzunehmen.
Mit anderen Worten können mit der Erfindung ein Übersichtsbild durch das
Übersichtsobjektiv und zumindest ein hierzu zentriertes Mikroskopbild durch das
Mikroskopobjektiv ohne, zumindest ohne wesentliche Verschiebung der Probe in der x-y-Ebene, d.h. ohne, zumindest ohne wesentliche Verschiebung des Probentisches in der x-y-Ebene aufgenommen werden. Dies soll selbstverständlich nicht ausschließen, dass der Probentisch im mikroskopischen Maßstab verschoben wird, um eine Mehrzahl an Live-Mikroskopbildern an verschiedenen Stellen der Probenoberfläche innerhalb des Übersichtbildes aufzunehmen. In jeden Fall kann der Hub des Probentisches für die Mikroskopaufnahmen und die Härteprüfung besser ausgenutzt werden und es wird nicht ein großer Teil des Probentischhubs für das Anfahren einer achsparallel versetzten Übersichtskamera„verschwendet".
Vorzugsweise weist das Übersichtsobjektiv eine optische Achse auf, welche eine quer oder senkrecht zur x-y-Ebene verlaufende optische Referenzachse definiert, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert sind. Die optische Achse des oder der Mikroskopobjektive wiederum fallen vorzugsweise identisch oder koaxial mit der optischen Referenzachse zusammen, wenn statt der optischen
Komponenten des Übersichtsobjektivs nun eines der Mikroskopobjektive in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert ist. Mit anderen Worten fallen die optischen Achsen des oder der Mikroskopobjektive mit der optischen Achse des Übersichtsobjektivs an der Probe koaxial zusammen, bezogen auf die jeweilige Stellung der Objektiv- Wechseleinrichtung in der das jeweilige Objektiv gerade in der einzigen und somit in derselben Objektivposition zur
Bildaufnahme positioniert ist. Dadurch kann eine hohe Präzision gewährleistet werden. Vorzugsweise sind das optische System der Mikroskopeinrichtung und/oder des Übersichtsabbildungssystems senkrecht zur Probenoberfläche ausgerichtet, wenn das jeweils zugehörige Objektiv in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert ist und die Probe auf dem Probentisch platziert ist, was der Präzision der Abbildung und der positioneilen Zuordnung zuträglich ist.
Demgemäß fallen vorzugsweise zumindest ein Teil des Strahlengangs der
Mikroskopeinrichtung, wenn das Mikroskopobjektiv in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert ist, und zumindest ein Teil des Strahlengangs des Übersichtsabbildungssystems, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur
Bildaufnahme positioniert sind, koaxial zusammen, was zur Präzision der Abbildung beiträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Übersichtsabbildungssystem eine von der Mikroskopkamera separate Übersichtskamera, mittels welcher das Übersichtsbild der Probenoberfläche durch das Übersichtsobjektiv aufgenommen wird, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert sind. Dabei bildet das Übersichtsobjektiv zumindest einen Teil des Linsensystems für die
Übersichtskamera und der Strahlengang für die Übersichtskamera, wenn die optischen
Komponenten des Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert sind, fällt insbesondere mit dem Strahlengang der Mikroskopeinrichtung, wenn das Mikroskopobjektiv in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert ist, teilweise koaxial zusammen.
Falls dies gewünscht ist, kann die Übersichtskamera eine höhere Auflösung aufweisen als die Mikroskopkamera, was einerseits eine hohe Bildqualität des Übersichtbildes und andererseits eine schnelle Bildverarbeitung der Mikroskopbilder in Einklang bringt. Z.B. kann die Mikroskopkamera einen 1/2-Zoll-Chip (z.B. CMOS) mit einer Auflösung von 1 ,3 oder 5 Megapixeln verwenden, während die Übersichtkamera eine 2/3-Zoll-Chip (z.B. CMOS) mit 5 Megapixeln, 10 Megapixeln oder sogar 18 Megapixeln verwendet. Trotzdem hält sich der Speicherbedarf für das Übersichtsbild ohne weitere Bildverarbeitung in praktikablen Grenzen.
Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, kann gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform die Objektiv- Wechseleinrichtung als Objektivrevolver ausgebildet sein, welcher den ersten und zweiten und ggf. weitere Einbauplätze für die Objektive bereit stellt. Das Mikroskopobjektiv ist demnach an dem ersten Objektiveinbauplatz des Objektivrevolvers angebracht und die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs, also das Übersichtsobjektiv zumindest teilweise, an dem zweiten Objektiveinbauplatz des Objektivrevolvers auf demselben Kreisumfang, also im selben radialen Abstand zur Rotationsachse des Objektivrevolvers wie das Mikroskopobjektiv an- oder eingebaut. Ggf. weitere Mikroskopobjektive sind an weiteren Objektiveinbauplätzen auf demselben Kreisumfang, also im selben radialen Abstand zur Rotationsachse des Objektivrevolvers wie das Übersichts- oder Makroobjektiv angeordnet. Durch Drehung des Objektivrevolvers kann dann wechselweise entweder eines der Mikroskopobjektive oder das Übersichts- oder Makroobjektiv in die Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe eingeschwenkt werden und die jeweils anderen Objektive sind in inaktiven Objektivpositionen des Objektivrevolvers ausgeschwenkt. Die Integration des Übersichts- oder Makroobjektivs in den Objektivrevolver, insbesondere auf demselben Kreisumfang, also im selben radialen Abstand zur Rotationsachse des Objektivrevolvers wie das oder die Mikroskopobjektive hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um mit dem oder den Mikroskopobjektiven und dem Übersichtsoder Makroobjektiv an derselben x-y-Position relativ zu dem Gerätegestell des jeweils in die Objektivposition zur Bildaufnahme eingeschwenkten Objektivs die Probenoberfläche abzubilden.
Vorzugsweise umfasst die Mikroskopeinrichtung eine Mikroskop- Beleuchtungseinrichtung, welche die Probenoberfläche beleuchtet, wenn das Mikroskopobjektiv in der Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe positioniert ist. Das
Übersichtsabbildungssystem umfasst vorzugsweise eine zweite separate Übersichts- Beleuchtungseinrichtung, welche die Probenoberfläche beleuchtet, wenn die optischen
Komponenten des Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe positioniert sind. In vorteilhafter Weise können separate Beleuchtungseinrichtungen separat an die unterschiedlichen Beleuchtungserfordernisse im Mikroskop- und Makrobereich angepasst werden.
Die Beleuchtungseinrichtung der Mikroskopeinrichtung ist vorzugsweise als
Koaxialbeleuchtung zur Hellfeldbeleuchtung ausgebildet, womit eine ausreichende Helligkeit auch bei hohe Vergrößerungsfaktoren erzielt werden kann. Hierzu kann z.B. eine Köhlersche LED-Beleuchtung eingesetzt werden. Die Beleuchtungseinrichtung des
Übersichtsabbildungssystems leuchtet beispielsweise als Nicht-Koaxialbeleuchtung schräg auf die Probenoberfläche, um eine Dunkelfeldbeleuchtung zu bewirken. Dies ist einfach und vermeidet Reflexionen z.B. von polierten Metall-Probenoberflächen. Alternativ kann aber auch eine Hellfeldbeleuchtung verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das
Übersichtsabbildungssystem dazu eingerichtet, das Übersichtbild nur in einem Lichtwellenlängenintervall aufzunehmen, welches kleiner ist als die Breite des sichtbaren Spektrums. Dadurch können chromatische Fehler in der Übersichtsoptik reduziert werden. Das Übersichtsbild wird auf einem Monitor in Schwarz-Weiß-Darstellung abgebildet. Vorzugsweise ist die Breite des Wellenlängenintervalls kleiner als 200 nm, vorzugsweise kleiner als 100 nm, z.B. wird das Übersichtbild mit Licht einer Wellenlänge von 630 nm +/- 30 nm aufgenommen.
Vorzugsweise beträgt die numerische Apertur im Objekt des
Übersichtsabbildungssystems kleiner als 0,055, vorzugsweise kleiner als 0,04, bevorzugt kleiner als 0,025, besonders bevorzugt kleiner als 0,02, z.B. 0,016. Insbesondere ist die numerische Apertur des Übersichtsabbildungssystems kleiner als die numerische Apertur aller
Mikroskopobjektive bzw. kleiner als die numerische Apertur des Mikroskopobjektivs mit dem kleinsten Vergrößerungsfaktor bzw. kleiner als die numerische Apertur der abbildenden Optik der Mikroskopeinrichtung.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Optik des
Übersichtsabbildungssystems eine für ein Makroobjektiv geringe Tiefenschärfe aufweist. Durch die geringe Tiefenschärfe kann trotz senkrechter Betrachtung von metallisch spiegelnden Probenoberflächen mit dem Übersichts- oder Makroobjektiv ein hoher Kontrast des
Übersichtsbildes gewährleistet werden.
Eine geringe Vergrößerung geht typischerweise allerdings mit einer geringen numerischen Apertur einher, d.h. je kleiner der Vergrößerungsfaktor ist, desto kleiner ist typischerweise die numerische Apertur. Eine geringe numerische Apertur bewirkt allerdings typischerweise eine große Tiefenschärfe. Das Übersichtsobjektiv weist daher bei einem Faktor von 0,13x trotz dieses Verkleinerungsfaktors eine verhältnismäßig geringe Tiefenschärfe aufgrund der numerischen Apertur von 0,016 auf. Vorzugsweise beträgt für das
Übersichtsobjektiv das Verhältnis aus Abbildungsmaßstab geteilt durch die numerische Apertur kleiner oder gleich 30, bevorzugt kleiner oder gleich 20, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10.
Insbesondere wird ein Übersichtsobjektiv mit einer Brennweite verwendet, die kleiner ist als die Brennweite eines Mikroskopobjektivs mit einem Vergrößerungsfaktor von 1x. Das Übersichtsobjektiv weist vorzugsweise einen Vergrößerungsfaktor von kleiner als 1x und eine Brennweite von kleiner als 160 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 100 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 50 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 25 mm, z.B. etwa 14 mm +/- 10 mm. Die Baulänge (der Abstand der Unterkante des entsprechenden Objektivs von dem zugehörigen Kamerachip) des Übersichtsabbildungssystems ist vorzugsweise kleiner als die Baulänge des optischen Systems der Mikroskopeinrichtung. Die Baulänge des
Übersichtsabbildungssystems ist vorzugsweise kleiner oder gleich 300 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 200 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 150 mm. Die Baulänge des optischen Systems der Mikroskopeinrichtung ist vorzugsweise größer als 300 mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Mikroskopeinrichtung einen ersten Strahlteiler, welcher im Strahlengang der
Mikroskopeinrichtung angeordnet ist und über welchen gleichzeitig das eingestrahlte Licht der Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Probenoberfläche durch das
Mikroskopobjektiv in den Mikroskop-Strahlengang eingekoppelt und über welchen das von dem Mikroskopobjektiv gesammelte abbildende Licht von der Probenoberfläche in die
Mikroskopkamera ausgekoppelt wird, wenn das Mikroskopobjektiv in der Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe positioniert ist, um ein Mikroskopbild aufzunehmen. Dadurch kann das Licht der Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung durch das jeweils eingeschwenkte
Mikroskopobjektiv hindurch auf den jeweils abgebildeten Ausschnitt eingestrahlt werden und unabhängig vom Vergrößerungsfaktor des jeweils eingeschwenkten Mikroskopobjektivs in der Hellfeldbeleuchtung eine hohe Lichtstärke gewährleistet werden.
Sofern das Übersichtsabbildungssystem eine von der Mikroskopkamera separate Übersichtskamera umfasst, mittels welcher das Übersichtsbild der Probenoberfläche durch das Übersichtsobjektiv aufgenommen wird, wenn die optischen Komponenten des
Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme positioniert sind, ist es vorteilhaft, wenn das Übersichtsabbildungssystem einen zweiten Strahlteiler umfasst, welcher im
Strahlengang des Übersichtsabbildungssystems angeordnet ist. Über diesen zweiten Strahlteiler wird das durch das Übersichtsobjektiv gesammelte abbildende Licht von der Probenoberfläche in die Übersichtskamera ausgekoppelt, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe positioniert sind, um das Übersichtsbild aufzunehmen. Mit anderen Worten fallen die Strahlengänge des oder der Mikroskopobjektive und des Übersichts- oder Makroobjektivs von der Probenoberfläche bis zu dem zweiten Strahlteiler, also teilweise, koaxial zusammen, wenn das jeweilige Objektiv in der Objektivposition zur Bildaufnahme eingeschwenkt ist und der zweite Strahlteiler teilt die Strahlengänge in einem stationären Teil der Optik über dem Objektivrevolver auf, um das Bild der Probenoberfläche je nach eingeschwenktem Objektiv auf die Mikroskopkamera oder auf die Übersichtskamera abzubilden. Anders ausgedrückt, trennt der zweite Strahlteiler den Strahlengang der
Mikroskopeinrichtung und den Strahlengang des Übersichtsabbildungssystems.
Vorzugsweise umfasst das Eindruckhärteprüfgerät eine Hubmechanik mittels welcher eine vertikale Relativverschiebung zwischen dem am Prüfkopf befestigten Eindringkörper und dem Probentisch durchgeführt wird, um
i) das mit der Mikroskopeinrichtung aufgenommene Mikroskopbild bezüglich der Probenoberfläche zu fokussieren, wenn das Mikroskopobjektiv in der Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe positioniert ist und/oder
ii) das mit dem Übersichtsabbildungssystem aufgenommene Übersichtsbild bezüglich der Probenoberfläche zu fokussieren, wenn die optischen Komponenten des
Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe positioniert bzw. eingeschwenkt sind und/oder
iii) den Eindringkörper mit der definierten Eindruckkraft in die Probenoberfläche einzudrücken.
Hierzu kann entweder der Prüfkopf oder der Probentisch vertikal verschoben werden, was auch als„movable head" bzw.„movable stage" bezeichnet wird.
Insbesondere umfasst das Eindruckhärteprüfgerät einen in einer x-y-Ebene
zweidimensional, vorzugsweise computergesteuert und/oder manuell verfahrbaren Probentisch, an welchem insbesondere eine Probenhalterung befestigbar oder befestigt ist, um die Probe computergesteuert und/oder manuell zweidimensional in der x-y-Ebene unter dem
Mikroskopobjektiv zu bewegen, um den jeweils interessierenden Bildausschnitt auf die
Mikroskopkamera abzubilden, wenn das Mikroskopobjektiv in der Objektivposition zur
Bildaufnahme über der Probe positioniert bzw. eingeschwenkt ist.
Besonders vorteilhaft für die Bedienung durch den Benutzer ist es, wenn eine
Computersoftware das mit dem Übersichtsabbildungssystem aufgenommene Übersichtsbild speichert und das gespeicherte Übersichtsbild auf einem Monitor darstellt und das momentan mit der Mikroskopeinrichtung aufgenommene Live-Mikroskopbild als Bild-in-Bild-Einblendung in das gespeicherte Übersichtsbild live einblendet. Der Benutzer kann dann aus dem - nicht aus Mikroskopbildern zusammengesetzten - Übersichtsbild in das momentane durch das momentan eingeschwenkte Mikroskopobjektiv aufgenommene Live-Bild hineinzoomen, um die genauen Stellen für die Härteprüfung zu markieren, die dann ggf. vollautomatisch angefahren werden. Wenn nun ein anderes Mikroskopobjektiv mit einem anderen Vergrößerungsfaktor eingeschwenkt wird, wechselt die Größe des Rahmens der Live-Einblendung in dem gespeicherten
Übersichtsbild und es kann wiederum in das neue Live-Bild hineingezoomt werden.
Selbstverständlich kann auch der Probentisch in der x-y-Ebene verfahren werden, was zu einer Verschiebung des Rahmens mit der Live-Einblendung in dem Übersichtsbild führt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird also ein
Eindruckhärteprüfgerät zur Härteprüfung an Probenoberflächen bereit gestellt, welches umfasst:
ein Gerätegestell mit einem Prüfkopf,
einen Probentisch, auf welchem die zu prüfende Probe, z.B. mittels einer Probenhalterung, platzierbar ist,
einen Eindringkörper zum Eindrücken in die Probenoberfläche der auf dem Probentisch platzierten Probe mit einer definierten Eindruckkraft, um anhand des Eindrucks oder Abdrucks in der Probenoberfläche die Härte der Probenoberfläche zu bestimmen,
eine Mikroskopeinrichtung mit einer Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung, mit einem oder mehreren Mikroskopobjektiven und einer Mikroskopkamera zur Aufnahme von Mikroskopbildern der Probenoberfläche durch jeweils eines der Mikroskopobjektive mit einem Vergrößerungsfaktor größer als eins,
ein optisches Übersichtsabbildungssystem mit einem Übersichtsobjektiv und einer Übersichtskamera zur Aufnahme eines verkleinerten Übersichtsbildes der
Probenoberfläche durch das Übersichtsobjektiv, um einen wesentlich größeren Bereich der Probenoberfläche zu erfassen als mit dem oder den Mikroskopobjektiven,
einen Objektivrevolver mit zwei oder mehr Objektiveinbauplätzen, wobei das Mikroskopobjektiv an einem ersten der Objektiveinbauplätze und zumindest Teile des
Übersichtsobjektivs an einem zweiten der Objektiveinbauplätze an- oder eingebaut sind,
wobei der Probentisch und der Prüfkopf in einer x-y-Ebene relativ zueinander verschiebbar sind, um jede Stelle auf der Probenoberfläche zur Betrachtung und Härteprüfung anfahren zu können,
wobei der Probentisch und der Prüfkopf in z-Richtung relativ zueinander verschiebbar sind, um das oder die Mikroskopobjektive und/oder das Übersichtsobjektiv auf die Probenoberfläche zu fokussieren,
wobei der Objektivrevolver relativ zu dem Gerätegestell eine vordefinierte Objektivposition zur Bildaufnahme senkrecht über der Probe und eine oder mehrere inaktive Objektivpositionen, in welchen die jeweiligen Objektive außer Betrieb weggeschwenkt sind, definiert, und wobei das Makroobjektiv auf demselben Umfang wie das oder die
Mikroskopobjektive in den Objektivrevolver integriert ist, so dass mittels Drehung des
Objektivrevolvers wechselweise eines der Mikroskopobjektive oder das Makroobjektiv aus einer der inaktiven Objektivpositionen in die Objektivposition zur Bildaufnahme senkrecht über der Probe eingeschwenkt wird, um in derselben Objektivposition an derselben Stelle in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegehäuse und mit derselben objektivseitigen Strahlachse senkrecht zur x-y- Ebene mit dem jeweils eingeschwenkten Mikroskopobjektiv oder Makroobjektiv das
Übersichtsbild und die Mikroskopbilder von der Probenoberfläche aufzunehmen,
wobei zumindest ein Strahlteiler umfasst ist, welcher die Strahlengänge der Mikroskopeinrichtung und des Übersichtsabbildungssystems ausgehend von einer objektivseitig zusammenfallenden Strahlachse zu der Mikroskopkamera einerseits und zu der
Übersichtskamera andererseits aufteilt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Aufnehmen eines Übersichtsbildes und mehrerer Mikroskopbilder im Bereich des Übersichtsbildes an Probenoberflächen, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Härteprüfgeräts mit einem Gerätegestell, einem Probentisch, einem Eindringkörper, einer Mikroskopeinrichtung mit zumindest einem Mikroskopobjektiv, einem optischen Übersichtsabbildungssystem mit einem Übersichtsobjektiv, ggf. einer Probenhalterung und einer Objektiv- Wechseleinrichtung, insbesondere wie vorstehend beschrieben,
Betätigen der Objektiv-Wechseleinrichtung und damit Positionieren von optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme senkrecht über der Probe,
Aufnehmen eines Übersichtsbildes mit dem Übersichtsabbildungssystem,
Speichern des Übersichtsbildes,
Betätigen der Objektiv-Wechseleinrichtung und dadurch Positionieren des Mikroskopobjektivs in der Objektivposition zur Bildaufnahme über der Probe und Positionieren der optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs in einer inaktiven Objektivposition,
Aufnehmen eines oder mehrerer Mikroskopbilder mit der Mikroskopeinrichtung, wobei sich der jeweils vergrößert abgebildete Ausschnitt der Probe in der x-y-Ebene an derselben Objektivposition zur Bildaufnahme relativ zu dem Gerätegestell befindet, an welcher die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs bei der Aufnahme des Übersichtsbildes positioniert waren.
Mittels der Software kann das momentan mit der Mikroskopeinrichtung aufgenommene Live-Bild in das zuvor aufgenommene und gespeicherte Übersichtsbild eingeblendet werden und zwar anhand der Probentischkoordinaten an der richtigen Stelle in dem Übersichtsbild.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen
Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibun der Figuren
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise transparente perspektivische Darstellung eines Eindruckhärteprüfgeräts gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 eine vereinfachte schematische Frontansicht eines Eindruckhärteprüfgeräts gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 3 eine vereinfachte schematische Seitenansicht des Eindruckhärteprüfgeräts aus Fig. 2, Fig. 4 eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 3,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Objektivrevolvers,
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung durch den Prüfkopf entlang der Schnittlinie A-A in
Fig. 2 mit dem Übersichtsobjektiv in der Objektivposition zur Bildaufnahme,
Fig. 7 wie Fig. 6, wobei jedoch anstatt des Übersichtsobjektivs eines der Mikroskopobjektive in die Objektivposition zur Bildaufnahme eingeschwenkt ist,
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung durch den Objektivrevolver entlang der
Schnittlinie B-B in Fig. 3 mit dem Übersichtobjektiv in der Objektivposition zur
Bildaufnahme,
Fig. 9 wie Fig. 8, wobei jedoch wie in Fig. 7 anstatt des Übersichtsobjektivs eines der
Mikroskopobjektive in die Objektivposition zur Bildaufnahme eingeschwenkt ist,
Fig. 10 ein Übersichtsbild, aufgenommen mit dem Übersichtsobjektiv in der in Fig. 6 und 8 dargestellten Stellung des Objektivrevolvers, mit live eingeblendetem Mikroskopbild, aufgenommen mit einem der Mikroskopobjektive in der in Fig. 7 und 9 dargestellten Stellung des Objektivrevolvers,
Fig. 11 eine Darstellung des hineingezoomten Live-Mikroskopbildes aus Fig. 10.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezugnehmend auf Fig. 1 weist das Eindruckhärteprüfsystem 1 ein im Großen und Ganzen C-förmiges Gerätegestell 12 (sog.„Frame") auf, welches einen vertikalen Abschnitt 14 und zwei Schenkel 16, 18 aufweist, wobei der obere Schenkel 18, an welchem der Prüfkopf 28 mit dem Objektivrevolver 30 vertikal verschieblich befestigt ist, in Fig. 1 von dem Objektivrevolver 30 verdeckt wird. Ein Gerätegehäuse 10 beherbergt das Gerätegestell 12, einige
Steuerungselemente sowie Teile des Prüfkopfes 28. An dem unteren Schenkel 16 ist ein in der x-y-Ebene zwei-dimensional verfahrbarer Probentisch 20, auch als x-y-Koordinatentisch bezeichnet, gelagert. Alle Achsen können über das Steuermodul des Computersystems 26, d.h. mittels der Software gesteuert werden. Die auch manuell über Stellräder 22, 24 oder über einen Joystick 25 steuerbaren x- und y-Achsen passen ihre Geschwindigkeit an das jeweilige Objektiv an. Ein Scrollrad ermöglicht eine besonders feine dynamische Ansteuerung der z-Achse. Der Probentisch 20 weist in diesem Beispiel einen Verfahrweg in x-Richtung von 250 mm und in y-Richtung von 100 mm auf. Der tatsächliche physikalische Tischhub steht hierbei fast vollständig zur Probenpositionierung bei der Probenbetrachtung und dem Setzen der Prüfpunkte zur Verfügung. Mit anderen Worten ist der effektive Tischhub zumindest fast so groß wie der tatsächliche physikalische Tischhub. Auf dem Probentisch 20 können z.B. individuell bis zu acht eingebettete Proben auf entsprechenden acht Probenplätzen eingerichtet werden.
An dem oberen Schenkel 18 des Gerätegestells 12 ist der Prüfkopf 28 befestigt, welcher einen Objektivrevolver 30 mit mehreren Mikroskopobjektiven 32a-32f mit unterschiedlichen Vergrößerungsfaktoren trägt (32e,f sind in Fig. 1 nicht zu sehen). Durch Rotation des in diesem Beispiel unter 45° geneigt gelagerten Objektivrevolvers 30 kann jedes der Mikroskopobjektive 32a bis 32f in die Objektivposition zur Bildaufnahme geschwenkt werden. In der Darstellung der Fig. 1 befindet sich das Mikroskopobjektiv 32c in der Objektivposition zur Bildaufnahme 34, welche die zentrale vorderste und in diesem Beispiel aufgrund des geneigt gelagerten
Objektivrevolvers 30 auch die unterste Position am Objektivrevolver 30 ist. Demnach kann in der dargestellten Dreh-Stellung des Objektivrevolvers 30 mit dem Mikroskopobjektiv 32c die Oberfläche 42 einer Probe 40 (vgl. Fig. 7 und 9), welche auf dem Probentisch 20 platziert wird, untersucht werden. Die Fokussierung des eingeschwenkten Mikroskopobjektivs erfolgt bei dem dargestellten Eindrückhärteprüfgerät 1 durch vertikales Verschieben des Prüfkopfes 28 entlang einer vertikalen Linearführung 44 (sog.„movable head"). Alternativ kann die Relativverschiebung zwischen dem Prüfkopf 28 und dem Probentisch 20 aber auch durch eine Verschiebbarkeit des Probentisches 20 in z-Richtung vorgesehen sein (sog.„movable stage").
Bezugnehmend auf die Fig. 5-9 weist das Eindrückhärteprüfgerät ein Übersichtsobjektiv 50 in Form eines Makroobjektivs auf, welches an einem Einbauplatz 33g in den Objektivrevolver 30 integriert ist. Das Mikroskopobjektiv 32c befindet sich in der schematischen Darstellung der Fig. 6 in einer oberen inaktiven Objektivposition 35 während das Übersichtsobjektiv 50 in die vordere Objektivposition zur Bildaufnahme 34 eingeschwenkt ist, in welcher die optische Achse A50 des Übersichtsobjektivs 50 senkrecht auf der Probenoberfläche 42 bzw. auf der
Platzierungsoberfläche 21 des Probentisches 20 steht, um die Probe 40 senkrecht von oben in der Übersicht betrachten zu können. In dem in Fig. 6 dargestellten Zustand, in welchem sich der Objektivrevolver 30 in der Übersichtsstellung S50 befindet, kann mit dem Übersichtsobjektiv 50 also das Übersichtsbild der Probenoberfläche 42 aufgenommen werden. Hierzu wird die Probenoberfläche 42 schräg von vorne mit einer Übersichtsbeleuchtung 48 beleuchtet, welche an einer Gehäusehaube 54, die den Prüfkopf 28 beherbergt, in dem vorliegenden Beispiel an einer vorderen Gehäuseschräge 52 der Gehäusehaube 54, angebracht ist. Die Übersichtsbeleuchtung 48 strahlt demnach nicht koaxial zu der optischen Achse A50 des Übersichtsobjektivs 50 auf die Probenoberfläche 42, sondern schräg von der Seite, was die Anordnung vereinfacht. Ferner kann eine gleichmäßige Ausleuchtung der gesamten Probenoberfläche 42 zur Erzeugung des Übersichtsbildes erreicht werden. Mit dem in diesem Ausführungsbeispiel gezeigten
Übersichtsabbildungssystem 4 kann mit der Übersichtskamera 80 ein Bereich von
42 mm x 42 mm der Probenoberfläche 42 abgebildet werden.
Bezugnehmend auf Fig. 7 ist der Objektivrevolver 30 um seine geneigt verlaufende Drehachse A30 relativ zur Fig. 6 gedreht, so dass in der Mikroskopobjektivstellung S32c des Objektivrevolvers 30 das Mikroskopobjektiv 32c in der unteren Objektivposition zur Bildaufnahme 34 eingeschwenkt ist. Das Mikroskopobjektiv 32c ist an einem Einbauplatz 33c des
Objektivrevolvers 30 angebaut. Das in dem Einbauplatz 33g des Objektivrevolvers 30 eingebaute Übersichtsobjektiv 50 ist in der in Fig. 7 dargestellten Mikroskopobjektivstellung S32c des Objektivrevolvers 30 in die inaktive Objektivrevolverposition 35 herausgeschwenkt. Demnach steht die optische Achse A32c des Mikroskopobjektivs 32c in der Objektivposition zur
Bildaufnahme 34 senkrecht auf der Probe 40 bzw. dem Probentisch 20, um mit dem
Mikroskopobjektiv 32c und der Mikroskopkamera 60 Mikroskopbilder von der Probenoberfläche 42 durch das Mikroskopobjektiv 32c aufzunehmen.
Die optische Achse A50 des Übersichtsobjektivs 50 und die optische Achse A32c des
Mikroskopobjektivs 32c verlaufen koaxial, bzw. fallen identisch zusammen, wenn das jeweilige Objektiv 50 oder 32c in der Objektivposition zur Bildaufnahme 34 eingeschwenkt ist, also wenn sich das jeweilige Objektiv 50, 32c in dem vorliegenden Beispiel in der unteren
Objektivrevolverposition befindet, wie dies in Fig. 6 einerseits und in Fig. 7 andererseits dargestellt ist. Mit anderen Worten lassen sich das Übersichtsobjektiv 50 und das
Mikroskopobjektiv 32c - wie auch die übrigen Mikroskopobjektive 32a,b,d,e,f - in dieselbe Bildaufnahmeposition in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegestell 12 - hierin als
„Objektivposition zur Bildaufnahme" 34 bezeichnet - positionieren. Wenn das Mikroskopobjektiv 32c in der Objektivposition zur Bildaufnahme 34 positioniert ist, definiert die optische Achse A32c des Mikroskopobjektivs in Bezug auf das Gerätegestell eine Referenzachse AR und die optische Achse A50 des Übersichtsobjektivs 50 fällt koaxial oder identisch mit der Referenzachse AR zusammen, wenn das Übersichtsobjektiv 50 in der Objektivposition zur Bildaufnahme 34 positioniert ist.
Dadurch kann durch lediglich einfaches Drehen des Objektivrevolvers 30 - ohne Verfahrung des Probentisches 20 - die Probenoberfläche 42 einerseits mit dem
Übersichtsobjektiv 50 und andererseits mit dem Mikroskopobjektiv 32c an derselben Stelle betrachtet werden. Genauer können das Mikroskopbild und das Übersichtsbild um dieselbe Stelle zentriert sein, d.h. das Zentrum des Mikroskopbildes und das Zentrum des Übersichtsbildes können ohne Verfahrung des Objektivtisches 20 in der x-y-Ebene zusammenfallen.
Selbstverständlich können die übrigen Mikroskopobjektive 32a,b,d,e,f in gleicher Weise mittels Drehung des Objektivrevolvers 30 in dieselbe Objektivposition zur Bildaufnahme 34 eingeschwenkt werden, wobei auch deren optische Achsen dann koaxial mit den optischen Achsen A32c und A50 jeweils bezogen auf die Objektivposition zur Bildaufnahme 34, bzw. mit der Referenzachse AR koaxial zusammenfallen. Dadurch kann zunächst das Übersichtsbild mit dem Übersichtsobjektiv 50 in der Objektivposition zur Bildaufnahme 34 aufgenommen werden und dann eines oder sukzessive mehrere verschiedene Mikroskopobjektive 32a bis 32f in die Objektivposition zur Bildaufnahme 34 eingeschwenkt werden und es ist bei allen Mikroskopobjektiven 32a bis 32f gewährleistet, dass diese bei steigender Vergrößerung sukzessive mehr und mehr vergrößerte Ausschnitte der Probenoberfläche 32, aber mit demselben Zentrum, d.h. an derselben Stelle betrachtet werden, ohne dass der Probentisch 20 aus der Betrachtungsposition der Mikroskopeinrichtung 2 heraus bewegt werden muss. Dies soll selbstverständlich nicht ausschließen, dass der Probentisch 20 bewegt wird, um ein
Mikroskopbild aufzunehmen, welches nicht im Zentrum des Übersichtsbildes liegt; aber jedenfalls muss der Probentisch nicht weiträumig verfahren werden, um die Probe unter eine achsparallele Übersichtskamera zu fahren, da vorliegend das Übersichtsobjektiv 50 in dem Objektivrevolver 30, und zwar auf demselben Kreis-Umfang U (vgl. Fig. 5), wie die Mikroskopobjektive 32a bis 32f integriert ist, so dass es in exakt dieselbe Objektivposition zur Bildaufnahme 34 in der x-y-Ebene eingeschwenkt werden kann, wie die Mikroskopobjektive 32a bis 32f. Mit anderen Worten ist der radiale Abstand der optischen Achsen A32a bis A32f der Mikroskopobjektive 32a bis 32f und der optischen Achse A50 des Übersichtsobjektivs 50 von der Drehachse A30 gleich.
Bezugnehmend auf die Fig. 8 und 9 können die Strahlengänge der verschiedenen Objektive 50 und 32c genauer erläutert werden.
In der in Fig. 8 dargestellten Übersichtsstellung S50 des Objektivrevolvers 30 befindet sich das Übersichtobjektiv 50 in der Objektivposition zur Bildaufnahme 34 senkrecht über der Probe 40 und die Mikroskopkamera 60 ist inaktiv. Der Strahlengang 56 bei der Betrachtung der Probenoberfläche 42 mit dem Übersichtobjektiv 50 verläuft zunächst objektivseitig senkrecht zur Probe 40 bzw. zum Probentisch 20. Der Strahlengang 56 verläuft weiterhin durch das
Übersichtsobjektiv 50 senkrecht nach oben in ein optisches Verteilergehäuse 70, welches einen Innenraum 72 definiert, in welchem weitere optische Komponenten zur Strahlführung eingebaut sind und welches nicht mit dem Objektivrevolver 30 mitrotiert, also fest an dem Prüfkopf befestigt ist. Das von der Probenoberfläche 42 abgestrahlte und von dem Übersichtsobjektiv 50 gesammelte Licht fällt entlang der optischen Achse A50 des Übersichtsobjektivs 50 in eine gemeinsame Eintrittsöffnung 74 des optischen Verteilergehäuses 70 ein und trifft auf einen Strahlteiler 76 in Form eines teildurchlässigen Spiegels, welcher in dem Innenraum 72 positioniert ist. Der Strahlteiler 76 reflektiert das Licht für das Übersichtsbild um 90° zur Seite. Das Licht wird durch eine Vorschaltoptik 78 vor der Übersichtskamera 80 auf den CMOS-Chip 81 der
Übersichtskamera 80 abgebildet. Das optische Verteilergehäuse 70 besitzt demnach einen Übersichtskameraausgang 82 für das Licht zur Aufnahme des Übersichtsbildes, welcher vorzugsweise senkrecht zum gemeinsamen Eingang 74 verläuft. In dem dargestellten Beispiel sind optische Komponenten des Übersichts- oder
Makroobjektivs 50, die unmittelbar in dem Objektivrevolver 30 integriert sind, optische Linsen. Es ist aber auch möglich, z.B. einen Umlenkspiegel (nicht dargestellt) als erste optische
Komponente des Übersichts- oder Makroobjektivs 50 bzw. des Übersichtsabbildungssystems 4 an dem Einbauplatz 33g in den Objektivrevolver 30 zu integrieren, um den Strahlengang 56 des Übersichtsabbildungssystems 4 unmittelbar über der Probe 40 umzulenken und erst
anschließend mit Linsen zu sammeln und auf die Übersichtskamera 80 abzubilden.
In der in Fig. 9 dargestellten Mikroskopobjektivstellung S32c befindet sich das
Mikroskopobjektiv 32c in der Objektivposition zur Bildaufnahme 34, also in der vorderen oder untersten Position des Objektivrevolvers 30 und die optische Achse A32c des Mikroskopobjektivs 32c steht senkrecht auf der Probe 40 bzw. dem Probentisch 20. Die Übersichtskamera 80 ist inaktiv. Der Strahlengang 58 bei Betrachtung durch das Mikroskopobjektiv 32c verläuft von der Probenoberfläche 42 entlang der optischen Achse A32c zunächst senkrecht nach oben durch das Mikroskopobjektiv 32c und tritt durch den gemeinsamen Eingang 74 in den Innenraum 72 des optischen Verteilergehäuses 70 ein. Dort durchquert das Licht geradlinig den Strahlteiler 76, welcher für die Übersichtskamera 80 vorgesehen ist. Das Licht zur Aufnahme des
Mikroskopbildes verläuft weiter geradlinig senkrecht nach oben und durchquert einen weiteren Strahlteiler 84 in Form eines weiteren halbdurchlässigen Spiegels, um am
Mikroskopkameraausgang 86 des Verteilergehäuses 70 durch eine Tubusoptik 87, welche der Mikroskopkamera 60 vorgeschaltet ist, auf den CMOS-Chip 61 der Mikroskopkamera 60 fokussiert zu werden. Der Strahlengang 58 der Mikroskopeinrichtung 2 ist demnach
vorzugsweise vollständig geradlinig senkrecht zur Probe 40 bzw. zum Probentisch 20. Eine Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung 88 beleuchtet gleichzeitig durch ein Linsensystem 90 und das gerade eingeschwenkte Mikroskopobjektiv 32c die Probenoberfläche 42, indem das eingestrahlte Licht von der Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung 88 durch das Linsensystem 90 von der Seite auf den Strahlteiler 84 trifft und von diesem koaxial in den Strahlengang 58 zur Aufnahme des Mikroskopbildes eingekoppelt wird. Die Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung 88 ist als Kohlersche Beleuchtung ausgebildet, wodurch die Probenoberfläche 42 bei der Aufnahme der Mikroskopbilder effektiv ausgeleuchtet werden kann. Das Licht der Mikroskop- Beleuchtungseinrichtung 88 wird demnach durch das jeweils aktive in die Objektivposition zur Bildaufnahme 34 eingeschwenkte Mikroskopobjektiv hindurchgestrahlt. Dadurch wird eine Hellbeleuchtung für die Mikroskopaufnahmen erreicht. Die Übersichtsaufnahmen werden in Dunkelfeldbeleuchtung mit dem schräg eingestrahlten Licht der
Übersichtsbeleuchtungseinrichtung 48 (vgl. Fig. 6) aufgenommen.
Der Objektivrevolver 30 rotiert relativ zu der Probe 40 und relativ zu dem optischen Verteilergehäuse 70, sowie in diesem Beispiel relativ zu den Ein- und Ausgängen 74, 82, 86 des optischen Verteilergehäuses 70, und der jeweils ortsfest am Prüfkopf 28 angebrachten
Mikroskopkamera 60 und Übersichtskamera 80.
Wieder bezugnehmend auf die Fig. 8 kann dadurch, dass der Strahlengang 56 des Übersichtsabbildungssystems 4 objektivseitig koaxial mit dem Strahlengang 58 der
Mikroskopeinrichtung verläuft eine hohe Präzision in der relativen Zuordnung der x-y-Positionen der mit der Mikroskopkamera 60 aufgenommenen Mikroskopbilder und der mit der
Übersichtskamera 80 aufgenommenen Übersichtsbilder erreicht werden.
Da die optischen Systeme des Eindruckhärteprüfgeräts 1 häufig für die Darstellung für polierte Metallproben verwendet wird, können bei senkrechter Betrachtung der spiegelnden Probenoberfläche 42 Spiegelungen entstehen. Es wird daher ein Übersichtsabbildungssystem 4 mit geringer Tiefenschärfe verwendet. Durch die geringe Tiefenschärfe des
Übersichtsabbildungssystems 4 ergibt sich der Vorteil, dass das Spiegelbild des optischen Systems, gespiegelt von der Probenoberfläche 42, möglichst unscharf dargestellt wird. Die Tiefenschärfe kann zum Beispiel mittels der numerischen Apertur des Übersichtsobjektivs 50 beschrieben werden. Vorzugsweise beträgt die numerische Apertur (im Objekt) des Makro- beziehungsweise Übersichtsobjektivs 50 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 0,016. Die numerische Apertur bei einem Mikroskopobjektiv mit sehr geringer Vergrößerung (2,5x) beträgt üblicherweise 0,07. Allgemein ausgedrückt ist also die numerische Apertur des
Übersichtsobjektivs 50 kleiner ist als die numerische Apertur aller Mikroskopobjektive 32a - 32f, insbesondere kleiner als die numerische Apertur des Mikroskopobjektivs mit der geringsten Vergrößerung. Die numerische Apertur des Übersichtsobjektivs im Objekt beträgt vorzugsweise kleiner als 0,055, vorzugsweise kleiner als 0,04, bevorzugt kleiner als 0,025, besonders bevorzugt kleiner als 0,02.
Hierzu trägt auch die Trennung der Strahlengänge 58, 56 der Mikroskopkamera 60 und der Übersichtskamera 80 bei, da die hiermit erreichbare Positionierung der Übersichtskamera 80 für ein optisches System mit geringer Tiefenschärfe vorteilhaft ist. Insbesondere ist es hierdurch möglich, den Strahlengang 56 für die Übersichtkamera 80 relativ kurz zu halten. Wie bereits ausgeführt wurde, ist es ein Vorteil der geringen Tiefenschärfe in dem Übersichtsabbildungssystem 4, dass bei Proben mit polierter Metalloberfläche Spiegelungen an der Metalloberfläche, die Aufnahme des Übersichtsbildes nicht inakzeptabel beeinträchtigen. Das Übersichtsobjektiv 50 liefert so mit seinem als Makroobjektiv ausgebildeten Übersichtsobjektiv 50 eine quasi entspiegelte Übersichtsaufnahme, die als Ausgangspunkt für eine schnelle und einfache Planung der Härteverläufe genutzt werden kann.
Im vorliegenden Beispiel erzeugt das Übersichtsabbildungssystem 4 mit seiner Makrooptik eine Verkleinerung der Probenoberfläche in der Abbildung etwa um einen Faktor 3 bis 5.
Die Baulänge du des Übersichtsabbildungssystems 4, also die Länge des Strahlengangs 56 von der Unterkante 51 des Übersichts- bzw. Makroobjektivs 50 bis zum Kamera-Chip 81 , beträgt in diesem Beispiel 110 mm, wohingegen die Baulänge dM des optischen Systems der Mikroskopeinrichtung 2 für alle Mikroskopobjektive 32a-f erheblich größer ist. Z.B. beträgt die Baulänge des optischen Systems der Mikroskopeinrichtung 2 mit dem 2,5x-Mikroskopobjektiv, also die Länge des Strahlengangs 58 von der Unterkante des 2,5x-Mikroskopobjektivs bis zum Kamera-Chip 61 , in diesem Beispiel dM = 335 mm (in den Figuren 6-9 nicht maßstabsgerecht dargestellt).
Die Brennweite des Übersichtsobjektivs 50 beträgt in dem vorliegenden Beispiel 14,1 mm bei einem„Vergrößerungsfaktor" von 0,13x.
Das Übersichts- oder Makroobjektiv 50 ist im Wesentlichen paarfokal oder abgeglichen zu den Mikroskopobjektiven 32a-f ausgebildet, wobei die vertikale Anpassung zwischen dem Übersichts- oder Makroobjektiv 50 und den Mikroskopobjektiven 32a-f nicht größer als 50 mm sein sollte.
Bezug nehmend auf Fig. 10 ist ein Übersichtsbild 100 in Dunkelfeldbeleuchtung dargestellt, welches von der Übersichtskamera 80 aufgenommen und von dem Computersystem 26 gespeichert wurde. Anschließend wird der Objektivrevolver 30 gedreht, um eines der Mikroskopobjektive, zum Beispiel das Mikroskopobjektiv 32c in die Objektivposition zur
Bildaufnahme 34 einzuschwenken, um mit dem Mikroskopobjektiv 32c ein Mikroskop-Livebild zu erzeugen. Dieses Mikroskop-Livebild 102 eines kleinen Ausschnitts der Probe 34 wird mit einem Bildrahmen 104 von dem Computersystem 26 in das abgespeicherte Übersichtsbild 100 live eingeblendet.
Bezug nehmend auf Fig. 11 kann der Benutzer nun in das eingeblendete Mikroskop- Livebild 102 hineinzoomen und auch wieder herauszoomen (Fig. 10). Bezugnehmend auf die Fig. 4 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Eindringkörper 92 im Zentrum des Objektivrevolvers 30 angeordnet, um die zuvor in den Mikroskopbildern definierten Prüfstellen abzufahren, indem der Probentisch 20 entsprechend gesteuert wird. Mit anderen Worten befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel die Achse A92 des Eindringkörpers 92 leicht achsparallel nach hinten versetzt relativ zu den optischen Strahlachsen A50 und A32c, wenn das jeweilige Objektiv 50, 32c in der Objektivposition zur Bildaufnahme 34 positioniert ist. D.h. dass die Probe 40 zwar zum Anfahren der Prüfpunkte mit dem Eindringkörper 92 etwas nach hinten verfahren werden muss, aber es wird zumindest während der optischen Untersuchung ein dritter Anfahrpunkt des Probentisches 20 vermieden, da das Übersichtsbild mit dem Übersichtsobjektiv 50 und die Mikroskopbilder mit den
Mikroskopaufnahmen koaxial an derselben Position 34 relativ zu dem Gerätegestell 12 aufgenommen werden. Es soll nicht ausgeschlossen sein, das auch der Eindringkörper 92 an einem Einbauplatz auf dem Kreisumfang U in den Objektivrevolver 30 integriert ist und ebenfalls an dieselbe Position 34 relativ zu dem Gerätegestell wie zur Bildaufnahme mittels aller Objektive 50, 32a bis 32f eingeschwenkt bzw. positioniert werden kann.
Zusammenfassend vereint das hier vorgestellte Eindruckhärteprüfgerät 1 verschiedene Vorzüge, nämlich einfache und schnelle Aufnahmen eines Übersichtsbildes 100 bei gleichzeitig hoher Präzision in der positioneilen Zuordnung zwischen live eingeblendeten Mikroskopbildern 102 in das Übersichtsbild 100 bei vollständiger oder fast vollständiger Ausnutzung des
Tischhubes für die eigentliche Messung und einer kurzen Zeitdauer für die Erstellung des Übersichtsbildes 100 und damit einer schnellen Einrichtung der Härteprüfabläufe.
Das dynamische Livebild 102 bietet durch eine Objektiv-unabhängige Bild-in-Bild- Funktion in dem Übersichtsbild 100 ein übersichtliches und flexibles Probenabbild. Eine automatische Helligkeitssteuerung und ein Autofokus für die Mikroskopobjektive 32a bis 32f sowie für das Übersichtsobjektiv 50 unterstützen ein schnelles Bildergebnis, das durch die automatische Ebenenerkennung mit automatischer Schnellfokussierung noch beschleunigt werden kann.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der
Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims

Patentansprüche:
1. Eindruckhärteprüfgerät (1) zur Härteprüfung an Probenoberflächen, umfassend
ein Gerätegestell (12),
einen Probentisch (20) zum Platzieren einer zur prüfenden Probe (40), einen Eindringkörper (92) zum Eindrücken in die Probenoberfläche (42) der auf dem Probentisch (20) platzierten Probe (40) mit einer definierten Eindruckkraft, um anhand des Eindrucks in die Probenoberfläche (42) die Härte der Probenoberfläche (42) zu bestimmen,
eine Mikroskopeinrichtung (2) mit zumindest einem Mikroskopobjektiv (32a-f) und einer Mikroskopkamera (60) zur Aufnahme von Mikroskopbildern (102) der
Probenoberfläche (42) durch das Mikroskopobjektiv (32a-f) mit einem Vergrößerungsfaktor größer als 1x,
ein optisches Übersichtsabbildungssystem (4) mit einem Übersichtsobjektiv (50) zur Aufnahme eines Übersichtsbildes der Probenoberfläche (42) durch das
Übersichtsobjektiv (50),
eine Objektiv-Wechseleinrichtung (30) mit zumindest einem ersten und zweiten Objektiveinbauplatz (33a-f, 33g), wobei das Mikroskopobjektiv (32a-f) an dem ersten Objektiveinbauplatz (33a-f) und zumindest Teile des Übersichtsobjektivs (50) an dem zweiten Objektiveinbauplatz (33g) an- oder eingebaut sind,
wobei die Objektiv-Wechseleinrichtung (30) in einer x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegestell (12) eine vordefinierte Objektivposition zur Bildaufnahme (34) über der Probe (40) und zumindest eine inaktive Objektivposition (35) definiert,
wobei die Objektiv-Wechseleinrichtung (30) zumindest eine erste und zweite Stellung definiert, derart, dass in der ersten Stellung optische Komponenten des
Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) und das
Mikroskopobjektiv (32a-f) in einer inaktiven Objektivposition (35) positioniert sind und in der zweiten Stellung das Mikroskopobjektiv (32a-f) in derselben Objektivposition zur
Bildaufnahme (34) und die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in einer inaktiven Objektivposition (35) positioniert sind, so dass mittels einer Bewegung der
Objektiv-Wechseleinrichtung (30) wahlweise die optische Komponenten des
Übersichtsobjektivs (50) oder das Mikroskopobjektiv (32a-f) aus der inaktiven Objektivposition (35) in die Objektivposition zur Bildaufnahme (34) bewegt werden kann, um je nach Stellung der Objektiv-Wechseleinrichtung (30), entweder die optische Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) oder das Mikroskopobjektiv (32a-f) an derselben Position (34) in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegestell (12) zu positionieren und an derselben Position (34) in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegestell (12) sowohl mit dem
Mikroskopobjektiv (32a-f) ein Mikroskopbild (102) als auch mit dem Übersichtsobjektiv (50) ein Übersichtsbild (100) aufnehmen zu können.
2. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß Anspruch 1 ,
wobei der Abbildungsmaßstab des Übersichtsabbildungssystems (4) kleiner als 1 , vorzugsweise kleiner als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,3 beträgt.
3. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Übersichtsobjektiv (50) eine optische Achse (A50) aufweist, welche eine quer zur x-y-Ebene verlaufende optische Referenzachse (AR) definiert, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur
Bildaufnahme (34) positioniert sind, und wobei die optische Achse des Mikroskopobjektivs (32a-f) mit der optischen Referenzachse (AR) zusammenfällt, wenn das Mikroskopobjektiv (32a-f) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) positioniert ist.
4. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei zumindest ein Teil des Strahlengangs (58) der Mikroskopeinrichtung (2), wenn das Mikroskopobjektiv (32a-f) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) positioniert ist, und zumindest ein Teil des Strahlengangs (56) des
Übersichtsabbildungssystems (4), wenn die optischen Komponenten des
Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) positioniert sind, koaxial zusammen fallen.
5. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Übersichtsabbildungssystem (4) eine von der Mikroskopkamera (60) separate Übersichtskamera (80) umfasst, mittels welcher das Übersichtsbild (100) der Probenoberfläche (42) durch das Übersichtsobjektiv (50) aufgenommen wird, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur
Bildaufnahme (34) positioniert sind, und wobei das Übersichtsobjektiv (50) zumindest einen Teil des optischen Systems (50, 78) für die Übersichtskamera (80) bildet und der
Strahlengang (56) für die Übersichtskamera (80), wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) positioniert sind, mit dem Strahlengang (58) der Mikroskopeinrichtung (2), wenn das Mikroskopobjektiv (32a-f) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) positioniert ist, teilweise koaxial zusammenfällt.
6. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Objektivwechseleinrichtung einen Objektivrevolver (30) umfasst, welcher den ersten und zweiten Objektiveinbauplatz (33a-f, g) für die Objektive (32a-f, 50) bildet, wobei das Mikroskopobjektiv (32a-f) an dem ersten Objektiveinbauplatz (33a-f) des Objektivrevolvers (30) angeordnet ist und die optischen Komponenten des
Übersichtsobjektivs (50) zumindest teilweise an dem zweiten Objektiveinbauplatz (33g) des Objektivrevolvers (30) an- oder eingebaut sind und wobei durch Drehung des
Objektivrevolvers (30) wechselweise entweder das Mikroskopobjektiv (32a-f) oder die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in die Objektivposition zur
Bildaufnahme (34) über der Probe (40) einschwenkbar und das jeweils andere Objektiv in eine inaktive Objektivposition (35) des Objektivrevolvers (30) ausschwenkbar sind.
7. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Mikroskopeinrichtung (2) eine Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung (88) umfasst, welche die Probenoberfläche (42) beleuchtet, wenn das Mikroskopobjektiv (32a-f) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) über der Probe (40) positioniert ist und das Übersichtsabbildungssystem (4) eine zweite Übersichts-Beleuchtungseinrichtung (48) umfasst, welche die Probenoberfläche (42) beleuchtet, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) über der Probe (40) positioniert sind.
8. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Beleuchtungseinrichtung (88) der Mikroskopeinrichtung (2) als Koaxialbeleuchtung ausgebildet ist und/oder die Beleuchtungseinrichtung (48) des Übersichtsabbildungssystems (4) als Nicht-Koaxialbeleuchtung schräg auf die
Probenoberfläche (42) leuchtet.
9. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Übersichtsabbildungssystem (4) dazu eingerichtet ist, nur in einem Lichtwellenlängenintervall aufzunehmen, welches kleiner ist als die Breite des sichtbaren Spektrums.
10. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei für das Übersichtsobjektiv (50) das Verhältnis aus Abbildungsmaßstab geteilt durch die numerische Apertur kleiner oder gleich 30, bevorzugt kleiner oder gleich 20, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10 beträgt.
11. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Brennweite des Übersichtsobjektivs (50) kleiner als 160 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 100 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 50 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 25 mm beträgt.
12. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Baulänge (du) des Übersichtsabbildungssystems (4) kleiner ist als die Baulänge (drvi) des optischen Systems der Mikroskopeinrichtung (2) und/oder
wobei die Baulänge (du) des Übersichtsabbildungssystems (4) kleiner oder gleich 300 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 200 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 150 mm ist.
13. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Mikroskopeinrichtung (2) einen ersten Strahlteiler (84) umfasst, welcher im Strahlengang der Mikroskopeinrichtung (2) angeordnet ist und über welchen gleichzeitig das eingestrahlte Licht einer Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung (88) zur Beleuchtung der Probenoberfläche (42) durch das Mikroskopobjektiv (32a-f) in den
Mikroskop-Strahlengang (58) eingekoppelt und das durch das Mikroskopobjektiv (32a-f) gesammelte abbildende Licht von der Probenoberfläche (42) in die Mikroskopkamera (60) ausgekoppelt wird, wenn das Mikroskopobjektiv (32a-f) in der Objektivposition zur
Bildaufnahme (34) über der Probe (40) positioniert ist, um ein Mikroskopbild (102) aufzunehmen.
14. Eindruckhärteprüfgerät (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Übersichtsabbildungssystem (4) eine von der Mikroskopkamera (60) separate Übersichtskamera (80) umfasst, mittels welcher das Übersichtsbild (100) der Probenoberfläche (42) durch das Übersichtsobjektiv (50) aufgenommen wird, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur
Bildaufnahme (34) positioniert sind,
wobei das Übersichtsabbildungssystem (4) einen zweiten Strahlteiler (76) umfasst, welcher im Strahlengang (56) des Übersichtsabbildungssystems (4) angeordnet ist und über welchen das durch das Übersichtsobjektiv (50) gesammelte abbildende Licht von der Probenoberfläche (42) in die Übersichtskamera (80) ausgekoppelt wird, wenn die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur
Bildaufnahme (34) über der Probe (40) positioniert sind, um das Übersichtsbild (100) aufzunehmen.
15. Eindruckhärteprüfgerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend
eine Hubmechanik (44) mittels welcher eine Relativverschiebung zwischen dem Eindringkörper (92) und dem Probentisch (20) durchführbar ist, um
i) das mit der Mikroskopeinrichtung (2) aufgenommene Mikroskopbild (102) bezüglich der Probenoberfläche (42) zu fokussieren, wenn das Mikroskopobjektiv (32a-f) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) über der Probe (40) positioniert ist, und
ii) das mit dem Übersichtsabbildungssystem (4) aufgenommene Übersichtsbild (100) bezüglich der Probenoberfläche (42) zu fokussieren, wenn die optischen
Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) über der Probe (40) positioniert sind und/oder
iii) den Eindringkörper (92) mit der definierten Eindruckkraft in die Probenoberfläche (42) einzudrücken. Eindruckhärteprüfgerät (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Probentisch (20) in einer x-y-Ebene zweidimensional verfahrbar ausgebildet ist, um die Probe (40) computergesteuert und/oder manuell zweidimensional in der x-y-Ebene unter dem Mikroskopobjektiv (32a-f) zu bewegen, um den jeweils interessierenden Bildausschnitt auf die Mikroskopkamera (60) abzubilden, wenn das Mikroskopobjektiv (32a-f) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) über der Probe (40) positioniert ist.
Eindruckhärteprüfgerät (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend
ein Computersystem (26), welches dazu eingerichtet ist, das mit dem Übersichtsabbildungssystem (4) aufgenommene Übersichtsbild (100) zu speichern und auf einem Monitor darzustellen und das momentan mit der Mikroskopeinrichtung (2) aufgenommene Live-Mikroskopbild (102) in das gespeicherte Übersichtsbild (100) live einzublenden.
Eindruckhärteprüfgerät (1) zur Härteprüfung an Probenoberflächen, umfassend
ein Gerätegestell (12) mit einem Prüfkopf (28),
einen Probentisch (20), auf welchem die zu prüfende Probe (40) platzierbar ist, einen Eindringkörper (92) zum Eindrücken in die Probenoberfläche (42) der auf dem Probentisch (20) platzierten Probe (40) mit einer definierten Eindruckkraft, um anhand des Eindrucks in die Probenoberfläche (42) die Härte der Probenoberfläche (42) zu bestimmen,
eine Mikroskopeinrichtung (2) mit einer Mikroskop-Beleuchtungseinrichtung (88), mit einem oder mehreren Mikroskopobjektiven (32a-f) und einer Mikroskopkamera (60) zur Aufnahme von Mikroskopbildern (102) der Probenoberfläche (42) durch jeweils eines der Mikroskopobjektive (32a-f) mit einem Vergrößerungsfaktor größer als eins,
ein optisches Übersichtsabbildungssystem (4) mit einem Makroobjektiv (50) und einer Übersichtskamera (80) zur Aufnahme eines verkleinerten Übersichtsbildes (100) der Probenoberfläche (42) durch das Makroobjektiv (50), um einen wesentlich größeren Bereich der Probenoberfläche (42) zu erfassen als mit dem Mikroskopobjektiv (32a-f),
einen Objektivrevolver (30) mit zwei oder mehr Objektiveinbauplätzen (33a-g), wobei das Mikroskopobjektiv (32a-f) an einem ersten (33a-f) der Objektiveinbauplätze und zumindest Teile des Makroobjektivs (50) an einem zweiten (33g) der Objektiveinbauplätze an- oder eingebaut sind,
wobei der Probentisch (20) und der Prüfkopf (28) in einer x-y-Ebene relativ zueinander verschiebbar sind, um jede Stelle auf der Probenoberfläche (42) zur Betrachtung und Härteprüfung anfahren zu können,
wobei der Probentisch (20) und/oder der Prüfkopf (28) in z-Richtung relativ zueinander verschiebbar sind, um das oder die Mikroskopobjektive (32a-f) und/oder das Makroobjektiv (50) auf die Probenoberfläche (42) zu fokussieren,
wobei der Objektivrevolver (30) relativ zu dem Gerätegestell (12) eine vordefinierte Objektivposition zur Bildaufnahme (34) senkrecht über der Probe (40) und eine oder mehrere inaktive Objektivpositionen (35), in welchen die jeweiligen Objektive (32a-f, 50) außer Betrieb weggeschwenkt sind, definiert, und wobei das Makroobjektiv (50) auf demselben Umfang (U) wie das oder die Mikroskopobjektive (32a-f) in den Objektivrevolver (30) integriert ist, so dass mittels Drehung des Objektivrevolvers (30) wechselweise eines der Mikroskopobjektive (32a-f) oder das Makroobjektiv (50) aus einer der inaktiven
Objektivpositionen (35) in die Objektivposition zur Bildaufnahme (34) senkrecht über der Probe (40) einschwenkbar ist, um in derselben Objektivposition an derselben Stelle in der x-y-Ebene relativ zu dem Gerätegehäuse (10) mit dem jeweils eingeschwenkten
Mikroskopobjektiv (32a-f) oder Makroobjektiv (50) das Übersichtsbild (100) und die
Mikroskopbilder (102) von der Probenoberfläche (42) aufnehmen zu können,
wobei zumindest ein Strahlteiler (76) umfasst ist, welcher die Strahlengänge (58, 56) der Mikroskopeinrichtung (2) und des Übersichtsabbildungssystems (4) ausgehend von einer objektivseitig zusammenfallenden Strahlengang (58, 56) zu der Mikroskopkamera (60) einerseits und zu der Übersichtskamera (80) andererseits aufteilt.
19. Verfahren zum Aufnehmen eines Übersichtsbildes (100) und mehrerer Mikroskopbilder (102) im Bereich des Übersichtsbildes (100) an Probenoberflächen (42), umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Härteprüfgeräts (1) mit einem Gerätegestell (12), einem Probentisch (20), einem Eindringkörper (92), einer Mikroskopeinrichtung (2) mit zumindest einem Mikroskopobjektiv (32a-f), einem optisches Übersichtsabbildungssystem (4) mit einem Makroobjektiv (50) und einer Objektiv-Wechseleinrichtung (30), insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, Betätigen der Objektiv-Wechseleinrichtung (30) und damit Positionieren von optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in der Objektivposition zur
Bildaufnahme (34) über der Probe (40),
Aufnehmen eines Übersichtsbildes (100) mit dem
Übersichtsabbildungssystem (4),
Speichern des Übersichtsbildes (100),
Betätigen der Objektiv-Wechseleinrichtung (30) und damit Positionieren des Mikroskopobjektivs (32a-f) in der Objektivposition zur Bildaufnahme (34) über der Probe (40), und Positionieren der optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) in einer inaktiven Objektivposition (35),
Aufnehmen eines oder mehrerer Mikroskopbilder (102) mit der Mikroskopeinrichtung (2), wobei sich der jeweils vergrößert abgebildete Ausschnitt der Probe (40) in der x-y-Ebene an derselben Objektivposition zur Bildaufnahme (34) relativ zu dem Gerätegestell befindet, an welcher die optischen Komponenten des Übersichtsobjektivs (50) bei der Aufnahme des Übersichtsbildes (100) positioniert waren.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, umfassend
Einblenden des momentan mit der Mikroskopeinrichtung (2) aufgenommen Live- Bildes in das zuvor aufgenommene und gespeicherte Übersichtsbild (100) und zwar anhand der Probentischkoordinaten an der richtigen Stelle in dem Übersichtsbild (100).
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