DE3222462A1 - Device for determining the real or the virtual distance of a light source from a measurement plane - Google Patents
Device for determining the real or the virtual distance of a light source from a measurement planeInfo
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Abstract
Description
Einrichtung zur @estimmung des realen oder des virtuellenDevice for the determination of the real or the virtual
Abstandes einer lichtquelle von einer Meßebene Die Erfindung beÇrifft eine Einrichtung zur Bestimmung des realen oder @es virtuellen Abstandes einer Lichtquelle von einer Meßebene mit einem optischen Abbildungssystem, welches @in von der Lichtquelle ausgehendes Lichtstrahlbündel auf einen Fotodetektor abbildet.Distance of a light source from a measuring plane. The invention relates a device for determining the real or virtual distance of a light source from a measuring plane with an optical imaging system, which @in from the light source images outgoing light beam on a photodetector.
Eine derartige Einrichtung ist bekannt (DE-OS 26 17 797).Such a device is known (DE-OS 26 17 797).
Bei der bekannt Einrichtung wird das von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahlbündel durch eine Blende und ein Linsensystem auf ein Eleßobjekt geworfen, dessen Oberfläche die Meßebene bildet. Das Lichtbündel bildet hier einen Lichtfleck ab. Das Bild des Lichtflecks wird über ein weiteres Linsensystem auf einem Fotodetektor abgebildet, der ein DifferenCialfotodetektor oder ein positionsempfindlicher Fo@odetektor sein kann. Bei Veränderung des Abstandes deg Meßebene von der Lichtquelle ändert auch der auf dem Fotodetektor abgebildete Lichtfleck seine Position, @odurch sich die Teilströme an dem Fotodetektor entspre@hend ändern. Der Abstand wird durch Auswertung der T4ilströme ermittelt, wobei die Lichtstärke der Lichtuelle so geregelt wird, daß die Summe der Teilströme unabhängig von dem Abstand zwischen der Lichtquelle und er Meßebene konstant bleibt.In the case of the known device, the light source is the starting point Light beam thrown through a screen and a lens system onto an electrical object, whose surface forms the measuring plane. The light bundle forms a light spot here away. The image of the light spot is displayed on a photodetector via a further lens system imaged, the a DifferenCialfotodetektor or a position sensitive Fo @ odetektor can be. When changing the distance deg the measuring plane from the light source changes the light spot shown on the photo detector also finds its position, @by itself change the partial flows on the photodetector accordingly. The distance is determined by evaluation the T4ilstrom determined, whereby the light intensity of the light source is regulated in such a way, that the sum of the partial currents is independent of the distance between the light source and the measuring plane remains constant.
4 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, daß die relative Meßungenauigkeit der Meßanordnung vermindert wird. 4 The invention is based on the object of a measuring device of To make the type described above so that the relative measurement inaccuracy of Measurement arrangement is reduced.
t Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine auf mindestens ein E@emente des optischen Abbildungssystems und/oder die Lichtquelle und/oder den Fotodetektor derart einwirkende Verstellvorrichtung, daß eine Änderung der Auftreffposition des auf dem Fotodetektor abgebildeten Lichtstrahlbündels in Folge einer Änderung des realen oder virtuellen Abstandes der Lichtquelle von der Meßebene nicht oder nur in vermindertem Maße erfolgt, und durch eine Auswerteschaltung, welche aus dem Verstellwert den realen oder virtuellen Abstand bzw. dessen Änderung ermittelt. The object is achieved according to the invention by at least one an element of the optical imaging system and / or the light source and / or the photodetector adjusting device acting in such a way that a change the position of incidence of the light beam imaged on the photodetector in Result of a change in the real or virtual distance between the light source and the Measuring level not or only to a reduced extent, and by an evaluation circuit, which from the adjustment value the real or virtual distance or its change determined.
Die Erfindung geht von folgender Überlegung aus: Bei Beibehaltung der relativen Meßungenauigkeit wird die absolute Neßungenauigkeit dann verringert, wenn der l\bstand:nderungs-}íeßbereich reduziert wird. In diesem Falle wird nämlich auch der auf dem Fotodetektor von dem darauf abgebildeten Lichtstrahlbündel überstrichene Bereich verkleinert. Gemäß der Erfindung kommt einerseits nur der absolute Fehler des überstrichenen,verkleinerten Bereiches auf dem Fotodetektor zur Geltung; andererseits wird aber trotzdem ein großer Abstandänderungs-lleßbereich überstrichen. Dies bedeutet eine Reduzierung der relativen Meßungenauigkeit.The invention is based on the following consideration: If retained the relative measurement inaccuracy, the absolute measurement inaccuracy is then reduced, if the length of change is reduced. In this case, namely also that swept over by the light beam imaged on the photodetector Area reduced. According to the invention, on the one hand, only the absolute error occurs the swept, reduced area on the photodetector to advantage; on the other hand however, a large range of change in distance is still covered. this means a reduction in the relative measurement inaccuracy.
Zur Realisierung der erfindunsgemäßen Lösung kann eine erste Ausführungsform darin bestehen, daß die Verstellvorrichtung mit einer zwischen der Lichtquelle und der eßebene befindlichen Linsenanordnung zwecks Veränderung von deren relativer Position im Abbildungssystem gekoppelt ist ine zweite Ausführungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Verstellvorrichtung mit einer zwischen der Meßebene und dem Fotodetektor befindlichen Linsenanordnung zwecks Veränderung von deren relativer Position gekoppelt ist.A first embodiment can be used to implement the solution according to the invention consist in that the adjusting device with a between the light source and the lens arrangement located in the dining plane for the purpose of changing its relative Position in the imaging system is coupled in a second embodiment can thereby be characterized in that the adjusting device with a between the measuring plane and the photodetector located lens arrangement for the purpose of changing their relative Position is coupled.
Eine dritte Ausführungsform kann darin bestchcn, daß die Verstellvorrichtung mit einer zwischen der Meßebene und dem Fotodetektor befindlichen Linsenanordnung sowie mit dem Fotodetektor zwecks Veränderung von deren relativer Position in Abbildungssystetn gekoppelt ist.A third embodiment can be that the adjusting device with a lens arrangement located between the measuring plane and the photodetector as well as with the photodetector for the purpose of changing their relative position in imaging systems is coupled.
Eine vierte Ausführungsform nnn darin bestehen, daß die Verstellvorrichtung mit einem verstellbaren Spiegel gekoppelt ist, der im LIchtweg zwischen der Lichtquelle und der Meßebene angeordnet ist.A fourth embodiment consists in that the adjusting device is coupled with an adjustable mirror, which is in the light path between the light source and the measuring plane is arranged.
Eine fünfte Ausführungsform lvann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Verstellvorrichtung mit einem verstellbaren Spiegel gekoppelt ist, der im Lichtweg zwischen der Meßebene und dem Fotodetektor angeordnet ist.A fifth embodiment can be characterized in that the adjustment device is coupled to an adjustable mirror that is in the light path is arranged between the measuring plane and the photodetector.
Die verschiedenen Möglichkeiten können miteinander noch kombiniert werden.The various options can still be combined with one another will.
Bei Verwendung eines Spiegels kann dieser zusatzlich noch quer zur Verstellbewegung oszillierend schwenkbar ausgeführt werden, um auf diese Weise ein bandförmiges eßobjekt, das in Längsrichtung hewegt wird, auf Oberflächen~ unebenheiten abzutasten.When using a mirror, this can also be transverse to the Adjusting movement can be carried out in an oscillating manner so as to be pivotable in this way Belt-shaped food item that is moved lengthways on uneven surfaces to feel.
Bei Verwendung eines positionsempfindlichen Fotodetektors kann dieser mit einer Auswerteschaltung gekoppelt sein, die ein von der Position des auf dem Fotodetektor abgebildeten Lichtstrahlbündels abhängiges und dem realen bzw. virtuellen Abstand zwischen der Lichtquelle und der Meßebene entsprechendes Istwert-Signal erzeugt, wobei das Istwert-Signal zusammcn mit einem Sollwert-Signal einem Regler zugeführt und ein von dem Regler erzeugtes Regel-Signal der erstellvorrichtung zugeführt wird. Das Istwert-Signal kann dem Regler von einem Sollwert-Speicher zugeführt werden, der mit der Auswerteschaltung verbunden ist, wobei das Ausgangssignal der Auswerteschaltung als Sollwert-Signal in den Sollwert-Speicher gespeichert wird, welches dem realen bzw. virtuellen Sollabstand zwischen der Lichtquelle und der Meßebene entspricht.When using a position-sensitive photodetector, this can be coupled to an evaluation circuit, the one of the position of the Photo detector imaged light beam dependent and the real or virtual Distance between the light source and the measuring plane corresponding actual value signal generated, the actual value signal together with a setpoint signal to a controller and a control signal generated by the controller is supplied to the creation device will. The actual value signal can be sent to the controller from a setpoint memory fed which is connected to the evaluation circuit, the output signal of the The evaluation circuit is saved as a setpoint signal in the setpoint memory, which is the real or virtual target distance between the light source and the Corresponds to the measuring plane.
Statt eines positionsempfindlichen Fotodetektors kann auch ein Differential-Fotodetektor verwendet werden, dessen Ausgangssignal der Verstellvorrichtung zugeführt wird. In diesem Fall kann mit der Verstellvorrichtung bzw. dem verstellten Element eine Positionsänderungsmeßvorrichtung verbunden sein, die ein von der Größe der Positionsänderung abhängiges Positionsänderungs-Signal erzeugt, wobei das Positionsänderungs-Signal einem Rechner zugeführt wird, der ein dem realen bzw.Instead of a position-sensitive photodetector, a differential photodetector can also be used are used, the output signal of which is fed to the adjusting device. In this case, with the adjusting device or the adjusted element a Position change measuring device connected to one of the size of the change in position dependent position change signal generated, wherein the position change signal is fed to a computer, which is a real or
virtuellen Abstand zwischen der Lichtquelle und der Meßebene entsprechendes Istwert-Signal erzeugt.virtual distance between the light source and the measuring plane Actual value signal generated.
Als PositionsänderungsmeSvorrichtung wird zweckmäßigerweise eine solche angesetzt, die elektro-optisch arbeitet. Diese kann beispielsweise einen positionsempfindlichen Fotodetektor aufweisen, der eine durch die Verstellbewegung der Verstellvorrichtung bzw. des Verstellelementes bewirkte Richtungsänderung eines Lichtstrahles auswertet. Dies hat folgenden Vorteil: Während bei optoelektronischen Meßeinrichtungen ohne die erfindungsgemäße Nachstellung die Meßgenauigkeit in vollem Umfang abhängig ist von der normalerweise geringen Lichtleistung, welche den Fotodetektor erreicht, wird bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung mit der elektro-optisch arbeitenden Positionsänderungsvorrichtung eine Verbesserung der Verhältnisse erreicht, weil einerseits die Auswanderung des Meßstrahles auf dem ihm zugeordneten Fotodetektor entfällt oder sehr gering ist, und weil andererseits für den zur Messung der Positionsänderung verwendete Lichtstrahl ein solcher mit hoher Lichtleistung verwendet werden kann und weil durch die zur Verfügung stehende hohc Lichtleistung eine hohe Meßgenauigkeit der Positionsänderungsmeßvorrichtung gewährleistet ist.Such a position change measuring device is expediently used attached, which works electro-optically. This can, for example, be a position-sensitive one Have photodetector, the one by the adjusting movement of the adjusting device or evaluates the change in direction of a light beam caused by the adjusting element. This has the following advantage: While with optoelectronic measuring devices without the adjustment according to the invention, the measurement accuracy is fully dependent the normally low light output that reaches the photodetector, is in the measuring device according to the invention with the electro-optical working Position changing device achieved an improvement in the ratios because on the one hand the emigration of the measuring beam the one assigned to him Photo detector is omitted or very little, and because on the other hand for the measurement The light beam used for the change in position is one with a high light output can be used and because of the high light output available a high measuring accuracy of the position change measuring device is guaranteed.
Zwei Einrichtungen der vorstehend beschriebenen Art können auch zu einem Dickenmeßgerät kombiniert werden. Dazu werden die beiden Meßeinrichtungen zu beiden Seiten des Meßobjektes angeordnet, dessen Dicke zu messen ist.Two devices of the type described above can also be used can be combined with a thickness gauge. For this purpose, the two measuring devices arranged on both sides of the measurement object whose thickness is to be measured.
Der Gesamtabstand der beiden Meßeinrichtungen muß in diesem Fall bekannt sein. Dann wird der Abstand jeder der beiden Meßeinrichtungen zu einer Seite des Meßobjektes gemessen, und aus der Differenz zwischen dem Abstand der Meßanordnungen und der Summe der gemessenen Abstände, wird die Dicke des Meßobjektes vermittelt. Dabei sollten die Elemente des optischen Abbildungssystems jeder der beiden Einrichtunten so angeordnet sein, daß die optische Achse des auf die Meßebene am Meßobjekt fallenden oder des auf dem Fotodetektor abgebildeten Lichtstrahlbündels senkrecht zur Meßebene steht. Andernfalls ist die Ermittlung der Dicke des Meßobjektes nicht mit der notwendigen Genauigkeit möglich.The total distance between the two measuring devices must be known in this case be. Then the distance of each of the two measuring devices to one side of the Measurement object measured, and from the difference between the distance between the measuring arrangements and the sum of the measured distances, the thickness of the measuring object is given. The elements of the optical imaging system should be in each of the two facilities be arranged so that the optical axis of the falling on the measurement plane on the measurement object or the light beam imaged on the photodetector perpendicular to the measuring plane stands. Otherwise the determination of the thickness of the measurement object is not necessary Accuracy possible.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the invention are described below with reference to the drawings described.
Es zeigen: Fig. 1 eine Meßeinrichtung nach dem Stand der Technik zur prinzipiellen Erläuterung; Fig. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung; Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemaßen Meßeinrichtung; Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung; Fig. 5 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung; Fig. 6 die Abtastspur des auf das Meßobjekt in Fig. 5 auftreffenden Lichtstrahlbündels; Fig. 7 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung; Fig. 8 eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung; Fig. 9 eine Dickenmeßeinrichtung.They show: FIG. 1 a measuring device according to the prior art for basic explanation; Fig. 2 shows a first embodiment of the invention Measuring device; 3 shows a second embodiment of the measuring device according to the invention; 4 shows a third embodiment of the measuring device according to the invention; Fig. 5 a fourth embodiment of the measuring device according to the invention; Fig. 6 shows the scanning track of the light beam impinging on the measurement object in FIG. 5; Fig. 7 shows a fifth Embodiment of the measuring device according to the invention; 8 shows a sixth embodiment the measuring device according to the invention; 9 shows a thickness measuring device.
Bei der bekannten Meßeinrichtung gemäß Fig. 1 fällt Licht von einer Lichtquelle 1 durch eine Blende 3 auf eine plan-konvexe Linse 2, die daraus ein schmales Lichtstrahlbündel 4 erzeugt, dessen Mittelstrahl (optische Achse) mit 5 bezeichnet ist. Das Lichtstrahlbündel 4 erzeugt auf einer die Meßebene bildenden Seite eines Meßobjektes 6 einen Lichtfleck 7. Mittels einer Linse 1o wird durch ein von dem Lichtfleck 7 ausgehendes Lichstrahlbündel 8 auf einem positionsempfindlichen Fotodetektor 11 eine Abbildung 28 erzeugt. er positionsempfindliche Fotodet@ktor 11 besteht aus einem halbleitenden Substrat 12, all dcesen beiden Enden Elektroden 1 und 2 aufgebracht sind. Durch die Lichte inwirkung werden Ladungsträger erzeugt, die auf grund einer zwischen dem Substrat 12 und den Elektroden 13, 14 angelegten Spannungsquelle 15 über die Elektroden abfließen. Der von jeder der beiden Elektroden 13, 14 abfließende Strom hängt von dem Abstand zwischen der Elektrode und dem Lichtfleck 28 ab. Die Ströme werden einer Auswerteschaltung 16 zugeführt, die ein dem Abstand a zwischen der Lichtquelle 1 und dem Meßobjekt 6 entsprechendes Auswerte-Signal erzeugt, das einer Anzeigevorrichtung 17 zugeführt wird.In the known measuring device according to FIG. 1, light falls from one Light source 1 through a diaphragm 3 on a plano-convex lens 2, which is a Narrow beam of light 4 is generated, the central beam (optical axis) with 5 is designated. The light beam 4 is generated on a plane forming the measurement plane Side of a measurement object 6 a light spot 7. By means of a lens 1o is through a light beam 8 emanating from the light spot 7 on a position-sensitive Photodetector 11 generates an image 28. he position-sensitive Fotodet @ ktor 11 consists of a semiconducting substrate 12, both ends of which are electrodes 1 and 2 applied are. Due to the effect of the light, charge carriers become generated due to a between the substrate 12 and the electrodes 13, 14 applied voltage source 15 flow through the electrodes. The one of each of the two Electrodes 13, 14 draining current depends on the distance between the electrode and the light spot 28. The currents are fed to an evaluation circuit 16, the one corresponding to the distance a between the light source 1 and the measurement object 6 Evaluation signal generated, which is fed to a display device 17.
enn sich der Abstand zwischen dem Meßobjekt 6 und der Lichtquelle 1 um den Betrag d ändert, so führt dies dazu, daß das Lichtstrahlbündel 4 an einer anderen Stelle des nunmehr in seiner Position veränderten Meßobj ektes 6' auftrifft. Dies hat zur Folge, daß auch das reflektierende Lichtstrahlbündel seine Position ändert. Das reflektierende Lichtstrahlbündel ist mit 8' und sein Mittelstrahl (optische Achse) mit 9' bezeichnet. Der durch das reflektie rende Lichtstrahlbündel auf dem Fotodetektor 11 abgebildete Lichtfleck hat nunmehr eine ebenfalls veränderte Position, die sich von der Position des abgebildeten Lichtfleckes 28 um den Abstand k unterscheidet. Somit entspricht einer Änderung des Abstandes zwischen der Lichtquelle 1 und dem Meßobjekt 6 um den Betrag d,einer Veränderung der Position des abgebildeten Lichtfleckes 28 um den Betrag k.hen the distance between the measurement object 6 and the light source 1 changes by the amount d, this leads to the fact that the light beam 4 at a another point of the now changed in its position Meßobj ectes 6 'occurs. This has the consequence that the reflecting light beam also finds its position changes. The reflective light beam is 8 'and its central beam (optical Axis) with 9 '. The through the reflecting light beam bundle on the The light spot shown in the photo detector 11 now also has a different position, which differs from the position of the imaged light spot 28 by the distance k. Thus, a change in the distance between the light source 1 and the corresponds to Measurement object 6 by the amount d, a change in the position of the depicted light spot 28 by the amount k.
Nach der Lehre der Erfindung soll eine Positionsänderung der Abbildung 28 des Lichtfleckes auf dem Fotodetektor 11 hei Änderung des Abstandes zwischen der lichtquelle 1 und dem Meßobjekt 6 nicht mehr oder nur noch in verringertem daße erfolgen, um die relative tIenungenauigl;eit zu reduzieren. In den Fig. 2 bis 9 werden verschiedene Möglichkeiten erläutert um dies zu erreichen.According to the teaching of the invention, a change in position of the image 28 of the light spot on the photodetector 11 when changing the distance between the light source 1 and the test object 6 no longer or only to a lesser extent in order to reduce the relative inaccuracy. In Figs. 2 to 9 different ways to achieve this are explained.
In den erwähnten Figuren ist der Einfachheit halber statt der Lichtbündel 4 und 8 nur noch der Mittelstrahl 5 und 9 dargestellt worden.In the figures mentioned, instead of for the sake of simplicity the Light bundles 4 and 8 only the central ray 5 and 9 have been shown.
In Fig. 2 sind die Linse 2 und die Blende 3 mit einer Verstellvorrichtung 18 verbunden und um die Lichtquelle 1 scllwenkhar. Wenn das Neßobj ekt 6 von der Lichtquelle I so entfernt wird, daß es die Position bei 6' einnimmt, so erhält die Verstellvorrichtung 18 von einem Regler 19 ein Reg;cl-Signal, welches die Verstellvorrichtung 18 veranlaßt, die Linse 2 und die Blende 3 in die Position 2', 3' zu schwenken, wodurch der Lichtstrahl 5' auf das Meßobjekt 6' fallt. Die Regelung erfolgt so, daß der reflektierende Lichtstrahl 9 und damit der Auftreffpunkt auf dem positionsempfindlichen Fotodetektor 11 eine oder nahezu eine Positionsänderung erfährt. Das bedeutet, daß der Winkel ß gleich bleibt, während der Winkel # verändert wird. Der Fotodetektor 11 ist auch hier mit einer Auswerteschaltung 16 verbunden, die ein positionsabhängiges Auswerte-Signal an den Regler als Istwert-Signal abgibt. Der Regler erhält ferner ein Sollwert-Signal von einem Sollwert-Speicher 20, der dann mit der Ausgangssignal der Auswerteschaltung 16 gesetzt wird, wenn das Neßobjekt 6 den bekannten Sollabstand a von der Lichtquelle 1 hat. Zur Ermittelung des bei Abstandsänderung des Meßobjektes 6 unbekannten Abstandes a', ist die Verstellvorrichtung 18 bzw. sind die Linse 2 und die Blende 3 mit einer Winkelmeßvorrichtung 25 gekoppelt. Die Winkelmeßvorriclltung, 1ann mechanisch arlreiten. Günstiger ist es noch, wenn sie elektro-optisch arbeitet. Dies ist möglich it einem positionsempfindlichen Fotodetelstor, der wie der Fotodetelttor 1 1 aufgebaut ist. Mit der Winkelmeßvorrichtung 25 kann der veränderbare Winkel # ermittelt werden. Ein diesem Winkel « entsprechendes Ausgangssignal der Winkelmeßvorrichtung 25 wird einern Rechner 26 zugeführt.In Fig. 2, the lens 2 and the diaphragm 3 with an adjustment device 18 connected and scllwenkhar around the light source 1. If the Neßobj ect 6 of the Light source I is removed so that it takes the position at 6 ', so the Adjusting device 18 from a controller 19 a Reg; cl signal, which the adjusting device 18 causes the lens 2 and the diaphragm 3 to pivot into the position 2 ', 3', whereby the light beam 5 'falls on the measurement object 6'. The regulation is carried out as follows: that the reflective light beam 9 and thus the point of impact on the position-sensitive Photodetector 11 experiences one or almost a change in position. It means that the angle ß remains the same while the angle # is changed. The photo detector Here, too, 11 is connected to an evaluation circuit 16, which is a position-dependent Sends evaluation signal to the controller as an actual value signal. The controller also receives a setpoint signal from a setpoint memory 20, which is then linked to the output signal the evaluation circuit 16 is set when the measured object 6 has reached the known target distance a from the light source 1 has. To determine the change in distance of the object to be measured 6 of unknown distance a ', is the adjusting device 18 or are the lens 2 and the diaphragm 3 is coupled to an angle measuring device 25. The angle measuring device, 1 can ride mechanically. It is even cheaper if it works electro-optically. This is possible with a position-sensitive photo-detector gate, which is like the photo-detector gate 1 1 is constructed. With the angle measuring device 25, the variable angle # be determined. An output signal of the angle measuring device corresponding to this angle 25 is fed to a computer 26.
Der Rechner ermittelt aus dem gemessenen Winkel # , g dem bekannten @inkel ß und dem bekannten Abstand y zwisch@n dem Soll-Auftreffpunkt des projizierten Lichtflcc@es 28 auf dem Fotodetektor 11 und der Lichtquelle 1 gemäß der folgenden Formel den tatsächlichen Abstand a': a'= y/ (t@# + t@ß).The computer determines from the measured angle #, G the known angle ß and the known distance y between the target point of impact of the projected Lichtflcc @ es 28 on the photodetector 11 and the light source 1 according to the actual distance a 'using the following formula: a' = y / (t @ # + t @ ß).
Der vorr Rechner 26 errechnete Abstandswert a' wird auf einer Anzeigevorriciitung 17 angezeigt. Bei der Ausfiillrungsform gemäß Fig. 3 wird die Linse bzw. das Linsensystem lo um den Soll-Auftreffpunkt des reflektierenden Lichtstrahles 9 auf dem positionsempfindlichen Fotodetektor 11 derart geschwenkt, daß sie die Stellung bei lo' einnimmt. Dadurch wird der reflektierende Lichtstrah l 9', der von dem eine geänderte Position bei 6' einnehmenden Meßobjekt ausgeht, auf den Soll-Auftreffpunkt auf dem Fotodetektor 11 gelenkt. Ansonsten erfolgt die Auswertung, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wurde.The distance value a 'calculated in advance is shown on a display device 17 displayed. In the embodiment according to FIG. 3, the lens or the lens system lo around the target point of impact of the reflecting light beam 9 on the position-sensitive Photodetector 11 pivoted so that it takes the position at lo '. Through this is the reflecting light beam l 9 'from which a changed position 6 'engaging measurement object goes out to the target point of impact on the photodetector 11 steered. Otherwise, the evaluation takes place as in connection with FIG. 2 was explained.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 werden durch die Verstelivorrichtung 18 die Linse bzw. das Linsensystem lo gemeinsam mit dem positionsempfindlichen Fotodetektor 11 parallel verschoben, so daß sie die Positionen lo' 1 1 einnehmen. Auf diese Weise wird wiederum der reflektierende Strahl 9', der von dem Meßobjekt in geänderter Position 6' ausgeht, auf die Soll-Auftreffposition auf dem Fotodetektor 11 gelenkt.In the embodiment according to FIG. 4, the adjusting device 18 the lens or the lens system lo together with the position-sensitive photodetector 11 shifted parallel so that they occupy the positions lo '1 1. In this way is in turn the reflecting beam 9 ', which is changed from the measurement object in Position 6 'starts out, steered to the target impact position on the photodetector 11.
Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 ist in den Lichtweg zwischen der Lichtquelle 1 und dein Meßobjekt 6 ein durch die Verstellvorrichtung 18 schwenkbarer Spiegel 22 eingeschaltet, der den von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl 5 als umgelenkten Strahl 5a bzw. 5a' auf das Meßobjekt 6 lenkt. Das Meßobjekt 6 ist hier mit Oberflächenunebenheiten versehen und wird unter der Meßeinrichtung entlanghewegt. Die Regelschaltung sorgt dafür, daß die Verstellvorrichtung den Spiegel 22 so verstellt, daß der reflektierende Lichtstrahl 9 trotz der Oberflächenunebenheiten i wesentlichen auf die gleiche Auftreff-Position auf dem Fotodetektor 11 fällt. In vorliegenden Fall nimmt der Spiegel 22 dazu beispielsweise eine Schwenkposition 22' cin, in der der Strahl 5a als Strahl 5a' auftritt. Der Spiegel 22 ist hier noch mit einem Queroszillator 21 versehen, welcher dem Spiegel 22 eine oszillierende Bewegung verleiht, die den Strahl 5a bzw. 5a' veranlaßt, sich quer zur Bewegungsrichtung des Neßobjektes 6 über das Meßobjekt zu bewegen. Dadurch entsteht eine meanderfbrmige Abtastung der Oberfläche des Meßobjektes, die in Fig. 6 dargestellt ist.According to the embodiment of FIG. 5 is in the light path between the light source 1 and the object 6 to be measured can be pivoted by the adjusting device 18 The mirror 22 is switched on and the light beam 5 emanating from the light source as deflected beam 5a or 5a 'on the object 6 to be measured. The test object 6 is provided here with surface unevenness and is under the measuring device along the way. The control circuit ensures that the adjusting device adjusts the mirror 22 so that that the reflective light beam 9 is essential despite the surface unevenness i falls on the same impact position on the photodetector 11. In present In this case, the mirror 22 takes for example a pivoting position 22 'cin, in which ray 5a appears as ray 5a '. The mirror 22 is here still with a transverse oscillator 21 provided, which gives the mirror 22 an oscillating movement that the Ray 5a or 5a 'causes it to move transversely to the direction of movement of the object 6 to move over the measurement object. This creates a meandering scan of the Surface of the measurement object, which is shown in FIG.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist in dem Lichtweg zwischen dem Meßobjekt 6 und dem Fotodetektor 1 1 ein Spiegel 23 angeordnet, der hier durch die Verstellvorrichtung 18 beispielsweise in eine Position bei 23' schwenkbar ist, um zu gewährleisten, daß der reflektierende Strahl 9a unabhängig von der Abstandsänderung des Meßobjektes 6 stets auf die gleiche Stelle des Fotodetektors 11 fällt.In the embodiment of FIG. 7 is in the light path between the DUT 6 and the photodetector 1 1 arranged a mirror 23, which is here by the Adjusting device 18 is pivotable, for example, in a position at 23 'to to ensure that the reflecting beam 9a is independent of the change in distance of the measurement object 6 always falls on the same point of the photodetector 11.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist anstelle des positionsempfindlichen Fotodetektors 11 ein Differential-Fotodetektor 24 verwendet, der selber einen Regler bildet.In the embodiment of FIG. 8, instead of the position sensitive Photodetector 11 uses a differential photodetector 24, which itself is a controller forms.
Er gibt ein positives oder negatives Regelsignal an die Versteilvorrichtung 18 ab, je nach den', ob der reflektierende Strahl 9 bzw. 9' auf den einen oder den anderen der beiden lichtempfindlichen Bereiche der Differential-Fotozelle 24 fällt. Im übrigen entspricht die Einrichtung derjenigen in Fig. 3.It sends a positive or negative control signal to the adjustment device 18 from, depending on the 'whether the reflecting beam 9 or 9' on one or the other other of the two light-sensitive areas of the differential photocell 24 falls. Otherwise, the device corresponds to that in FIG. 3.
Fig. 9 zeigt eine Meßeinrichtung zur Dickenmessung eines Meßobjek@es 6, das hier Bandform hat. Vorzugsweise eignet sich eine solche Meßeinrichtung zur Messung dünner Schichten. Das Di ckenreßgerät besteht hier aus zwei @eßeinrichtungen des Typs, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. Im Unterschied zur Fig. 7 sind die Linse 2 und die Blende 3 in Bezug auf die Lichtquelle 1 hier so ausgerichtet, daß der auf das Meßobjekt 6 auftreffende Lichtstrahl 5 senkrecht auf dessen Oberfläche fällt. Dn der Abstand zwischen den beiden Lichtquellen 1 bekannt ist, kann die Dicke des Meßobjektes 6 aus den Winkeländerungen errechnet werden, die die beiden Spiegel 23 durch Einwirkung der Verstellvorrichtungen 18 erfahren. Die Verstellvorrichtungen 18 sind so geregelt, daß der von dem Spiegel 23 reflektierte Strahl 9a unabhängig von dem Einfallwinkel des von der Oberfläche des Meßobjektes 6 ausgehenden Strahles 9 stets auf den Grenzbereich zwischen den beiden lichtempfindlichen Bereichen der Differential-Fotozelle 24 fällt.9 shows a measuring device for measuring the thickness of a measuring object 6, which here has the shape of a band. Preferably suitable such a Measuring device for measuring thin layers. The Di ckenreßgerät consists of here two eating devices of the type shown in FIG. In the difference 7, the lens 2 and the diaphragm 3 with respect to the light source 1 are here aligned so that the light beam 5 impinging on the measurement object 6 is perpendicular falls on its surface. Dn the distance between the two light sources 1 is known is, the thickness of the measuring object 6 can be calculated from the angle changes, which the two mirrors 23 experience through the action of the adjustment devices 18. The adjustment devices 18 are regulated so that the reflected from the mirror 23 Ray 9a independent of the angle of incidence of the surface of the measurement object 6 outgoing beam 9 always on the border area between the two light-sensitive Areas of the differential photocell 24 falls.
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