DE102020127580A1

DE102020127580A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Abbilden eines Objektes in zumindest zwei Ansichten

Info

Publication number: DE102020127580A1
Application number: DE102020127580.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Birkner; Ralf Langenbach
Original assignee: Integrated Dynamics Engineering GmbH
Current assignee: Integrated Dynamics Engineering GmbH
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-04-21
Also published as: EP4233093A1; US20230395417A1; JP2023546204A; KR20230091087A; WO2022084271A1; CN116325105A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abbilden eines Objektes in zumindest zwei Ansichten. Die Vorrichtung und das Verfahren können eingesetzt werden beispielsweise zum Anlernen oder Kontrollieren eines Roboters oder zur Kontrolle von Handlingsystemen oder allgemein bei Vorrichtungen, bei denen eine Abbildung eines Objektes für eine Analyse oder Überwachung erforderlich ist.Die Vorrichtung ermöglicht ein zeitgleiches Abbilden eines Objektes in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten, umfassend zumindest ein abbildendes optisches Element und zumindest ein reflektierendes Element, wobei das reflektierende Element zumindest teilweise im Objektraum des abbildenden optischen Elements angeordnet ist, wobei die optische Achse des abbildenden optischen Elements der ersten Ansicht des Objektes zugeordnet ist, und wobei das reflektierende Element im Betrieb eine zweite Ansicht des Objektes abbilden kann, welche sich von der ersten Ansicht unterscheidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abbilden eines Objektes in zumindest zwei Ansichten. Die Vorrichtung und das Verfahren können eingesetzt werden beispielsweise zum Anlernen oder Kontrollieren eines Roboters oder zur Kontrolle von Handlingsystemen oder allgemein bei Vorrichtungen, bei denen eine Abbildung eines Objektes für eine Analyse oder Überwachung erforderlich ist.
Hintergrund der Erfindung
In vielfältiger Weise kommen heutzutage Vorrichtungen und Verfahren zum Abbilden eines Objektes zum Einsatz, um Anlagen oder Maschinen zu steuern oder zu überwachen. Hierzu gehören beispielsweise auch Anlagen im Bereich der Halbleiterindustrie, etwa zur Bearbeitung von Substraten, insbesondere von Wafern, Masken oder Flat Panel Displays. Hier werden unterschiedliche Handlingsysteme, beispielsweise Roboter, eingesetzt, welche über einen sogenannten Endeffektor zum Greifen und Ablegen eines Substrates verfügen, und mit welchem die zu bearbeitenden Substrate von einer Bearbeitungsstation zu einer anderen bewegt werden. Derartige Roboter bewegen den Endeffektor in der Regel in mehreren Raumrichtungen und es ist bei einer Anlage häufig erforderlich, den Roboter anzulernen, also die mindestens eine Trajektorie und/oder mindestens eine Zielposition einer Bewegungskurve einzuspeichern.
Bei diesem sogenannten „Teach-In“ oder der Justage wird der Roboter mit einem Bewegungsablauf angelernt und/oder mechanisch justiert, welchen er sodann im Betrieb der Anlage weiter ausführt. Insbesondere wird beim Teach-In eine Zielposition angelernt, in welcher das Substrat vom Roboter abgelegt wird. Das Teach-In wird bei vielen Robotern manuell bei angeschalteten Motorachsen durchgeführt. Das Teach-In betrifft selbstverständlich auch die weiteren Komponenten oder Anlagenteile, die im System vorhanden sind.
Dabei kann der Teach-in-Vorgang unter optischer Kontrolle durch einen Bediener erfolgen und die Bewegungskurve wird durch eine Vielzahl kleinerer Einzelschritte, insbesondere der Radial- und Theta-Bewegungen, durchgeführt. Da dieses sehr aufwendig ist und zudem fehlerträchtig, und wobei auch größere Schäden an der Anlage entstehen können, kommt vermehrt eine optische Überwachung des Teach-In zum Einsatz, wobei Kameras verwendet werden, welche Bilder des Substrates und/oder des Endeffektors aufnehmen, oder auch Bilder von anderen Objekten. Die optische Überwachung kann auch dazu genutzt werden, die Anlage im Betrieb zu überwachen und so beispielsweise einen Roboter zu kontrollieren.
Derartige optische Überwachungen basieren demnach auf dem Einsatz mindestens einer Kamera für das Anlernen eines Roboters, zur Überwachung eines Roboters oder einer Anlage, zur Erkennung von Substraten, etwa der Art des Substrates, das Vorhandensein („Mapping“) des Substrates, dessen Lage und/oder Orientierung, der Vermessung der Lage oder von Abständen des Substrates und/oder andere Objekte. Dabei erfolgt zunächst die Aufnahme von Bildern oder Videos, gefolgt von einer manuellen Auswertung oder einer Auswertung mittels einer Bildverarbeitung, oder auch eine Auswertung mittels neuronaler Netzwerke.
So sind etwa aus den Dokumenten EP 3 648 150 A1 oder EP 3 648 152 A1 der Anmelderin Verfahren zum Anlernen oder Kontrollieren eines Roboters zum Bewegen eines Wafers oder einer Maske oder eines Flat-Panel Displays bekannt, wobei Kameras und eine regelbasierende Bildverarbeitung genutzt werden zum Erkennen von Objekten, insbesondere von Substraten wie Masken (Reticle), Wafern oder Flat Panel Displays.
Aus den Dokumenten DE 10 2020 112 146.6 oder DE 10 2020 112 149.0 sind ferner Verfahren zum Anlernen oder Kontrollieren eines Roboters zum Bewegen eines Wafers oder einer Maske oder eines Flat Panel Displays bekannt, wobei ebenfalls Kameras zum Einsatz kommen. Anstelle oder in Ergänzung zu einer regelbasierenden Bildverarbeitung werden aber künstliche neuronale Netzwerke verwendet zum Erkennen von Objekten, insbesondere von Substraten wie Masken, Wafern oder Flat Panel Displays.
All diesen Verfahren ist gemein, dass zumindest eine Kamera erforderlich ist, um Bilder aufzunehmen und in digitale Bilddaten umzuwandeln, welche sodann angezeigt, verarbeitet oder ausgewertet werden können.
Die dabei im allgemeinen verwendeten Kameras sind in der Lage, Objekte in der Abbildungsebene der Kamera hinreichend scharf darzustellen. Diese Abbildungsebene liegt dabei typischerweise senkrecht zur optischen Achse der Kamera.
Damit ist es möglich, in dieser Ansicht bzw. in der Orientierung der Abbildungsebene liegende Objekte oder Teile davon, oder geometrische Eigenschaften (wie beispielswiese Objektkanten) abzubilden, oder Positionen oder Abstände zu Bezugspunkten innerhalb dieser Ebene zu erfassen oder zu messen.
Häufig ist es aber gewünscht, nicht nur Bild-Informationen des Objektes zu erhalten, welche in dieser Abbildungsebene oder in dieser Ansicht liegen, sondern darüber hinaus weitere Informationen des Objektes, welche nicht in dieser Abbildungsebene oder Ansicht liegen. Hierzu gehören beispielsweise Objektbereiche oder -bestandteile, welche sich nicht in der Abbildungsebene befinden oder nur in einer anderen Ansicht zu sehen sind. Häufig ist es beispielsweise auch gewünscht, geometrische Eigenschaften abzubilden, oder Positionen oder Abstände zu Bezugspunkten zu erfassen oder zu messen, welche nicht in der Abbildungsebene liegen.
Möglich ist es, über Triangulationsverfahren und in Bezug auf in der Abbildungsebene gelegene Objekte bekannter Abmessung derartige Informationen zu erhalten. Dieses indirekte Verfahren ist aber aufwendig und erfolgt unter Umständen mit reduzierter Genauigkeit.
Alternativ könnten sogenannte 3D-Kameras verwendet werden, also Kamerasysteme, die im Gegensatz zu normalen, im zweidimensionalen Bereich arbeitenden Analog- oder Digitalkameras beispielsweise Graustufen oder Farbwerte der Objekte darstellen, und wobei dann anhand dieser Informationen die gewünschten Bild-Informationen errechnet werden können.
Auch die Verwendung sogenannter Stereokameras ist denkbar. Hierbei wird das Objekt mit zwei Kameras gleichzeitig aufgenommen, wobei der Abstand der Kameraobjektive dem menschlichen Augenabstand entsprechen kann. Das resultierende Bildpaar kann dann rechnerunterstützt verarbeitet werden, um auf diese Weise etwa eine Distanz an einem Objekt oder zwischen Objekten zu messen.
Zusammenfassend sind diese Verfahren aber allesamt zeitintensiv in der Verwendung, häufig aber auch kostenintensiv, wenn etwa besonders aufwendige Kameras verwendet oder mehrere Kameras vorgehalten oder eingesetzt werden müssen.
Zudem sind auch 3D-Kameras nicht in der Lage, sämtliche Ansichten, welche möglicherweise von Bedeutung sind, abzubilden, beispielsweise rückwärtige oder verdeckte Ansichten von Objekten, also Objektbereiche, welche auf der der Kamera abgewandten Seite des Objektes liegen bzw. allgemein Ansichten, welche nicht im Objektraum der Kamera liegen.
Wünschenswert sind demnach Verfahren zum Abbilden eines Objektes mit hoher Genauigkeit, welche die oben genannten Nachteile nicht aufweisen.
Insbesondere ist es dabei wünschenswert, wenn bei der Abbildung des Objektes nicht nur eine Ansicht des Objektes bildlich erfasst und analysiert werden kann, sondern auch Ansichten, welche nicht im Objektraum der Kamera liegen, beispielsweise rückwärtige oder verdeckte Ansichten des Objektes.
Dabei ist es weiterhin wünschenswert, wenn einfache und kostengünstige Kameras, vorzugsweise nur eine einzige Kamera, ebenfalls vorzugsweise eine im zweidimensionalen Bereich arbeitende Kamera, verwendet werden kann.
Dieser Aufgabe haben sich die Erfinder angenommen.
Überraschend einfach wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum zeitgleichen Abbilden eines Objektes in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zum zeitgleichen Abbilden eines Objektes in oder mit zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten, umfassend
zumindest ein abbildendes optisches Element und zumindest ein reflektierendes Element,
wobei das reflektierende Element zumindest teilweise im Objektraum des abbildenden optischen Elements angeordnet ist, wobei die optische Achse des abbildenden optischen Elements der ersten Ansicht des Objektes zugeordnet ist,
und wobei das reflektierende Element im Betrieb eine zweite Ansicht des Objektes abbilden kann, welche sich von der ersten Ansicht des Objektes unterscheidet.
Mit von der Erfindung umfasst ist in einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum zeitgleichen Abbilden eines Objektes in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten, wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend erläutert verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere für eine Verwendung in oder zusammen mit einer Maschine, einer Anlage, einer Bearbeitungsmaschine, einem System der Halbleiterindustrie oder einer Maschine der Halbleiterindustrie geeignet.
Hierunter sind beispielsweise Maschinen, Anlagen oder Systeme zu verstehen, die zur Bearbeitung von Substraten in oder in Zusammenhang mit der Halbleiterindustrie geeignet sind. Hierunter fallen zum Beispiel Maschinen zur Prozessierung von Substraten, für lithographische Prozesse, zur Inspektion, zur Vermessung, zur Speicherung, zum Transport, zur Herstellung von Substraten, oder Maschinen, die in irgendeiner anderen Weise Maßnahmen an oder mit den Substraten vornehmen. Insbesondere mit umfasst sein sollen auch Maschinen der sogenannten Flat Panel Industrie.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Solarzellen oder -panels, wobei die Maschine, die Anlage oder das System entsprechend für einen Einsatz in der Solarindustrie vorgesehen sein kann.
Eine Maschine kann demnach beispielsweise einen Roboter umfassen, welcher in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden kann. Als Anlage wird in diesem Zusammenhang eine komplexere Einheit verstanden, welche eine Maschine umfassen kann, beispielsweise eine Bearbeitungsstation, umfassend einen Roboter. Schließlich wird in diesem Zusammenhang als System eine nochmals komplexere Einheit bezeichnet, welche eine Anlage umfassen kann. Hierunter können sämtliche Vorrichtungen, Maschinen und Anlagen verstanden werden, welche mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammenwirken oder in Wechselwirkung mit der Vorrichtung stehen.
Ein Objekt bezeichnet in diesem Zusammenhang allgemein zumindest einen Gegenstand oder Körper, beispielsweise ein Substrat, aber auch ein Teil eines Objektes, ein Bauteil oder eine Komponente, beispielsweise als Teil der Vorrichtung, der Maschine, der Anlage oder des Systems.
Unter einem Objekt sind dabei auch beispielsweise Auflagen von Substraten, Roboter, Endeffektoren, Gabeln von Endeffektoren, sonstige Greifer, Verfahreinheiten, zum Beispiel Stages für Substrate, Chucks für Substrate, Einheiten zum Drehen oder Ausrichten von Substraten, Ablagestationen von Substraten, Loadports, Vakuumkammern, Schleusen, alle weiteren Komponenten einer Bearbeitungsmaschine, darunter Hilfsbauteile wie Transportbehälter oder Teile davon, etwa solche, mit denen Substrate zu einer oder von einer Bearbeitungsmaschine gebracht werden können, zu verstehen.
Sofern in diesem Zusammenhang die Bezeichnung Objekt verwendet wird, so ist hierunter auch eine Mehrzahl von Objekten oder Gegenständen zu verstehen, oder auch ein Teil eines Objektes oder Gegenstands, beispielsweise kann hiermit auch ein Substrat, z.B. ein Wafer, und ein Teil einer Greifvorrichtung oder eines Endeffektors gemeint sein. Zur Abstandsmessung kann es beispielsweise sinnvoll sein, zumindest zwei Objekte abzubilden.
Ein Endeffektor meint dabei das Bauteil auf oder an einem Roboter, welcher dazu ausgebildet ist, ein Substrat zu greifen, zu halten oder aufzunehmen. Typischerweise ist ein Endeffektor dazu an einem Arm eines Roboters angebracht. Mitunter wird der Endeffektor dabei auch selbst als Arm oder als Greifer oder Greifvorrichtung bezeichnet.
Unter dem Begriff Substrat sind in diesem Zusammenhang Gegenstände zu verstehen, welche in der Halbleiterindustrie oder der Flat-Panel-Industrie verwendet werden. Hierzu gehören zum Beispiel Wafer, Masken, beispielsweise für fotolithographische Prozesse, oder auch Flat Panel Displays oder auch Solarzellen oder -panels. Derartige Substrate können zudem noch Zusatzteile, Anbauten oder weitere Komponenten umfassen, wie beispielsweise Pellicle bei Masken, Aufbauten, beispielsweise Messaufbauten zur Einrichtung oder Kalibrierung von Maschinen, oder zur Inspektion von Maschinen, oder für andere in der Halbleiterindustrie benötigten Zwecke.
Die Substrate können weiterhin auf Trägern angeordnet sein, zum Beispiel auf Folien, oder sie können in einen Rahmen eingespannt sein, oder sich auf einer Auflage befinden, beispielsweise auf einer metallischen oder einer keramischen Auflage, und mit den vorgenannten zusammen in Maschinen verwendet, prozessiert oder bewegt werden.
Die Substrate können auch direkt übereinandergestapelt sein, beispielsweise können Wafer übereinanderliegen, die funktionell miteinander verbunden sind. Die Substrate können auch in mehreren Teilen vorliegen, beispielsweise ist es in bestimmten Prozessschritten in der Halbleiterindustrie üblich, Wafer in Teilstücke zu zersägen, wobei die Teilstücke auf einem Träger befestigt sein können.
Mit von der Erfindung umfasst ist in einem weiteren Aspekt der Erfindung daher auch eine Maschine, eine Anlage oder ein System wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise für den Einsatz in der Halbleiterindustrie, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei nicht nur in oder mit den vorstehend genannten Maschinen, Anlagen oder Systemen verwendet werden kann. Vielmehr sind auch andere Maschinen, Anlagen oder Systeme denkbar, bei denen ein Objekt in zeit- und kostengünstiger Weise mit geringem Aufwand bildlich erfasst werden soll, und wobei das Objekt dabei aus zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten aufgenommen werden soll. Auch derartige Maschinen, Anlagen oder Systeme können von den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung profitieren.
Im Sinne der Erfindung ist es günstig, wenn sich das Objekt während des Betriebs der Vorrichtung, insbesondere während der Bildaufnahme, zumindest teilweise im Objektraum des abbildenden optischen Elements befindet, um entsprechend erfasst werden zu können. Der Objektraum des abbildenden optischen Elements, auch als Sichtfeld oder Bildbereich bezeichnet dabei die Menge aller Objekte bzw. Objektpunkte, die das abbildende optische Element abbilden kann.
Unter dem Begriff der Abbildungsebene ist ein bestimmter Bereich im Sichtfeld bzw. Objektraum des abbildenden optischen Elements, etwa einer Kamera, zu verstehen. Die Abbildungsebene bezeichnet dabei denjenigen Bereich im Objektraum des abbildenden optischen Elements, in welchem das Objekt hinreichend scharf abgebildet werden kann.
Mit hinreichend scharf ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass die Schärfe für eine Analyse oder Auswertung hinreichend ist.
Dabei kann es beispielsweise von einer Kamera als Bild oder Video ausgelesen werden. Die optische Achse des abbildenden optischen Elements legt dabei die Blickrichtung des abbildenden optischen Elements fest. Die Abbildungsebene steht meist senkrecht zur optischen Achse. Der Objektraum des abbildenden optischen Elements wird im Rahmen dieser Erfindung auch als erste Ansicht des Objektes bezeichnet bzw. dieser zugeordnet.
Im Sinne der Erfindung ist vorgesehen, dass sich das reflektierende Element zumindest teilweise im Objektraum des abbildenden optischen Elements befindet, zumindest, wenn Bilder aufgenommen werden sollen. Das reflektierende Element ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass eine weitere, zweite Ansicht des Objektes und/oder anderer Objekte durch das reflektierende Element abgebildet werden kann. Vorzugsweise unterscheidet sich diese zweite Ansicht des Objektes von der ersten Ansicht, so dass im Betrieb zeitgleich zwei unterschiedliche Ansichten des Objektes abgebildet werden können.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, ein reflektierendes Element, beispielsweise einen Spiegel, vorzusehen, welches einen Teil der Abbildungsebene beziehungsweise des Objektraumes des abbildenden optischen Elements in eine andere Richtung umlenkt, so dass innerhalb des Objektraumes des abbildenden optischen Elements ein Objektraum mit einer anderen Abbildungsebene entsteht. Überraschend einfach kann mit nur einer einzigen zweidimensionalen Kamera, welche beispielsweise nur eine Ebene senkrecht zur optischen Achse abbildet, eine weitere Abbildungsebene hinzugefügt werden.
Auf diese Weise kann die Vorrichtung besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden, indem etwa nur ein im zweidimensionalen Bereich arbeitendes abbildendes optisches Element eingesetzt wird und welches demnach ein zweidimensionales Abbild des Objektes erzeugt. Unter dem Begriff zweidimensionales abbildendes optisches Element wird hierbei ein abbildendes optisches Element verstanden, etwa eine Kamera, welches einen zweidimensionalen Bildsensor aufweist, oder welches nur Bildpunkte in einem zweidimensionalen Koordinatensystem erzeugt. Die einzelnen Bildpunkte können dabei Grauwerte, RGB-Werte oder Infrarotwerte oder andere Werte enthalten, aber keine Information darüber hinaus über die Entfernung eines Bildpunktes, etwa in Bezug auf das abbildende optische Element.
Ein abbildendes optisches Element oder auch Aufnahmeelement meint ein Gerät oder eine Einrichtung, welche geeignet ist, ein Bild aufzunehmen, zu speichern und in digitale Signale, insbesondere in digitale Bilddaten oder Bild-Informationen, zur weiteren Verarbeitung umzuwandeln. Das Aufnahmeelement kann demnach eine Kamera, vorzugsweise eine 2D-Kamera bzw. zweidimensionale Kamera, eine Videokamera oder einen Bildsensor umfassen.
Erfindungsgemäß reicht bereits ein einziges, im zweidimensionalen Aufnahmebereich arbeitendes abbildendes optisches Element aus. Damit ist es bereits möglich, in der Orientierung der Abbildungsebene, also in Blickrichtung entlang der optischen Achse liegende Teile oder geometrische Eigenschaften wie beispielswiese Objektkanten abzubilden, oder Positionen oder Abstände zu Bezugspunkten zeitgleich zu erfassen oder zu messen, wenn die zweite Abbildungsebene mit abgebildet wird.
Damit ist eine kostengünstige und einfache Möglichkeit gegeben, auch ein nicht in der Abbildungsebene des Aufnahmeelements liegendes Objekt oder geometrische Eigenschaften eines Objektes abzubilden, oder auch Positionen oder Abstände zu Bezugspunkten zu erfassen oder zu messen, welche sich nicht allein aus einer einzigen Ansicht des Objektes ermitteln lassen.
Erfindungsgemäß wird durch das reflektierende Element der ersten Ansicht, welche sich aus der Ausrichtung der optischen Achse des Aufnahmeelements ergibt, eine weitere Blickrichtung und demzufolge eine zweite Ansicht, welche auch als weitere, zweite optische Achse bezeichnet wird, hinzugefügt. Die optische Achse des abbildenden optischen Elements und die zweite optische Achse werden in diesem Zusammenhang auch als erste und zweite Sichtachse bezeichnet. Die beiden Sichtachsen oder Ansichten können dabei beispielswiese orthogonal zueinanderstehen. Es sind aber selbstverständlich verschiedenste Ausrichtungen und Anordnungen von abbildendem optischen Element und reflektierendem Element zueinander möglich. Im Sinne der Erfindung können die zumindest zwei Sichtachsen auch parallel zueinander liegen, vorzugsweise mit einem seitlichen Versatz zueinander, oder winklig zueinander. Im allgemeinen liegen sie aber nicht koaxial zueinander, da in diesem Fall nicht zwei unterschiedliche Ansichten abgebildet werden können.
Damit können beispielsweise auch Objekte, etwa zu erkennenden Kanten, auch in ihrer Tiefe, also in der Ausdehnung parallel oder annähernd parallel zur optischen Achse des abbildenden optischen Elements, abgebildet werden und/oder in Bezug auf das abbildende optische Element oder einen Referenzpunkt, oder aufgrund bekannter Abmessungen, Positionen oder Winkeln relativ zu dem abbildenden optischen Element bestimmt werden.
Das reflektierende Element wird dabei vorzugsweise derart in Bezug auf das abbildende optische Element angebracht, dass es in demjenigen Bereich in der Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements liegt, welcher einen Objektraum betrifft, der für den Betrieb der Vorrichtung nicht oder nur wenig relevant ist.
So kann zum Beispiel eine vordere Kante eines Objektes sehr gut durch ein zweidimensional arbeitendes Aufnahmeelement abgebildet werden, wenn diese Kante in der Abbildungsebene des Aufnahmeelements liegt. Die Erfindung ermöglicht es nunmehr, auch beispielsweise ein auf einer planen Oberfläche des Objektes liegenden Gegenstand, beispielsweise ein Pellicle auf einer Maske, darzustellen, und etwa den Abstand zu der vorderen Kante des Objekts exakt zu messen, wenn mittels des reflektierenden Elements die Oberfläche des Objekts mit dem aufliegenden Gegenstand und der Vorderkante abgebildet wird.
Im Sinne der Erfindung wird mittels des reflektierenden Elements eine zweite Ansicht des Objektes abgebildet und quasi in den Objektraum des einen Aufnahmeelements kopiert oder gespiegelt, wobei sich diese zweite Ansicht des Objektes von der ersten Ansicht unterscheidet. In anderen Worten, die zweite Ansicht ist nicht identisch zu der ersten Ansicht, was sinngemäß einer Ansicht aus einer von der ersten Ansicht abweichenden Blickrichtung in Richtung auf das Objekt entspricht.
Dabei kann es günstig sein, wenn im Betrieb die zweite Ansicht zumindest teilweise Bereiche des Objektes abbilden kann, welche nicht im Objektraum des Aufnahmeelements liegen. Hierunter ist zu verstehen, dass das reflektierende Element derart angeordnet ist, dass es eine Ansicht des Objektes in den Objektraum abbildet, welche in dem eigentlichen Objektraum des Aufnahmeelements, also ohne reflektierendem Element in dem Objektraum, nicht vorhanden ist. So kann beispielsweise das Aufnahmeelement derart ausgerichtet sein, dass seine optische Achse auf zum Beispiel eine Vorderkante eines Objektes wie ein Substrat gerichtet ist, und mittels des reflektierenden Elements eine weitere Ansicht erzeugt werden, welche auf die Oberfläche des Objektes bzw. Substrates gerichtet ist.
Auf diese Weise kann besonders einfach der ersten Ansicht des Aufnahmeelements eine zweite Ansicht bzw. Dimension hinzugefügt werden, so dass Bild-Informationen in quasi dreidimensionaler Hinsicht erzeugt werden können.
Dabei ist es günstig, wenn das reflektierende Element in der Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, im Betrieb bzw. zum Zeitpunkt einer Bildaufnahme sowohl einen bestimmten Bereich des Objektes gemäß der ersten Ansicht als auch einen weiteren Bereich des Objektes gemäß der zweiten Ansicht, abgebildet mittels des reflektierenden Elements, zeitgleich hinreichend scharf aufnehmen zu können. Hierzu kann das reflektierende Element besonders günstig zumindest eine reflektierende Fläche zur Abbildung der zweiten Ansicht des Objektes umfassen, welche in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung plan ausgebildet sein kann.
Dadurch ist es möglich, im Betrieb und/oder bei der Bildaufnahme zumindest die erste Ansicht gemäß der optischen Achse des Aufnahmeelements und die zweite Ansicht des Objektes, welche mittels des reflektierenden Elements in die Abbildungsebene des Aufnahmeelements kopiert werden kann, allein durch ein einziges abbildendes optisches Element zeitgleich aufzunehmen.
Im Sinne der Erfindung ist es in anderen Worten vorgesehen, der Blickrichtung des Aufnahmeelements, also der ersten Ansicht, eine weitere, zweite Ansicht hinzuzufügen. Diese zweite Ansicht kann dabei durch die Anordnung und die Ausrichtung der reflektierenden Fläche des reflektierenden Elements in Bezug auf die optische Achse und die Abbildungsebene des Aufnahmeelements festgelegt werden.
Um verschiedene Blickrichtungen auf das Objekt in der ersten und der zweiten Ansicht zu ermöglichen, stehen dabei eine Sichtachse entsprechend der ersten Ansicht des abbildenden optischen Elements, mithin die optische Achse des abbildenden optischen Elements, und die Sichtachse, welche der durch das reflektierende Element vorgegebenen zweiten Ansicht entspricht, in einer Ausführungsform der Erfindung in einem Winkel α zueinander. Dies bedeutet, dass die beiden Sichtachsen winklig zueinander stehen, so dass gilt: α > 0°.
Bereits eine leichte Neigung, beispielsweise mit einem Winkel α = 5° oder α = 10° zwischen den beiden Sichtachsen bzw. Ansichten kann es ermöglichen, eine weitere zweite Ansicht des Objekts abzubilden, welche sich von der ersten unterscheidet. Größere Winkel ab etwa α > 70° können sich als günstig erweisen, um beispielsweise neben einer Frontsicht auf das Objekt auch eine Draufsicht zu ermöglichen. Ein Winkel α = 90° ermöglicht beispielsweise eine zweite Ansicht, welche orthogonal zu der ersten Ansicht steht. Noch größere Winkel α ermöglichen es, auch rückwärtige Bereiche des Objektes, beispielsweise auch Hinterschneidungen, abzubilden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Marke vorgesehen ist, angeordnet beispielsweise auf oder an der Vorrichtung oder in der Umgebung der Vorrichtung, etwa an oder in der Maschine, Anlage oder System. Unter einer Marke ist in diesem Zusammenhang eine vorbestimmte oder vorbekannte Markierung zu verstehen, welche durch das Aufnahmeelement erkennbar oder abbildbar ist. Marken können als Orientierungspunkte oder Referenzpunkte innerhalb einer Bearbeitungsmaschine angebracht sein.
Die Marken können dabei zum Beispiel geometrische Figuren sein, wie beispielsweise Linien, Kreuze, Rechtecke, Pfeile oder Schriftzeichen. Die Marken können auf Bauteilen oder Komponenten der Vorrichtung angebracht sein, zum Beispiel aufgedruckt, eingefräst, eingeätzt oder lackiert, oder sie können auf beispielsweise auf Aufklebern vorhanden sein. Aber auch erkennbare geometrische oder farbliche Eigenschaften von Objekten können als Marken genutzt werden. Im Sinne der Erfindung ist es günstig, wenn die Position einer Marke in Bezug auf ein Objekt und/oder die Vorrichtung bekannt ist.
Die Marken können grundsätzlich an verschiedenen Orten auf oder an dem Objekt oder Substrat, auf oder an der Vorrichtung, auf oder an der Maschine oder Teilen davon, auf oder an der Anlage, auf oder an dem System, etwa an feststehenden oder beweglichen Objekten, Bauteilen oder Komponenten der Vorrichtung, beispielsweise auch an Teilen des Endeffektors vorgesehen sein. Diese Marken können im Betrieb der Vorrichtung für eine Erkennung von relativen oder absoluten Positionen verwendet werden. Sie sind daher von Vorteil derart angeordnet, dass sie bei einer Bildaufnahme im Objektraum des Aufnahmeelements liegen.
Die relative Position meint dabei den Abstand mindestens zweier Objekte in sämtlichen sechs Freiheitsgraden x, y und z, sowie den entsprechenden Winkeln. Die Position eines Objektes ist dabei festgelegt in Bezug auf einen für die Vorrichtung definierten Referenzpunkt bzw. Nullpunkt, in sämtlichen sechs Freiheitsgraden.
Relative Positionen bzw. Abstände können visuell oder automatisch über eine Bildverarbeitung ermittelt werden, indem mindestens zwei Merkmale, zum Beispiel Marken, oder erkennbare geometrische Elemente von Objekten wie Kanten, sich im Objektraum des Aufnahmeelements befinden, und die Abstände dieser Merkmale im Bild zueinander beispielsweise visuell oder durch eine Bildverarbeitung bestimmt werden. Hierbei können die Abstände in Pixeln des Bildes ausgedrückt werden, oder bei bekannten Referenzdaten auch numerisch, etwa in mm oder Grad, dargestellt werden. Die zugrundeliegenden Methoden, etwa die Triangulation, sind dem Fachmann hinreichend bekannt und sollen hier nicht weiter vertieft werden.
Demnach kann die Position beweglicher Stellen oder auch die Position eines beweglichen Aufnahmeelements absolut oder relativ bestimmt werden. Die zumindest eine Marke ist daher vorzugsweise im Objektraum des Aufnahmeelements angeordnet, so dass sie abgebildet werden kann.
Eine geeignete Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das reflektierende Element an einem Endeffektor eines Roboters anzuordnen. Damit kann die Position des Endeffektors in Relation zu einem Objekt in einer Richtung entlang der optischen Achse, also der relative Abstand zwischen Objekt und Aufnahmeelement, bestimmt werden, sobald sich das Objekt, beispielsweise eine zu detektierende Kante eines Substrates, in der Abbildungsebene des Aufnahmeelements befindet, zum Beispiel bei Annährung des Endeffektors an das Objekt.
Die Erkennung des Abstandes des Endeffektors zum Objekt ist dadurch möglich, dass die mechanischen Positionen, Orientierungen bzw. Winkel des Aufnahmeelements bzw. dessen optische Achse und des reflektierenden Elements auf dem Endeffektor bekannt sind, und aus der Pixelposition der erkannten Kante in der Abbildungsebene des Aufnahmeelements der relative Abstand ermittelt werden kann. Hierzu kann beispielsweise ergänzend eine Bildverarbeitung eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise durch Ermittlung der Pixelpositionen manuell an einem Display den relativen Abstand zu ermitteln. Es kann der Abstand auch rein visuell bewertet werden, beispielsweise beim Anlernen eines Roboters.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, zumindest eine Marke M1 auf der Gabel des Endeffektors anzubringen. Dadurch kann die Erkennung des relativen Abstandes beispielsweise visuell, oder auch die manuelle Ermittlung am Display, oder eine allein rechnergestützte Bildverarbeitung vereinfacht werden. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, die Marke M1 an einem anderen Ort des Endeffektors anzubringen, welcher nicht der Gabel zugeordnet ist.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, zumindest eine Marke M2 an einer Referenzposition in der Abbildungsebene des Aufnahmeelements oder in einer weiteren Abbildungsebene anzuordnen. Wenn diese Marke M2 beispielsweise an einem feststehenden Teil innerhalb der Vorrichtung befestigt ist, erlaubt dieses die Bestimmung der absoluten Position des Endeffektors in der Vorrichtung.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, zumindest eine Marke M3 an dem Objekt, vorzugsweise in der Abbildungsebene des Aufnahmeelements oder der weiteren Abbildungsebene, anzuordnen. Damit kann ebenso der relative Abstand des Endeffektors in Relation zu dem Objekt entlang der optischen Achse des Aufnahmeelements bestimmt werden, sobald sich die Marke M3 in der Abbildungsebene befindet. Allgemein können beliebige Marken in beliebigen Abbildungsebenen angeordnet sein, wobei vorzugsweise die Position absolut oder relativ zu anderen Objekten bekannt sein sollte.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, mehr als ein reflektierendes Element im Objektraum des Aufnahmeelements anzuordnen. Dieses zumindest zweite reflektierende Element ermöglicht es, im Betrieb zumindest eine weitere, dritte Ansicht des Objektes abzubilden, wobei für das weitere reflektierende Element die vorstehend genannten Aspekte gelten, beispielsweise hinsichtlich der Anordnung im Objektraum oder der Ausrichtung. Demzufolge kann sich diese zumindest dritte Ansicht von den zumindest beiden anderen Ansichten, also der ersten und der zweiten Ansicht, unterscheiden. Von Vorteil kann die zumindest dritte Ansicht zumindest teilweise Bereiche des Objektes abbilden, welche nicht oder nicht vollständig im Objektraum des Aufnahmeelements oder in der zweiten Ansicht liegen.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass auch mehrere reflektierende Elemente parallel geschaltet oder auch hintereinander in Reihe angeordnet werden können. Eine Anordnung in Reihe ermöglicht es beispielsweise, eine rückwärtige Ansicht eines Objektes über zunächst ein weiteres, zweites reflektierendes Element auf ein reflektierendes Element abzubilden, welches im Objektraum und in der Abbildungsebene des Aufnahmeelements angeordnet werden kann. Es ist dem Fachmann ferner ersichtlich, dass auch mehrere reflektierende Elemente parallel und/oder in Reihe geschaltet werden können. Auf diese Weise ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch möglich, mehr als zwei Ansichten zeitgleich abbilden zu können.
Das zumindest eine abbildende optische Element kann dauerhaft fest oder auch lösbar an der Vorrichtung angeordnet sein, beispielsweise an einem Roboter oder an einem Endeffektor eines Roboters. In einer Ausführungsform ist auch vorgesehen, das zumindest eine abbildende optische Element in der Umgebung der Vorrichtung, also etwa an der Maschine, der Anlage oder im System, fest oder lösbar anzuordnen.
Das zumindest eine reflektierende Element kann dauerhaft fest oder auch lösbar an der Vorrichtung angeordnet sein, beispielsweise an einem Roboter oder an einem Endeffektor eines Roboters. Es kann aber auch fest oder lösbar in der Umgebung der Vorrichtung, also zum Beispiel an der Maschine, der Anlage oder im System, befestigt sein. Im Fall von mehr als einem reflektierenden Element können diese auch an verschiedenen Stellen im System angeordnet sein. Damit kann zum Beispiel die Position des Objektes über das abbildende optische Element am Endeffektor bestimmt werden. Hierzu können auch die Marken M1, M2 und/oder M3 hinzugezogen werden.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass sich hieraus eine Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten oder Anordnungsvarianten ableiten lassen.
Das Grundprinzip der Erfindung ist es dabei, dass mittels des reflektierenden Elements quasi eine „Bild-in-Bild“-Lösung geschaffen werden kann, wodurch die Erzeugung einer weiteren Blickrichtung in einer zweiten Ansicht auf das Objekt bei Verwendung eines zweidimensionalen abbildenden optischen Elements möglich ist. Damit kann auf einfache und kostengünstige Weise eine dritte Dimension abgebildet werden, welche zur visuellen, manuellen oder automatischen Weiterbearbeitung, vorzugsweise mit Hilfe einer rechnerunterstützten Bildverarbeitung, genutzt werden kann.
Es können im Sinne der Erfindung unterschiedlich viele abbildende optische Elemente oder unterschiedlich viele reflektierende Elemente eingesetzt werden. Diese können zudem unterschiedlichen befestigt sein, umfassend feststehend, oder montiert auf Endeffektor oder anderen, auch beweglichen Bauteilen oder Komponenten der Maschine, der Anlage oder des Systems.
In anderen Worten dient die Erfindung dazu, innerhalb des Bildfeldes bzw. des Objektraumes eines vorzugsweise zweidimensionalen abbildenden optischen Elements zumindest ein zweites Teil-Bildfeld mit einer anderen Ausrichtung und/oder Lage der optischen Achse bzw. Blickrichtung zu erzeugen.
Es kann dabei auch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung günstig sein, nur die Position oder die Lage der zweiten optischen Achse zu verändern, unabhängig von deren Ausrichtung, um beispielsweise Objekte in den Objektraum oder in die Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements zu bekommen, welche mit einer nicht in der Position oder Lage abgeänderten optischen Achse nicht sichtbar sind. In diesem Fall ist es auch möglich, dass die erste und die zweite Ansicht parallel zu einander liegen, so dass für den Winkel α gilt: α = 0°. Demzufolge sind bei dieser Ausführungsform der Erfindung beide Sichtachsen parallel zueinander, aber seitlich zueinander versetzt angeordnet.
Durch eine derartige Anordnung besteht die Möglichkeit, auch Bereiche, welche seitlich versetzt von dem Objekt liegen, und dabei eventuell durch das Objekt verdeckt werden, in der zweiten Blickrichtung entlang der zweiten Sichtachse zu betrachten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, das zumindest eine Aufnahmeelement derart an der Vorrichtung anzuordnen, dass zumindest eine erste Gabel eines Endeffektors und/oder eine erste Auflage im Objektraum des Aufnahmeelements liegt, wobei zumindest eine Gerade, entsprechend zumindest einem mit dem abbildenden optischen Element abbildbaren Lichtstrahl in einer durch die Raumrichtungen x und y aufgespannten Ebene, parallel oder annähernd parallel zu zumindest einer Gabel und/oder zu zumindest einer Auflage verläuft, und wobei ein Winkel β zwischen diesem zumindest einem Lichtstrahl und der Gabel und/oder Auflage nicht mehr als +/- 10°, bevorzugt nicht mehr als +/- 5° und besonders bevorzugt nicht mehr als +/-2° beträgt. Hierzu kann das Aufnahmeelement besonders günstig auf oder an dem Endeffektor angeordnet sein.
Durch eine solche Anordnung ist es auch möglich, seitliche Abstände zwischen der Gabel eines Endeffektors oder auch anderer Formen der Auflage eines Substrates auf einem Endeffektor zu einer anderen Auflage im System zu bestimmen, da der Abstand sichtbar ist und nicht oder nur geringfügig von der Gabel eines Endeffektors oder einer anderen Form einer Auflage eines Substrates auf einem Endeffektor verdeckt wird. Die Auflage kann auch eine Auflage in der Anlage oder dem System umfassen.
Nachfolgend soll hierzu angenommen werden, dass die Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements in zwei Raumrichtungen aufgespannt wird, welche als y und z bezeichnet werden. Die dritte Raumrichtung x soll dabei senkrecht zu der Abbildungsebene verlaufen und entspricht damit der optischen Achse des Aufnahmeelements. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Aufnahmeelement derart angeordnet, dass die optische Achse winklig zu der Ausrichtung in z-Richtung und winklig zu der Ausrichtung in y-Richtung liegt. Ferner ist es bei dieser besondere Ausführungsform günstig, wenn das Aufnahmeelement in z-Richtung versetzt zu den abzubildenden Bereichen des Objektes angeordnet ist.
Auf diese Weise ist es möglich, mit nur einem Aufnahmeelement beispielsweise einen Spalt zwischen einem Substrat, von Gabeln und/oder einem Endeffektor abzubilden und zu analysieren, wobei die relative Position der Gabeln in sämtlichen Freiheitsgraden x, y, z sowie Winkel der Gabeln des Endeffektors zueinander bestimmt werden können. Mittels bekannter Abmessungen von beispielsweise einer Aufnahme können auf diese Weise auch beispielsweise Spaltmaße bestimmt werden. Dies ist besonders günstig, wenn etwa die exakte Ausrichtung eines Endeffektors bzw. von Gabeln während der Aufnahme eines Substrates aus einer Aufnahme und/oder der Bewegung eines Roboters und/oder während der Bewegung des Objektes zu jedem Zeitpunkt der Bewegung zu berücksichtigen ist, um etwaigen Beschädigungen, etwa des Substrates, des Objektes, der Gabel oder der Auflage, oder anderer Teile oder Komponenten der Anlage oder des Systems, entgegenzuwirken. Da auch die Auflagen in ähnlicher Weise im Objektraum des einen Aufnahmeelements liegen können, können die Positionen der Auflagen zueinander und zum Aufnahmeelement und/oder zum Endeffektor bestimmt werden.
Das mindestens eine abbildende optische Element kann in einer weiteren Ausbildung der Erfindung auch derart ausgerichtet sein, dass ohne eine winklige Drehung um die z-Achse ein Spalt, die Gabeln und die Auflagen gesehen werden, indem die optische Achse zumindest annährend in der Linie des Spaltes liegt.
Der Nachteil einer solchen Anordnung ist jedoch, dass dadurch das Bildfeld der Kamera größer gestaltet sein muss, und dadurch ein nicht oder nicht zwangsläufig benötigter Bereich des Bildfeldes entsteht. Um dieselbe Auflösung der Abbildungseben oder des Bildfeldes zu erreichen (und damit dieselbe Genauigkeit der Bestimmung von Positionen oder Abständen) wie in der winkligen Ausrichtung, ist eine größere Pixelauflösung der Kamera erforderlich.
Eine lösbare Befestigung kann in einer Ausführungsform der Erfindung es ermöglichen, das Aufnahmeelement und/oder das reflektierende Element einfach austauschen zu können. Dies kann günstig sein, wenn die Vorrichtung für unterschiedliche Einsätze verwendet wird. So kann es beispielsweise auch günstig sein, für das Teach-In andere, höher auflösende Aufnahmeelemente und/oder mehrere reflektierende Elemente zu verwenden, um mehrere Ansichten abbilden zu können, und nach erfolgreichem Anlernen der Vorrichtung andere Aufnahmeelemente oder weniger reflektierende Elemente vorzusehen.
Das Aufnahmeelement kann ein zweidimensionales Abbild des Objektes in digitaler Form erzeugen. Hierzu kann das Aufnahmeelement eine Kamera, vorzugsweise eine 2D-Kamera, eine Videokamera oder einen Bildsensor umfassen oder eine andere Einrichtung, welche in der Lage ist, Bilder mittels eines elektronischen Bildwandlers zu digitalisieren. Das digitalisierte Bild kann zur visuellen, manuellen oder automatischen Analyse verwendet werden, wobei selbstverständlich auch Kombinationen in der Auswertung möglich sind.
Ein Aspekt bei der Auswahl des abbildenden optischen Elements ist neben der Ausrichtung der Abbildungsebene auch die Größe der Abbildungsebene. Diese wird unter anderem durch Faktoren wie die verwendete Optik, die Größe des Bildaufnahmesensors des Aufnahmeelements und dem Abstand der Abbildungsebene von dem Aufnahmeelement bestimmt. Je nach Ausführung kann es sein, dass ohne weitere Maßnahmen die Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements nicht alle Bereiche abdeckt, welche betrachtet werden sollen. Es ist dann möglich, weitere abbildende optische Elemente einzusetzen, oder das abbildende optische Elemente durch einen geeigneten Mechanismus zu bewegen, oder, beispielswiese wenn das abbildende optische Elemente auf einem Endeffektor befestigt ist, dieses über den durch den Roboter bewegten Endeffektor zu bewegen, und mit dem abbildenden optischen Element Bilder aus verschiedenen Positionen heraus aufzunehmen.
Die Vorrichtung kann hierzu ein Anzeigeelement zur Visualisierung des aufgenommenen Bildes für einen Benutzer und/oder eine rechnerunterstütze Bildverarbeitung zur weiteren Analyse des aufgenommenen Bildes umfassen. Die rechnerunterstütze Bildverarbeitung kann dabei sowohl über eine in die Vorrichtung integrierte Rechnereinheit, aber auch an einer separat von der Vorrichtung angeordneten Rechnereinheit erfolgen. Hierunter kann auch eine Speicherung der digitalisierten Bilder in einer Cloud gehören, von wo aus diese Bilder einer Bildverarbeitung zugeführt werden können, welche wiederum an einem anderen Ort untergebracht sein kann.
Die Bildverarbeitung umfasst dabei im Sinne der Erfindung sämtliche Verfahren zur rechnerunterstützten Auswertung von Bildinformationen, wie beispielsweise Verfahren zur Kantenerkennung oder Mustererkennung, oder beispielsweise auch Verfahren, die in frei verfügbaren Bibliotheken, etwa OpenCV, angewendet werden können, oder Verfahren mit Einbeziehung neuronaler Netzwerke oder künstlicher Intelligenz.
Dabei können die Bildinformationen zum Beispiel direkt als Bild oder als Live-Video-Stream von einer Kamera kommen, oder es können gespeicherte Bilder oder Videos sein. Mit umfasst ist auch die Veränderung und/oder Vorbearbeitung von derartigen Bildern, welche mitunter zur Auswertung von Bildern notwendig ist. Hierzu gehören beispielsweise die Augmentierung, also die Transformation von Bildinformationen, die Konvertierung von Farbbildern in Graustufenbilder, die Veränderung der Bildgröße oder des Kontrastes.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das reflektierende Element eine optische Einrichtung umfassen, welche elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich, reflektieren und/oder umlenken kann, umfassend einen Spiegel, ein Prisma oder eine sonstige plane, reflektierende Fläche. Das reflektierende Element ist demnach vorzugsweise ausgebildet, einen Lichtstrahl zu reflektieren oder umzulenken. Der Grad der Umlenkung oder der Einfalls- bzw. Ausfallwinkel bestimmen dabei die Größe der Veränderung der Sichtachse des abbildenden optischen Elements in die zweite Sichtachse, welche der zweiten Ansicht entspricht.
Dabei kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das reflektierende Element zumindest bereichsweise semitransparent ausgebildet sein, vorzugsweise semitransparent im sichtbaren Wellenlängenbereich.
So sind beispielsweise teilweise lichtdurchlässige oder halbdurchlässige Spiegel bekannt, welche es ermöglichen, dass auch die Bereiche hinter dem Spiegel für das Aufnahmeelement noch sichtbar sind. Dies kann dann interessant sein, wenn der Objektraum des abbildenden optischen Elements nicht durch das reflektierende Element vollständig abgeschirmt werden soll.
Es kann ferner gemäß einer Ausführungsform der Erfindung günstig sein, wenn das reflektierende Element zumindest eine weitere optische Einrichtung zum Selektieren der einfallenden elektromagnetischen Strahlung umfasst, insbesondere einen Filter, einen Polarisationsfilter, einen Infrarot-Sperrfilter, UV-Sperrfilter, einen Farbfilter.
Hierdurch können bestimmte Wellenlängenbereiche der elektromagnetischen Strahlung unterdrückt oder hervorgehoben werden. Dies ermöglicht es beispielsweise, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in Umgebungen mit temporär starkem Sonnenlichteinfall einzusetzen.
Die gezielte Beeinflussung der Schärfe kann hilfreich sein, wenn die durch das reflektierende Element erzeugten verschiedenen Abbildungsebenen beziehungsweise Bildfelder einen unterschiedlichen Abstand zu dem abbildenden optischen Element aufweisen. Dies kann bei einem vorgegebenen Betrachtungsabstand, also bei einer gegebenen Schärfentiefe des abbildenden optischen Elements dazu führen, dass die verschiedenen Bildfelder zumindest nicht alle gleichermaßen scharf abgebildet werden können.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung kann daher das reflektierende Element zumindest eine weitere optische Einrichtung zur Beeinflussung der Schärfe umfassen, vorzugsweise eine Linse, eine Optik oder ein Objektiv. Alternativ oder in Ergänzung ist es weiterhin möglich, die reflektierende Fläche nicht plan, sondern entsprechend geformt, etwa gekrümmt oder abgewinkelt auszuführen. Für die abgewinkelte Ausführungsform können beispielsweise auch zwei zusammengesetzte reflektierende Elemente verwendet werden.
Die Formung des reflektierenden Elements kann gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform auch derart erfolgen, dass Vergrößerungen oder Verkleinerungen entstehen. Dadurch können beispielsweise mit Hilfe des reflektierenden Elements kleine Bildausschnitte gezoomt oder vergrößert dargestellt werden.
Je nach Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es hilfreich oder sogar notwendig sein, das Objekt oder die Umgebung des Objektes, welches in einem Bild abgebildet werden soll, zu beleuchten. Dazu können Lichtquellen verwendet werden, welche in der Nähe der Vorrichtung oder des abbildenden optischen Elements, oder auch in einer größeren Entfernung zu dem abbildenden optischen Element installiert sind. Oft verfügen Lichtquellen bereits über einen Reflektor, welcher den Strahlengang der Lichtquelle oder einen Teil davon in eine bestimmte Richtung ausrichten kann. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, das abzubildende Objekt aus zumindest einer Richtung zu beleuchten, welche nicht die Richtung des Strahlenganges der Lichtquelle ist. Auch dazu kann erfindungsgemäß das reflektierende Element verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist daher eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, welche eingerichtet ist zur Beleuchtung des Objektes aus einer ersten Richtung. Selbstverständlich kann diese Ausführungsform mit den weiter oben genannten Ausführungsformen betreffend das abbildende optische Element oder das reflektierende Element kombiniert werden. das reflektierende Element oder das abbildende optische Element können dabei fest in der Umgebung der Vorrichtung installiert sein, oder beweglich angeordnet sein, beispielsweise auf dem Arm eines Roboters, oder auf einem Endeffektor.
Dazu kann zumindest ein reflektierendes Element zumindest teilweise im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung angeordnet und derart ausgerichtet sein, dass zumindest ein Teil des Lichtes der Beleuchtungseinrichtung umgelenkt und aus zumindest einer zweiten Richtung auf das Objekt gerichtet wird.
Dabei ist es selbstverständlich möglich, auch das reflektierende Element zur Umlenkung der Beleuchtungsrichtung mit weiteren optischen Eigenschaften auszustatten, beispielsweise Krümmungen, oder Optiken, welche den Strahlengang der Beleuchtung ändern können, beispielswiese um den Strahlengang weiter aufzuweiten, oder um ihn zu fokussieren, oder um als Strahlteiler mehrere Richtungen zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum zeitgleichen Abbilden eines Objektes in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten basiert dabei auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie vorstehend erläutert.
Dabei kann ein Objekt zeitgleich in verschiedenen Ansichten erfasst und abgebildet werden, es kann aber auch eine Ansicht eines abbildenden optischen Elements in verschiedene Ansichten aufgeteilt werden, unabhängig davon, ob dann das eine Objekt in verschiedenen (Teil-)Ansichten sichtbar ist, oder ganz andere Objekte oder Teile von Objekten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in oder zusammen mit einer Maschine, einer Anlage oder einem System, vorzugsweise für den Einsatz in der Halbleiterindustrie, verwendet werden.
Die mit Hilfe der Vorrichtung aufgenommenen Bilder können verwendet werden zum Teach-In, zur Steuerung, zum Monitoring und/oder zu Kontrolle der Anlage, des Systems oder der Maschine der Halbleiterindustrie. Darunter zählt beispielsweise auch die Steuerung, Justierung, das Teach-In oder die Kontrolle oder das Monitoring eines Roboters.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein Verfahren zum Anlernen und/oder Kontrollieren eines Roboters zum Bewegen eines Wafers oder einer Maske, oder eines Flat-Panel-Displays, zur Verfügung gestellt werden, wobei zumindest eine Kamera verwendet wird, die die Bewegung des Roboters und/oder des Wafers oder der Maske oder des Flat-Panel-Displays aufnimmt, vorzugsweise mittels Erkennung des Wafers, der Maske, oder des Flat-Panel-Displays, und/oder der Erkennung der Auflage des Wafers, der Maske oder des Flat-Panel-Displays, und/oder der Erkennung von Markierungen in Anlagen der Prozessierung von Wafern, Masken oder Flat-Panel-Displays durch mindestens eine Kamera.
Derartige Verfahren sind in den Dokumenten EP 3 648 150 A1 oder EP 3 648 152 A1 der Anmelderin beschrieben, welche hiermit durch Referenz inkorporiert und vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht werden.
Ferner kann auf diese Weise auch ein Verfahren zur Bearbeitung von Substraten, insbesondere von Wafern, Masken oder Flat Panel Displays, mit einer Maschine der Halbleiterindustrie, zur Verfügung gestellt werden, wobei zum Bestimmen der Präsenz und/oder der Position und/oder der Orientierung und/oder des Typs eines Substrates ein künstliches neuronales Netz verwendet wird,
um die Präsenz und/oder die Position und/oder die Orientierung und/oder des Typs des Substrates zu ermitteln auf Basis von mindestens einem Bild, welches einen Ort in oder an der Maschine der Halbleiterindustrie oder in der Umgebung der Maschine darstellt, an dem sich ein Substrat bei einem Betrieb der Maschine der Halbleiterindustrie befinden kann,
wobei das mindestens eine Bild von mindestens einer Aufnahmeeinheit aufgenommen wird,
und wobei durch das künstliche neuronale Netz ein Informationsdatensatz umfassend eine Information über die ermittelte Präsenz und/oder Position und/oder Orientierung und/oder des Typs des Substrates und/oder ein Steuerbefehl erzeugt wird und/oder ermöglicht wird, welcher dazu dient,
die Maschine der Halbleiterindustrie direkt zu steuern, oder von der Steuerung der Maschine verwendet wird,
oder an ein übergeordnetes Steuerungssystem weitergegeben wird,
oder an einen Bediener weitergegeben wird, der aus dieser Information Rückschlüsse für sein Handeln zur Bedienung der Maschine zieht,
oder diese Information an Steuerungen oder andere Bediener weitergibt,
oder für spätere oder weitere Auswertung gespeichert wird.
Ein derartiges Verfahren ist in dem Dokument DE 10 2020 112 146.6 der Anmelderin beschrieben, welches hiermit durch Referenz inkorporiert und vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird.
Ferner kann auch ein Verfahren zur Kontrolle oder Steuerung von Handlingsystemen zur Verfügung gestellt werden,
wobei mindestens ein Bild, welches einen Ort in oder an dem Handlingsystem oder in der Umgebung des Handlingsystems darstellt, in digitalisierter Form
von einem künstlichen neuronalen Netz erfasst wird,
und wobei durch das künstliche neuronale Netz das Bild analysiert und ein Informationsdatensatz und/oder ein Steuerbefehl erzeugt wird, mit welchem
das Handlingsystem direkt oder unterstützend gesteuert, ausgerichtet, trainiert, und/oder kontrolliert wird, und/oder wobei dieser Informationsdatensatz dazu verwendet wird, das Handlingsystem auszurichten, zu trainieren oder zu kontrollieren.
Ein derartiges Verfahren ist in dem Dokument DE 10 2020 112 149.0 der Anmelderin beschrieben, welches hiermit durch Referenz inkorporiert und vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele und den angefügten Ansprüchen.
Die Zeichnungen zeigen:

1 schematisch in einer Schrägansicht eine Anordnung einer Vorrichtung mit einem abbildenden optischen Element sowie einem Objekt,
2 schematisch in einer Schrägansicht die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem abbildenden optischen Element, einem reflektierenden Element sowie einem Objekt,
3 schematisch in einer Schrägansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung nach 2, wobei Objektkanten abgebildet werden,
4 schematisch in einer Schrägansicht die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit beispielhaft angeordneten Marken,
5 schematisch in einer Schrägansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten des reflektierenden Elements,
6 schematisch in einer Schrägansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten des abbildenden optischen Elements,
7 schematisch in einer Schrägansicht verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten für das reflektierende Element und das abbildende optische Element,
8 schematisch in einer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Objektraum des abbildenden optischen Elements vergrößert wird,
9 schematisch in einer Schrägansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem weiteren reflektierenden Element,
10 schematisch in einer Schrägansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 2,
11 schematisch in einer Schrägansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 2,
12 schematisch in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verdeutlichung einer Positionsbestimmung,
13 schematisch in einer Schrägsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung, wobei das reflektierende Element eingesetzt wird, um Lichtstrahlen umzulenken,
14 schematisch in einer Draufsicht eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung,
15 schematisch in einer Seitenansicht die weitere erfindungsgemäße Vorrichtung aus 14,
16 schematisch in einer Draufsicht die weitere erfindungsgemäße Vorrichtung aus 14 mit geänderter Anordnung des abbildenden optischen Elements,
17 schematisch in einer Schrägsicht eine weitere Vorrichtung mit einem im dreidimensionalen Bereich arbeitenden optischen Element 120, und
18 schematisch in einer weiteren Schrägsicht die Vorrichtung aus 17.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnen um der Klarheit willen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen gleiche Teile in oder an diesen Ausführungsformen. Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung sind die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen jedoch nicht immer maßstabsgerecht gezeichnet.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum zeitgleichen Abbilden eines Objektes in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten.
1 zeigt in einer Schrägansicht zum Grundverständnis schematisch eine Anordnung einer Vorrichtung mit einem abbildenden optischen Element 20 sowie einem Objekt 10. In diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls eingezeichnet sind Kanten 11 des Objektes 10, welche durch das abbildende optische Element 20 erkannt und in ihrer Position entsprechend den drei Freiheitsgraden x, y und z sowie den drei Raumwinkeln in Bezug auf das abbildende optische Element 20 bestimmt werden sollen. Mit dem Bezugszeichen 22 ist die Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements 20 gekennzeichnet.
2 zeigt ebenfalls in einer Schrägansicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst ein abbildendes optisches Element 20 und ein reflektierendes Element 40, wobei das reflektierende Element 40 in dem Ausführungsbeispiel vollständig im Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 angeordnet ist, wobei der Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 einer ersten Ansicht des Objektes 10 zugeordnet ist,
und wobei das reflektierende Element 40 im Betrieb der Vorrichtung 1 eine zweite Ansicht des Objektes 10 abbilden kann, welche sich von der ersten Ansicht des Objektes 10 unterscheidet.
Mit von der Erfindung umfasst ist in einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum zeitgleichen Abbilden eines Objektes 10 in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere für eine Verwendung in oder zusammen mit einer Maschine, einer Anlage, oder einem System, insbesondere im Bereich der Halbleiterindustrie, ausgelegt oder geeignet. Vorliegend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ausgelegt für eine Verwendung in einer Maschine der Halbleiterindustrie, umfassend einen Roboter mit einem Endeffektor.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Unterstützung des Anlernens einer Maschine, einer Anlage, oder einem System, insbesondere im Bereich der Halbleiterindustrie, also für ein Teach-In oder Teach-Assist. Der Begriff Teach-Assist meint in diesem Zusammenhang die Unterstützung eines Teaching- oder Justage-Vorganges.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner zusammen mit einer derartigen Maschine, Anlage oder System verwendet werden zum Monitoring, also zum Überwachen und Steuern, wobei eine sehr hohe Genauigkeit erreicht werden kann, welche bis hin zu einem Bereich von 1 µm geht.
In diesem Zusammenhang ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise auch, Veränderungen in der Maschine, der Anlage oder dem System rechtzeitig zu erkennen und auf diese Weise möglichen Schäden vorzubeugen. Hierzu können zum Beispiel Veränderungen an oder in der Vorrichtung selbst gehören, etwa eine Verbiegung der Gabel eines Endeffektors, oder aber Veränderungen der Anlage oder des Systems, zum Beispiel eine Beschädigung einer Auflage, welche dazu führt, dass ein Substrat nicht ordnungsgemäß abgelegt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, Objektabmessungen oder Objektlagen, auch in Relation zu der Vorrichtung selbst oder in Relation zu einer Auflage, zu bestimmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner zusammen mit einer derartigen Maschine, Anlage oder System verwendet werden zum Detektieren, beispielsweise zur Pellicle-Detektierung, wenn Substrate wie Masken der Halbleiterindustrie zum Einsatz kommen, welche beispielsweise über Pellicle verfügen können, welche unterschiedlichen Seiten und in unterschiedlichen Orientierungen vorhanden sein können. Hierzu bietet es sich an, in Ergänzung oder allein eine rechnerunterstützte Bildverarbeitung einzusetzen für die Erkennung.
Mit von der Erfindung umfasst ist demnach auch eine Maschine, eine Anlage oder ein System, vorzugsweise für eine Verwendung in der Halbleiterindustrie, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst.
Das Objekt 10 kann allgemein einen Gegenstand oder Körper umfassen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Objekt 10 um ein Substrat, zum Beispiel um eine Maske, einen Wafer, ein Flat Panel Display oder eine Solarzelle oder ein Solarpanel. Ohne Begrenzung auf das abgebildete Ausführungsbeispiel können unter einem Objekt aber auch beispielsweise ein Teil, ein Bauteil oder eine Komponente, beispielsweise als Teil der Vorrichtung, der Maschine, der Anlage oder des Systems,
Auflagen von Substraten, Roboter, Endeffektoren, Gabeln von Endeffektoren, sonstige Greifer, Verfahreinheiten, zum Beispiel Stages für Substrate, Chucks für Substrate, Einheiten zum Drehen oder Ausrichten von Substraten, Ablagestationen von Substraten, Loadports, Vakuumkammern, Schleusen, alle weiteren Komponenten einer Bearbeitungsmaschine, darunter Hilfsbauteile wie Transportbehälter oder Teile davon, etwa solche, mit denen Substrate zu einer oder von einer Bearbeitungsmaschine gebracht werden können, verstanden werden.
Das Objekt 10 kann auch eine Mehrzahl von Objekten oder Gegenständen umfassen, beispielsweise kann hiermit auch ein Substrat und ein Teil einer Greifvorrichtung oder eines Endeffektors gemeint sein. Zur Abstandsmessung kann es sinnvoll sein, zumindest zwei Objekte 10 abzubilden. Sofern in diesem Zusammenhang von der Abbildung eines Objektes in einer Ansicht gesprochen wird, so ist hierunter zu verstehen, dass das Objekt vollständig oder auch nur in Teilen oder Teilansichten abgebildet wird.
In dem Ausführungsbeispiel aus 2 ist ferner auch eine Abbildungsebene 22 dargestellt, worunter ein bestimmter Bereich im Sichtfeld bzw. im Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 zu verstehen ist. Die Abbildungsebene 22 bezeichnet dabei denjenigen Bereich im Objektraum des abbildenden optischen Elements 20, in welchem ein Objekt 10 hinreichend scharf abgebildet werden kann, sofern es sich in dieser Abbildungsebene befindet. Die Abbildungsebene 22 liegt in der mit den Raumrichtungen y und z gekennzeichneten Ebene.
In der abgebildeten Ausführungsform ist ferner die optische Achse 21 des abbildenden optischen Elements 20 eingezeichnet, welche die Blickrichtung des abbildenden optischen Elements 20 und damit die erste Ansicht festlegt. Die Abbildungsebene 22 steht senkrecht zur optischen Achse 21. In der Darstellung der 2 ist das Objekt 10 mit seinem zu dem abbildenden optischen Element hinweisenden Frontbereich in dem Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 angeordnet und befindet sich in der Abbildungsebene 22, so dass dieser Frontbereich mit den Objektkanten 11 des Objektes 10 durch das abbildende optische Element 20 erfasst und abgebildet werden kann.
Das reflektierende Element 40 befindet sich in der Darstellung ebenfalls im Objektraum des abbildenden optischen Elements 40. Das reflektierende Element 40 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass eine weitere, zweite Ansicht des Objektes durch das reflektierende Element 40 abgebildet werden kann. In der Darstellung ist diese zweite Ansicht bzw. die zweite Sichtachse, welche durch das reflektierende Element 40 definiert wird, mit dem Bezugszeichen 41 gekennzeichnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist gut zu erkennen, dass sich diese zweite Ansicht des Objektes von der ersten Ansicht unterscheidet, so dass im Betrieb zeitgleich zwei unterschiedliche Ansichten des Objektes 10 abgebildet werden können.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel stehen die erste Sichtachse, welche der optischen Achse 21 des abbildenden optischen Elements 20 entspricht, und die zweite Sichtachse 41 winklig zueinander. Sie können aber auch parallel zueinander liegen, wobei in diesem Fall ein seitlicher Versatz vorteilhaft ist, um verschiedene Ansichten zu realisieren.
Durch das reflektierende Element 40 wird demzufolge innerhalb des Objektraumes des abbildenden optischen Elements 20 ein weiterer Objektraum mit einer anderen, weiteren Abbildungsebene 42 geschaffen, welcher zeitgleich mit der ersten Ansicht durch das abbildende optische Element 20 abgebildet werden kann. Dies ist bereits möglich mit nur einem einzigen, im zweidimensionalen Bereich arbeitenden abbildenden optischen Element 20.
Das abbildende optische Element 20 kann eine Kamera, vorzugsweise eine 2D-Kamera bzw. zweidimensionale Kamera, eine Videokamera oder einen Bildsensor umfassen. Im vorliegenden Beispiel ist eine 2D-Kamera vorgesehen.
Damit ist eine kostengünstige und einfache Möglichkeit gegeben, auch ein nicht in der Abbildungsebene 22 liegendes Objekt 10 oder einen nicht in der Abbildungsebene 22 liegenden Bereich eines Objektes 10 und damit auch geometrische Eigenschaften eines Objektes 10 abzubilden, oder auch Positionen oder Abstände zu Bezugspunkten zu erfassen oder zu messen, welche sich nicht allein aus einer einzigen Ansicht des Objektes 10 ermitteln lassen.
Erfindungsgemäß wird durch das reflektierende Element 40 der ersten Ansicht, welche sich aus der Ausrichtung der optischen Achse 21 des Aufnahmeelements 20 ergibt, eine weitere Blickrichtung und demzufolge eine zweite Ansicht hinzugefügt. Die zugehörigen Sichtachsen oder Ansichten können dabei beispielswiese orthogonal zueinanderstehen, wie in dem Ausführungsbeispiel in 2 gezeigt. Es sind aber selbstverständlich auch andere Ausrichtungen und Anordnungen von abbildendem optischen Element 20 und reflektierendem Element 40 zueinander möglich, so dass sich andere Relationen der entsprechenden Sichtachsen ergeben.
Damit kann beispielsweise auch ein Objekt 10, beispielsweise zu erkennenden Kanten 11 eines Frontbereiches eines Objektes 10, auch in der Tiefe, also in der Ausdehnung in Raumrichtung x parallel zur optischen Achse 21, abgebildet werden und/oder in Bezug auf das abbildende optische Element 20 oder einen Referenzpunkt, oder aufgrund bekannter Abmessungen, Positionen oder Winkeln relativ zu dem abbildenden optischen Element 20 bestimmt werden.
Wie in dem Ausführungsbeispiel zu erkennen, ist das reflektierende Element 40 derart in Bezug auf das abbildende optische Element 20 angeordnet, dass es in demjenigen Bereich in der Abbildungsebene 22 des abbildenden optischen Elements 20 liegt, welcher einen Objektraum betrifft, der für den Betrieb der Vorrichtung 1 nicht oder nur wenig relevant ist.
In dem Ausführungsbeispiel ist das reflektierende Element 40 mit einer reflektierenden Fläche 43 ausgebildet, welch sich besonders gut zur Abbildung eignet. In dem Ausführungsbeispiel ist diese Fläche 43 plan ausgebildet, so dass der abgebildete zweite Objektraum ohne optische Veränderungen, etwa Verzerrungen, abgebildet werden kann. Es ist aber auch möglich, anstelle einer planen Fläche eine gekrümmte reflektierenden Fläche 43 vorzusehen, womit die Möglichkeiten der Gestaltung des Teilbildes vergrößert werden können. Dies kann sich anbieten, wenn das Teilbild vergrößert dargestellt werden soll.
Vorliegend handelt es sich bei dem reflektierenden Element 40 um einen Spiegel. Es sind aber auch andere Ausbildungen möglich, welche elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich, reflektieren und/oder umlenken können, beispielsweise ein Prisma oder eine sonstige reflektierende Fläche.
Die Größe der reflektierenden Fläche 43 orientiert sich günstigerweise an dem verfügbaren Bauraum, der Größe des Objektraumes des abbildenden optischen Elements 20, welcher genutzt werden kann, dem Auflösungsverhalten des abbildenden optischen Elements oder an der Größe des gewünschten abzubildenden Objektraumes in der zweiten Ansicht.
Geeignete Größen der reflektierenden Fläche 43 bzw. des reflektierenden Elements 40 können bereits bei wenigen Millimetern beginnen, zum Beispiel ab etwa 3 x 3 mm, 1 x 1 cm, oder auch in einem Bereich von etwa 5 x 5 cm , aber auch deutlich darüber, beispielsweise ca. 20 x 20 cm. Grundsätzlich kann bereits die Abbildung einer sehr geringen Anzahl an Pixeln im reflektierenden Element ausreichend sein, um die gewünschte zusätzliche BildInformation zu erhalten, wie beispielsweise 100 × 100 µm oder 500 x 500 µm. Selbstverständlich ist es auch möglich, für die reflektierende Fläche andere geometrische Abmessungen oder Formen vorzusehen, beispielsweise können auch rechteckige Formen geeignet sein, etwa bei einem großen Winkel a, um die für das Aufnahmeelement sichtbare Fläche zu vergrößern. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel misst die reflektierenden Fläche 43 etwa 2 x 3 cm.
Wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, kann die Kante 11 des Objektes 10 durch das abbildende optische Element in den zwei Dimensionen, welche durch die Raumrichtungen x und z bestimmt sind, erfasst und abgebildet werden, wenn diese Kante 11 in der Abbildungsebene 22 des Aufnahmeelements 20 liegt.
Das Objekt 10 liegt in der Darstellung der 2 noch nicht in der Abbildungsebene 42, welche über das reflektierende Element 40 vorgegeben ist. Demzufolge bildet die reflektierende Fläche 43 einen Bereich vor dem Objekt 10 ab.
3 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 nach 2. Allerdings ist das reflektierende Element 40 weiter entlang der optischen Achse 21 verschoben, so dass sich ein vorderer Bereich des Objektes 10, umfassend die Kanten 11 und einen Bereich 12 der Oberfläche des Objektes 10, in der Abbildungsebene 42 des reflektierenden Elements 40 befindet. Somit können dieser Bereich 12 sowie die Objektkanten 11 durch das abbildende optische Element 20 zeitglich mit der ersten Ansicht abgebildet werden. Auf diese Weise kann beispielsweise auch ein auf der Oberfläche 12 liegender Gegenstand zeitgleich bildlich dargestellt werden, und etwa der Abstand zu der vorderen Kante 11 des Objekts exakt gemessen werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Objekt 10 eine Maske eingezeichnet, welche allein zur Veranschaulichung eine Kalibriereinrichtung 13 umfasst, welche schematisch dargestellt ist und welche längs auf der Maske angeordnet ist, und welche nunmehr teilweise in dem Objektraum des reflektierenden Elements 40 liegt. Anstelle der Kalibriereinrichtung können selbstverständlich auch andere Objekte vorliegen, beispielsweise ein Pellicle (hier nicht dargestellt).
Wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, wird ein Bereich 12 der Oberfläche des Objektes 10 mittels des reflektierenden Elements 40 aus einer zweiten Ansicht des Objektes 10 abgebildet und in den Objektraum des Aufnahmeelements 20 kopiert oder gespiegelt, wobei sich diese zweite Ansicht des Objektes 10 von der ersten Ansicht unterscheidet. Auf diese Weise kann besonders einfach der ersten Ansicht des abbildenden optischen Elements 20 eine zweite Ansicht bzw. Dimension hinzugefügt werden, so dass Bild-Informationen in quasi dreidimensionaler Hinsicht erzeugt werden können.
Die Anordnung der Vorrichtung 1 ermöglicht es damit, neben der yz-Position der Kanten 11 auch die in Richtung der optischen Achse 21 der Kamera liegende x-Position des Substrates 10 zu bestimmen.
Weiterhin kann ein Gegenstand, wie eine Kalibiereinrichtung oder ein Pellicle auf einer Oberseite einer Maske detektiert werden und das Vorhandensein und die Ausrichtung des Pellicle bestimmt werden. Ein Pellicle kann beispielsweise auf einer Maske vorhanden sein oder nicht, es kann auf der Ober- oder Unterseite angeordnet sein und es kann in Längsrichtung parallel zur optischen Achse oder in einer Querlage angeordnet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Detektion eines Pellicle verwendet werden.
Das reflektierende Element 40 ist dabei in der Abbildungsebene 22 des abbildenden optischen Elements 20 angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, im Betrieb bzw. zum Zeitpunkt einer Bildaufnahme sowohl einen bestimmten Bereich des Objektes 10 gemäß der ersten Ansicht als auch zweiten Bereich 12 des Objektes 10 gemäß der zweiten Ansicht, zeitgleich hinreichend scharf aufzunehmen.
Um verschiedene Blickrichtungen auf das Objekt in der ersten und der zweiten Ansicht zu ermöglichen, stehen dabei gemäß der in 2 abgebildeten Ausführungsform die Sichtachse entsprechend der ersten Ansicht des abbildenden optischen Elements 20, mithin die optische Achse 21 des abbildenden optischen Elements 20, und die Sichtachse 41, welche der durch das reflektierende Element 40 vorgegebenen zweiten Ansicht entspricht, in einem Winkel α zueinander. In der in 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung bilden diese beiden Sichtachsen 21 und 41 einen rechten Winkel zueinander, so dass gilt: α = 90°. Hierdurch wird eine zu der ersten Ansicht orthogonal stehende zweite Ansicht ermöglicht, wodurch letztendlich eine Frontansicht und eine Draufsicht auf ein Objekt 10 abgebildet werden kann.
Selbstverständlich sind auch andere Winkel α möglich. Bereits eine leichte Neigung, beispielsweise bei einem Winkel α = 5° oder α = 10° zwischen den beiden Sichtachsen bzw. Ansichten, kann es ermöglichen, eine weitere zweite Ansicht des Objekts zu erzeugen, welche sich von der ersten unterscheidet und zusätzliche Bild-Informationen generiert, die für den Betrieb der Vorrichtung 1 von Interesse sind.
Größere Winkel ab etwa α > 70° können sich als günstig erweisen, um beispielsweise neben einer Frontansicht auf das Objekt auch eine Drauf- oder Seitenansicht zu ermöglichen. Ein Winkel α = 90° ermöglicht, wie im Beispiel gezeigt, eine zweite Ansicht, welche orthogonal zu der ersten Ansicht steht. Noch größere Winkel α ermöglichen es, auch rückwärtige Bereiche des Objektes, beispielsweise auch Hinterschneidungen oder Rückansichten, abzubilden. Als Frontansicht wird dabei die dem abbildenden optischen Element 20 zugewandte Seite eines Objektes 10 bezeichnet.
Um auf einfache Weise verschiedene weitere Ansichten zu erzeugen, ist es in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, den Winkel α variieren zu können, vorzugsweise auch im Betrieb der Vorrichtung 1. In anderen Worten, der Winkel α zwischen den beiden Ansichten kann sich von einer Bildaufnehme zu einer nachfolgenden Bildaufnahme unterscheiden. Dies kann in einfacher Weise manuell erfolgen.
Hierzu bietet es sich zum Beispiel aber auch an, die Aufnahme für das reflektierende Element 40 mit einem kleinen elektrisch betriebenen Stellmotor auszustatten, welcher es erlaubt, im Betrieb den Winkel α entsprechend verändern zu können. Selbstverständlich können auch andere Mechanismen genutzt werden, um den Winkel α im Betrieb der Vorrichtung 1 zu verändern. Selbstverständlich kann diese Einstellung oder Veränderung des Winkels α auch rechnerunterstützt, auch in Verbindung mit einer rechnerunterstützen Bildverarbeitung, oder auch manuell erfolgen.
Eine derartige Ausführungsform ist höchstflexibel, da sie es beispielsweise ermöglicht, mehrere Bilder von unterschiedlichen Orten im Bereich des Objektes oder auch verschiedene Seitenansichten des Objektes aufzunehmen, ohne dass hierzu Bewegungen des abbildenden optischen Elements 20 erforderlich werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, Bewegungen miteinander zu kombinieren, und zum Beispiel den Winkel α bei einer Annäherung zum Beispiel eines Endeffektors an ein aufzunehmendes Substrat zu verändern, um bereits während der Annäherung zusätzliche Informationen zu dem Objekt, der Aufnahme oder der Umgebung zu erhalten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Marke vorgesehen, welche die Positions- oder Lagebestimmung unterstützen kann. Eine Marke kann auch als vorgegebener Referenzpunkt oder Fixpunkt verstanden werden. Eine Marke kann zum Beispiel im Sinne der Erfindung ein bekanntes Teil der Vorrichtung, Maschine, Anlage oder im System umfassen, etwa eine Kante.
4 zeigt schematisch anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 am Beispiel eines Endeffektors 50 mit zwei Gabeln 51. Bei dieser Vorrichtung 1 sind an unterschiedlichen Orten angeordnete Marken M1 61, M2 62 und M3 63 zu sehen. Diese Marken sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel allein zur Verdeutlichung der unterschiedlichen
Anordnungsmöglichkeiten abgebildet, d.h. in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 kann auch allein eine einzige Marke M1, M2 oder M3 ausreichen.
Die Marken M1, M2 oder M3 können, wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, grundsätzlich an verschiedenen Orten auf oder an dem Objekt 10, auf oder an der Vorrichtung 1, an feststehenden oder beweglichen Objekten, Bauteilen oder Komponenten der Vorrichtung 1, oder beispielsweise auch an Teilen des Endeffektors 50 vorgesehen sein. Diese Marken M1, M2 oder M3 können im Betrieb der Vorrichtung 1 für eine Erkennung von relativen oder absoluten Positionen verwendet werden. Sie sind daher, wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, derart angeordnet, dass sie im Betrieb bzw. bei einer Bildaufnahme im Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 liegen.
Es versteht sich, dass die Marken nur dann im Zuge einer Bildanalyse verwendet werden können, wenn sie zumindest bei einer Bildaufnahme mit aufgenommen werden und demzufolge in dem Objektraum bzw. der Abbildungsebene liegen.
Wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, ist eine Marke M1 61 direkt auf der Gabel 51 des Endeffektors 50 angeordnet. Dadurch kann die Erkennung des relativen Abstandes beispielsweise visuell, oder auch die manuelle Ermittlung am Display, oder eine allein rechnerunterstützte Bildverarbeitung vereinfacht werden. Es ist auch möglich, die Marke M1 an einem anderen Ort des Endeffektors 50 anzubringen, welcher nicht der Gabel 51 zugeordnet ist. Mithin wird diese Marke M1 zusammen mit dem Endeffektor 50 bewegt.
In Ergänzung oder alternativ ist eine Marke M2 62 vorgesehen, welche an einer Referenzposition in einer Abbildungsebene 22, 42 angeordnet ist. Wenn diese Marke M2 62 beispielsweise an einem feststehenden Teil innerhalb der Vorrichtung 1 befestigt ist, erlaubt dieses die Bestimmung der absoluten Position des Endeffektors 50 in der Vorrichtung 1. Bei Bewegung des Endeffektors 50 wird diese Marke M2 demnach nicht mit bewegt.
In Ergänzung oder alternativ ist eine Marke M3 63 vorgesehen, welche an dem Objekt 10 angeordnet ist. Damit kann ebenso der relative Abstand des Endeffektors 50 in Relation zu dem Objekt 10 entlang der optischen Achse 21 des Aufnahmeelements bestimmt werden, sobald sich die Marke M3 in der Abbildungsebene befindet.
Damit kann auch die relative xy-Position des Endeffektors in Bezug auf das Objekt 10 bestimmt werden.
Das zumindest eine reflektierende Element 40 kann dauerhaft fest oder auch lösbar an der Vorrichtung 1 angeordnet sein, beispielsweise an einem Roboter oder an einem Endeffektor 50 eines Roboters. Hierzu kann eine entsprechende Halterung vorgesehen sein, welche das reflektierende Element 40 haltert und mit der Vorrichtung 1, dem Roboter oder dem Endeffektor 50 befestigt ist, zum Beispiel mittels Schrauben. Das reflektierende Element 40 wird bei dieser Ausführungsform gemeinsam mit dem Endeffektor mitbewegt.
Es kann aber auch fest oder lösbar in der Umgebung der Vorrichtung, also zum Beispiel an der Maschine, der Anlage oder im System, befestigt sein. In diesem Fall wird das reflektierende Element 40 bei einer Bewegung des Endeffektors nicht mitbewegt.
Es ist auch möglich, mehr als ein reflektierendes Element 40 vorzusehen. In diesem Fall können diese auch an verschiedenen Stellen im System angeordnet sein. Damit kann zum Beispiel die Position des Objektes über das abbildende optische Element am Endeffektor bestimmt werden.
5 zeigt dazu exemplarisch anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit zwei verschiedenen
Anordnungsmöglichkeiten des reflektierenden Elements 40. So ist in der Abbildung mit dem Bezugszeichen 43 eine zweite Position für das reflektierende Element 40 gezeigt. Damit kann der Abstand des Objektes 10 über das abbildende optische Element 20, welches in dem Ausführungsbeispiel an dem Endeffektor 50 angeordnet ist, bestimmt werden.
Dazu kann auch beispielsweise die Marke M3 63 genutzt werden, wenn sie sich in der xy-Ebene befindet. Weiterhin kann als Referenzmarke auch eine Marke M2 62 genutzt werden, die an einer anderen Stelle im System angebracht ist. Weiterhin kann auch eine Marke M1 61 auf der Gabel 51 des Endeffektors 50 oder an anderer Stelle des Endeffektors 50 angebracht sein.
6 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer weiteren Anordnungsmöglichkeit des abbildenden optischen Elements 20.
Das zumindest eine abbildende optische Element 20 kann dauerhaft fest oder auch lösbar an der Vorrichtung 1 angeordnet sein, beispielsweise an einem Roboter oder an einem beweglichen Endeffektor 50 eines Roboters, wie in 5 gezeigt. Mithin wird bei dieser Anordnung das abbildende optische Element 20 bei einer Bewegung des Endeffektors oder des Roboters mit bewegt, so dass beispielsweise der Endeffektor stets im Objektraum verbleibt.
Es ist aber auch möglich, das zumindest eine abbildende optische Element 20, wie in der 6 gezeigt, in der Umgebung der Vorrichtung 1, also etwa an der Maschine, der Anlage oder im System, fest oder lösbar anzuordnen. Bei dieser Anordnung wird das abbildende optische Element 20 nicht mitbewegt, wenn der Endeffektor oder der Roboter bewegt werden.
Die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten können auch, wie schematisch anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels, wie in 7 gezeigt, miteinander kombiniert werden. Sofern im Rahmen der Erfindung von einem Bild gesprochen wird, welches durch das abbildende optische Element aufgenommen wird, so ist davon selbstverständlich unbenommen, dass durch die Vorrichtung eine Vielzahl solcher Bilder, auch in kurzer zeitlicher Folge, aufgenommen werden. So kann beispielsweise auch ein Video mittels einer Videokamera aufgenommen werden.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wobei ein reflektierendes Element 40 angeordnet ist, um den Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 zu verändern.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 vergrößert werden.
Der Objektraum wird unter anderem durch Faktoren wie die verwendete Optik, die Größe des Bildaufnahmesensors und dem Abstand der Abbildungsebene von dem abbildenden optischen Element 20 bestimmt.
Je nach Ausführung kann es dabei vorkommen, dass ohne weitere Maßnahmen der Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 nicht alle Bereiche abdeckt, welche betrachtet werden sollen. Es ist dann möglich, weitere abbildende optische Elements 20 einzusetzen, oder alternativ oder ergänzend das abbildende optische Element 20 durch einen geeigneten Mechanismus zu bewegen. Eine nochmals weitere Möglichkeit besteht darin, beispielsweise wenn das abbildende optische Element 20 auf einem Endeffektor 50 befestigt ist, dieses mittels des durch den Roboter bewegten Endeffektor 50 zu bewegen, und mit dem abbildenden optischen Element 20 Bilder aus verschiedenen Ansichten oder Positionen heraus aufzunehmen.
Erfindungsgemäß kann es aber auch möglich, hierzu ein reflektierendes Element 40 zu verwenden, wobei wiederum im Bild des abbildenden optischen Elements 20 durch das reflektierende Element 40 ein weiteres Teilbild erzeugt wird, welches eine weitere Abbildungsebene 42 aufweist, und welche außerhalb oder überlappend mit der Abbildungsebene 22 des abbildenden optischen Elements 20 liegt. Hierdurch kann auf einfache Weise der Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 durch ein Teilbild erweitert werden, und es können auch Bereiche durch das Teilbild erfasst werden, welche nicht in der Abbildungsebene 22 liegen. Dieses Prinzip wird durch die 8 veranschaulicht, welche schematisch eine Anordnung in einer Draufsicht darstellt, wie die Abbildungsebene 22 des abbildenden optischen Elements 20 eine Ecke 14 eines Objektes 10 erfassen kann, nicht jedoch eine Ecke 15 dieses Objektes 10. Durch das reflektierende Element 40 wird jedoch eine weitere Abbildungsebene 42 erzeugt, welche als Teilbild im Bild der Abbildungsebene 22 die Ecke 15 abbildet.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den gesamten Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 durch ein reflektierendes Element 40 in der entsprechenden Form und Größe umzulenken, so dass quasi anstelle der ersten Abbildungsebene 22 nur die zweite Abbildungsebene 42 abgebildet wird.
Es ist für den Fachmann erkennbar, dass auch die Merkmale dieser Ausführungsform der Erfindung mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können.
9 zeigt schematisch in einer Schrägansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einem zusätzlichen weiteren reflektierenden Element 30.
Wie in der Anordnung der 9 ersichtlich, kann es auch günstig sein, nur die Position oder Lage der zusätzlichen optischen Achse bzw. der weiteren Ansicht zu verändern, unabhängig von deren Ausrichtung zu der optischen Achse des abbildenden optischen Elements. Auf diese Weise können beispielsweise Bereiche eines Objektes 10 in die Abbildungsebene 22 des abbildenden optischen Elements abgebildet werden, welche ansonsten nicht sichtbar sind. Die Ausführungsform der 9 zeigt rein exemplarisch, wie durch ein erstes reflektierendes Element 40, im Beispiel ein erster Spiegel, ein zusätzlicher Objektraum mit einer zweiten Abbildungsebene 42 und durch ein zweites reflektierendes Element 30, im Beispiel ein zweiter Spiegel, ein nochmals weiterer Objektraum mit einer nochmals weiteren Abbildungsebene 32 abgebildet werden kann. Dabei werden die Abbildungsebenen 42 und 32 in der Abbildungsebene 22 des abbildenden optischen Elements 20 zusammengeführt.
Dadurch besteht in der gezeigten Anordnung die Möglichkeit, auch Bereiche, welche unterhalb des Objektes 10 liegen und somit eventuell durch das Objekt 10 verdeckt werden können, in Blickrichtung der durch den zweiten Spiegel erzeugten optischen Achse 31 zu betrachten.
In der dargestellten Ausführungsform stehen die relevanten optischen Achsen 21, 31 und 41 parallel oder orthogonal zueinander. Selbstverständlich können aber auch sämtliche oder ein Teil der optischen Achsen 21, 31 und 41 auch andere Winkel zueinander aufweisen.
Durch das zumindest eine reflektierende Element 40 im Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 wird ein Teil des Objektraumes abgedeckt, welches durch das reflektierende Element 40 umgelenkt wird. 10 zeigt schematisch in einer Schrägansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 2, wobei dieser abgedeckte Bereich durch die mit dem Bezugszeichen 23 versehene Fläche gekennzeichnet ist.
Dadurch sind die Bereiche im Objektraum direkt hinter diesem abgedeckten Bereich 23 für das abbildende optische Element 20 nicht sichtbar. Es kann daher vorteilhaft sein, reflektierende Elemente 40 zu verwenden, welche teilweise lichtdurchlässig sind, beispielsweise halbdurchlässige Spiegel, wodurch auch diese abgedeckten Bereiche 23 dann sichtbar gemacht werden können.
Die verschiedenen Abbildungsebenen 22, 32 und 42 können einen unterschiedlichen Abstand zu dem abbildenden optischen Element 20 aufweisen. Diesen Zusammenhang zeigt 11, welche ebenfalls schematisch in einer Schrägansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 2 zeigt. Zusätzlich sind in dieser Darstellung die verschiedenen Abstände am Beispiel der mit den Bezugszeichen 24 und 25 gekennzeichneten gestrichelten und strichpunktierten Linien dargestellt.
Dies kann bei einem gegebenen Betrachtungsabstand bzw. einer gegebenen Schärfentiefe des abbildenden optischen Elements 20 dazu führen, dass die verschiedenen Abbildungsebenen zumindest nicht alle gleichermaßen scharf abgebildet werden können. In der Darstellung ist etwa der Betrachtungsabstand 24 kleiner als der durch das reflektierende Element 40 erzeugte Betrachtungsabstand 25.
Beispielhaft kann es daher vorkommen, dass durch das abbildende optische Element 20 aufgenommene Bild bei Betrachtungsabstand 24 scharf ist, aber bei Betrachtungsabstand 25 nicht mehr. Erfindungsgemäß kann dieses ausgeglichen werden, indem das reflektierende Element 40 mit optischen Einrichtungen wie zum Beispiel optischen Linsen, Optiken oder Objektiven ergänzt wird, welche geeignet sind, die Bildschärfe in der Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements 20 wieder herzustellen.
Mittels der mit dem reflektierenden Element 40 erzeugten zweiten Sichtachse 41 oder weiteren Abbildungsebene 42 können auch räumliche Referenzen erzeugt werden, welche eine räumliche Positionsbestimmung oder räumliche relative Positionsbestimmung möglich macht. 12 zeigt schematisch in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel zur Verdeutlichung einer Positionsbestimmung.
In dem Ausführungsbeispiel soll beispielsweise der Abstand in Raumrichtung z, zrel, zwischen einer Kante 11 und einem abbildenden optischen Element 20 bestimmt werden, indem die Kante 11 des Objektes 10 im Bild abgebildet wird, und die Höhe a der Kante 11 im Bild zur Bestimmung des Abstandes zrel ausgewertet wird.
Wenn jedoch das abbildende optische Element 20 verschiedene Positionen, beispielsweise mit dem Bezugszeichen x1 und x2 in der Darstellung gekennzeichnet, einnimmt, wird die Kante 11 durch den Strahlengang sl an verschiedenen Stellen a1 und a2 abgebildet, weil die Entfernung d jeweils unterschiedlich ist, wie in der Darstellung mit den Bezugszeichen dx1 und dx2 gekennzeichnet. Dieses macht die Bestimmung des Abstandes zrel ohne zusätzliche Informationen, beispielsweise über die Entfernung d, unmöglich. In der Darstellung ist mit dem Bezugszeichen 70 das Bild des abbildenden optischen Elements 20 bei der Position x1 und mit dem Bezugszeichen 71 das Bild des abbildenden optischen Elements 20 bei der Position x2 gezeigt. Das Bezugszeichen 18 zeigt die feste Position in Raumrichtung x des Objektes auf einer Referenzebene in Raumrichtung z, welche mit dem Bezugszeichen 72 gekennzeichnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher eine Marke 60 verwendet, welche in der Abbildungsebene 42 des reflektierenden Elements 40 liegt.
Es kann weiterhin das abbildende optische Element 20 in Raumrichtung x bewegt werden, in welcher die Marke 60 in der Abbildungsebene 42 liegt. Diese Marke 60 hat einen bekannten Abstand ds zum Objekt 10, wodurch der Abstand d des abbildenden optischen Elements 20 von der Kante 11 ermittelt werden kann. Somit wird eine Bestimmung des relativen Abstandes zrel möglich.
Die Kante 11 des Objektes 10 wird jeweils durch den Strahlengang sl abgebildet und ist in den Bildern 70, 71 in einer bestimmten Höhe a ersichtlich, welche jedoch von der Position in Raumrichtung x des abbildenden optischen Elements 20 abhängig ist.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es notwendig sein, das Objekt 10 oder die Umgebung des Objektes 10, welches in einem Bild abgebildet werden soll, zu beleuchten. Dazu können Lichtquellen verwendet werden, welche in der Nähe des abbildenden optischen Element 20 oder auch in einer gewissen Entfernung dazu installiert sind. Oft verfügen solche Lichtquellen bereits über einen Reflektor, welcher den Strahlengang der Lichtquelle oder einen Teil davon in eine bestimmte Richtung ausrichten kann.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, das abzubildende Objekt aus zumindest einer Richtung zu beleuchten, welche nicht die Richtung des Strahlenganges der Lichtquelle ist. Auch dazu kann erfindungsgemäß das reflektierende Element 40 verwendet werden, wie anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in 13 gezeigt.
13 zeigt schematisch in einer Schrägansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer Lichtquelle 80, wobei das reflektierende Element 40 eingesetzt wird, um Lichtstrahlen umzulenken. Mit dem Bezugszeichen 81 sind dabei allein zur Veranschaulichung Lichtstrahlen abgebildet, welche nicht durch das reflektierende Element 40 umgelenkt werden. Mit dem Bezugszeichen 82 sind Lichtstrahlen abgebildet, welche durch das reflektierende Element 40 umgelenkt werden, so dass sie in einer zweiten Richtung auf das Objekt 10 auftreffen, welche sich von der Hauptrichtung der Lichtstrahlung der Lichtquelle 80 unterscheidet. Das reflektierende Element 40 ist also zumindest teilweise im Strahlengang der Lichtquelle 80 angeordnet.
Erfindungsgemäß können selbstverständlich die weiter oben genannten Ausführungsformen betreffend die Anordnung des reflektierenden Elements 40 und/oder das abbildende optische Element 20 mit der hier diskutierten Ausführungsform kombiniert werden. Das reflektierende Element 40 kann dabei fest im System installiert sein, oder beweglich sein, beispielsweise auf dem Arm eines Roboters, oder auf einem Endeffektor 50. Es ist auch vorgesehen, das reflektierende Element 40 selbst beweglich auszubilden, so dass beispielsweise durch Kippen des reflektierenden Elements 40 relativ zu der Richtung, aus der Licht der Lichtquelle 80 kommt, auch verschiedene Bereiche oder Seiten des Objektes beleuchtet werden können.
In einer nochmaligen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, auch das reflektierende Element 40 zur Umlenkung der Beleuchtungsrichtung mit weiteren optischen Eigenschaften auszustatten, beispielsweise Krümmungen, oder Optiken, welche den Strahlengang der Beleuchtung ändern können, beispielswiese um ihn weiter aufzuweiten, oder um ihn zu fokussieren, oder um mit einem reflektierenden Element 40 mehr als eine umgelenkte Richtung des Strahlenganges der Lichtquelle 80 zu erzeugen.
Eine nochmalige Weiterbildung der Erfindung ist in den 14 bis 16 gezeigt.
14 zeigt dazu schematisch in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2, welche ohne reflektierendes Element 40 dargestellt ist. Im Beispiel handelt es sich bei der Vorrichtung 2 um den Teil einer Maschine der Halbleiterindustrie, umfassend einen Roboter mit einem beweglichen Endeffektor 50 und daran angeordneten Gabeln 51. Selbstverständlich ist es auch bei diesen Ausführungsformen möglich, ein reflektierendes Element 40 wie vorstehend erläutert einzusetzen.
Das zugrundeliegende Grundprinzip dieser Ausführungsform der Erfindung beruht auf einer Kombination von:

(a) einer winkligen Ausrichtung der optischen Achse 21 des abbildenden optischen Elements zur Raum-Rotationsachse z;
(b) einer winkligen Ausrichtung des abbildenden optischen Elements zur Raum-Rotationsachse y;
(c) einem Versatz der optischen Achse 21 des abbildenden optischen Elements zu einer durch die Raumrichtungen x und y aufgespannten Ebene des Objektes 10 und/oder der Gabeln 51 und/oder des Endeffektors 50.

Auf diese Weise ist es möglich, wie in dem Ausführungsbeispiel der 14 gezeigt, mit nur einem abbildenden optischen Element 20 beispielsweise einen Spalt zwischen einem Substrat, von Gabeln und/oder einem Endeffektor abzubilden und zu analysieren, wobei die relative Position der Gabeln in sämtlichen Freiheitsgraden x, y, z sowie Winkel der Gabeln des Endeffektors zueinander bestimmt werden können.
In der 14 abgebildet sind rein exemplarisch zwei Auflagen 91, 92, beispielsweise für ein Objekt 10, etwa ein Substrat im System, z.B. eine Auflage in einer Bearbeitungsstation, oder eine Auflage an einer anderen Stelle im System, oder eine Auflage in einer Kassette oder einem Behälter.
Der Abstand der Gabeln 51, 52 des Endeffektors 50 ist mit dg angegeben, und mit den Bezugszeichen 51a und 52a sind die Enden der Gabeln 51, 52 des Endeffektors 50 bezeichnet. Diese liegen in Raumrichtung y voneinander beabstandet.
Dieser Abstand dg kann, wenn der geometrische Bezug hinsichtlich der Lage und der Position des abbildenden optischen Elements 20 zu dem Endeffektor 50 und/oder den Gabeln 51, 52 und/oder deren Enden 51a, 52a bekannt ist, in der dargestellten Anordnung aus dem Bild abbildenden optischen Elements 20 bestimmt werden.
Mit den Bezugszeichen sp1 und sp2 sind diese Spalten, also Zwischen- oder Freiräume zwischen der Auflage 91, 92 und der Gabel 51, 52 bezeichnet. Entlang der mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichneten gestrichelten Linie, welche rein beispielhaft einen mit dem abbildenden optischen Element 20 abbildbaren Lichtstrahl in einer durch die Raumrichtungen x und y aufgespannten Ebene darstellt, wird der Spalt sp2 in der xy-Ebene annährend parallel zur Gabel 52 des Endeffektors 50 und/oder der Auflage 92 durch das abbildende optische Elements 20 gesehen. Auf diese Weise kann bei Annäherung des Endeffektors 50 an die Aufnahme 92 mit sehr hoher Genauigkeit der Spalt sp2 überwacht und kontrolliert werden, um eine Kollision zu vermeiden. In der 14 ist zur Veranschaulichung ein Winkel β zwischen dem Lichtstrahl 26 und einer Kante des Greifers 52 eingezeichnet. Im vorliegenden Beispiel beträgt dieser Winkel β etwa 0,5°. Allgemein ist es günstig, wenn der Winkel β zwischen dem zumindest einem Lichtstrahl 26 und der Gabel 52 und/oder Auflage 92 nicht mehr als +/-10°, bevorzugt nicht mehr als +/- 5° und besonders bevorzugt nicht mehr als +/- 2° beträgt.
Mit von der Erfindung umfasst sein kann demzufolge auch eine Vorrichtung zum Abbilden eines Objektes, vorzugsweise zum zeitgleichen Abbilden, vorzugsweise in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten, umfassend zumindest ein abbildendes optisches Element, wobei zumindest ein mit dem abbildenden optischen Element abbildbarer Lichtstrahl in einer durch die Raumrichtungen x und y aufgespannten Ebene parallel oder annähernd parallel zu zumindest einer Gabel und/oder zu zumindest einer Auflage verläuft, und wobei ein Winkel β zwischen diesem zumindest einem Lichtstrahl und der Gabel und/oder Auflage nicht mehr als +/- 10°, bevorzugt nicht mehr als +/- 5° und besonders bevorzugt nicht mehr als +/- 2° beträgt.
Das abbildende optische Element 20 ist demnach winklig in Bezug auf die z-Achse und/oder in Bezug auf die y-Achse, so dass die Linie 26 zwischen der Aufnahme 92 und der Gabel 52 sichtbar ist. Dabei ist das abbildende optische Element 20 vorzugsweise fest, wie im abgebildeten Beispiel, mit dem Endeffektor 50 verbunden.
Mittels bekannter Abmessungen der Auflagen 91, 92 können auf diese Weise die Spaltmaße sp1, sp2 bestimmt werden.
Dies ist besonders günstig, wenn etwa die exakte Ausrichtung eines Endeffektors 50 bzw. von Gabeln 51, 52 während der Aufnahme eines Substrates aus einer Aufnahme zu jedem Zeitpunkt der Bewegung des Endeffektors zu berücksichtigen ist, um etwaigen Beschädigungen entgegenzuwirken. Da auch die Auflagen in ähnlicher Weise im Objektraum des abbildenden optischen Elements 20 liegen können, können die Positionen der Aufnahmen 91, 92 zueinander und zum Aufnahmeelement und/oder zum Endeffektor 50 bestimmt werden.
15 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 2 aus 14. Mit dem Bezugszeichen 73 ist eine Ebene des Endeffektors und/oder des Objektes 10, im Beispiel nicht dargestellt) und/oder der Gabeln bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen do ist der Versatz in Raumrichtung z zur Ebene 73 angegeben.
Das abbildende optische Element 20 ist winklig ausgerichtet in Bezug auf die Raum-Rotationsachse y und/oder auf die Raum- Rotationsachse z. In dem Ausführungsbeispiel ist das abbildende optische Element 20 verbunden mit dem Endeffektor 50, und mit Versatz in Raumrichtung z zur Ebene 73 angeordnet.
Das abbildende optische Element 20 kann alternativ auch derart ausgerichtet sein, dass ohne eine winklige Drehung um die Z-Achse der Spalt sp1, die Gabeln 51, 52 und die Auflagen 91, 92 abgebildet werden, indem die optische Achse zumindest annährend in der Linie des Spaltes liegt. Der Nachteil einer solchen Anordnung ist jedoch, dass dadurch das Bildfeld der Kamera größer gestaltet sein muss, und dadurch ein nicht oder nicht zwangsläufig benötigter Bereich des Bildfeldes entsteht.
16 zeigt hierzu schematisch in einer Draufsicht die weitere erfindungsgemäße Vorrichtung aus 14 mit geänderter Anordnung des abbildenden optischen Elements. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 22a den benötigten Bereich in der Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements 20, und das Bezugszeichen 22b den nicht benötigten Bereich in der Abbildungsebene.
Um dieselbe Auflösung der Abbildungseben oder des Bildfeldes zu erreichen und damit dieselbe Genauigkeit der Bestimmung von Positionen oder Abständen wie in der winkligen Ausrichtung, ist eine deutlich größere Pixelauflösung der Kamera erforderlich.
Vorliegend wird angenommen, dass abbildende optische Elemente 20, welche im zweidimensionalen Bereich arbeiten, die geforderte hohe Leistungsfähigkeit zur Verfügung stellen können, beispielsweise eine hohe Auflösung, beispielsweise 1920 x 1080 Pixel, oder beispielsweise 1280 x 720 Pixel wie etwa bei der Vorrichtung 1, und kurzen Bildaufnahmezeiten beziehungsweise hohen Frame-Raten, beispielsweise 60 fps, und dass die Vorrichtung mit nur einem abbildenden optischen Element auskommen kann.
Andere derzeit verfügbare Bildaufnahmetechnologien, welche auch eine dreidimensionale Bildaufnahme ermöglichen, beispielsweise Stereo-Kameras, Lichtfeldkameras oder TOF-Kameras, welche für jeden Bildpunkt die Laufzeit des Lichtes bis zum Auftreffen auf dem Bildsensor messen und aus der Laufzeit eine Information über die Entfernung des Bildpunktes auf dem Objekt berechnen, sind zum derzeitigen Zeitpunkt zumindest in einem der oben genannten Aspekte den im zweidimensionalen Bereich arbeitenden abbildenden optischen Elementen unterlegen.
Unbesehen davon kann durch Weiterentwicklungen dieser Bildaufnahmetechnologien es günstig werden, auch dreidimensionale Bildinformationen zu erhalten, und für die Vorrichtung derartige Bildaufnahmetechnologien einzusetzen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt jedoch sind die Nachteile überwiegend, wie geringe Auflösung, etwa bei TOF-Kameras, Baugröße und Kosten durch Verwendung von zwei Kameras anstelle von einer Kamera im Fall von Stereo-Kameras.
Unbesehen davon ist es möglich und auch vorgesehen, abbildende optische Elemente 20, welche diesen Bildaufnahmetechnologien entsprechen, für die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, 2 einzusetzen und zu verwenden, insbesondere, wenn die oben genannten Nachteile durch technologische Weiterentwicklungen überwunden werden können.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel bei Verwendung eines derartigen, im dreidimensionalen Bereich arbeitenden abbildenden optischen Elements 120 mit einer optischen Achse 121, zeigen die 17 und 18. Diese Ausführungsbeispiele zeigen die Lageerkennung eines Pellicles 111 auf einer Maske 110, wobei die Vorrichtung 3 ein im dreidimensionalen Bereich arbeitendes optisches Element 120 mit einer optischen Achse 121 umfasst.
In 17 liegt das Pellicle 111 oben auf der Maske 110, ausgerichtet in Richtung der optischen Achse 121 des abbildenden optischen Elements 120. In 18 liegt das Pellicle 111 oben, ausgerichtet quer zur Richtung der optischen Achse 121 des abbildenden optischen Elements 120.
In den zugehörigen Bildern 171, 172 des Elements 120 ist der Abstand der Objekte 91, 92, 110 und 111 zum Element 120 in Raumrichtung x im Beispiel anhand von verschiedenen Graustufen ersichtlich. Im Beispiel ist auch eine Skala angegeben, an welcher der Abstand bestimmt werden kann.
In diesem Beispiel können die Objekte Pellicle 111, Maske 110 und Auflagen 91, 92 in ihrer yz-Position im Bild 171, 172 des Elements 120 erkannt werden, und in ihrem Abstand x zu dem abbildenden optischen Element 120 über die Graustufen, welche beispielhaft als Skala dargestellt sind.
In dem Ausführungsbeispiel ist das abbildende optische Element 120 auf dem Endeffektor 50 montiert, und es kann erkannt werden:

• ob sich ein Pellicle 111 oben längs (17) oder oben quer (18) auf der Maske 110 befindet
• in welcher yz-Position in Bezug auf den Endeffektor 50 sich die Maske 110, Auflagen 91, 92 und Pellicle 111 befinden,
• in welcher x-Position in Bezug auf den Endeffektor 50 sich die Maske 110, Auflagen 91, 92 und Pellicle 111 befinden.

Durch die Verwendung von im dreidimensionalen Bereich arbeitenden abbildenden optischen Elementen lassen sich auf diese Weise zusätzliche Bild-Informationen erhalten, die vorteilhaft für die Analyse verwendet werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3648150 A1 [0006, 0108]
EP 3648152 A1 [0006, 0108]
DE 102020112146 [0007, 0110]
DE 102020112149 [0007, 0112]

Claims

Vorrichtung zum zeitgleichen Abbilden eines Objektes in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten, umfassend zumindest ein abbildendes optisches Element und zumindest ein reflektierendes Element, wobei das reflektierende Element zumindest teilweise im Objektraum des abbildenden optischen Elements angeordnet ist, wobei die optische Achse des abbildenden optischen Elements der ersten Ansicht des Objektes zugeordnet ist, und wobei das reflektierende Element im Betrieb eine zweite Ansicht des Objektes abbilden kann, welche sich von der ersten Ansicht unterscheidet.
Vorrichtung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb, bei der Verwendung der Vorrichtung oder bei der Justage die zweite Ansicht zumindest teilweise Bereiche des Objektes abbilden kann, welche nicht im Objektraum des abbildenden optischen Elements liegen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element in der Abbildungsebene des abbildenden optischen Elements liegt und zumindest eine reflektierende Fläche zur Abbildung der zweiten Ansicht des Objektes umfasst, welche vorzugsweise plan ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb und/oder bei der Bildaufnahme zumindest die erste Ansicht und die zweite Ansicht des Objektes durch das abbildende optische Element zeitgleich in einem Bild aufgenommen werden können.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abbildende optische Element und das reflektierende Element derart zueinander angeordnet sind, dass die optische Achse des abbildenden optischen Elements und eine Sichtachse, welche der durch das reflektierende Element vorgegebenen zweiten Ansicht zugeordnet ist, in einem Winkel α zueinander stehen, wobei vorzugsweise gilt: α > 0°, und/oder wobei diese Achsen einen seitlichen Versatz zueinander aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Marke vorgesehen ist, welche bei der Bildaufnahme durch das abbildende optische Element mit abgebildet werden kann, und welche vorzugsweise angeordnet ist auf oder an der Vorrichtung, vorzugsweise auf oder an einem Objekt oder Substrat, auf oder an einem Roboter, auf oder an einem Endeffektor, oder an der Maschine, der Anlage oder dem System.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiteres reflektierendes Element vorgesehen ist, welches im Betrieb zumindest eine dritte Ansicht des Objektes abbilden kann, wobei sich diese dritte Ansicht von den zumindest beiden anderen Ansichten unterscheidet, und wobei vorzugsweise die zumindest dritte Ansicht zumindest teilweise Bereiche des Objektes abbilden kann, welche nicht oder nicht vollständig im Objektraum des abbildenden optischen Elements oder in der zweiten Ansicht liegen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine abbildende optische Element dauerhaft fest oder lösbar angeordnet ist auf oder an der Vorrichtung, vorzugsweise auf oder an einem Roboter, auf oder an einem Endeffektor, oder an der Maschine, der Anlage oder dem System.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine reflektierende Element dauerhaft fest oder lösbar angeordnet ist auf oder an der Vorrichtung, vorzugsweise auf oder an einem Roboter, auf oder an einem Endeffektor, oder an der Maschine, der Anlage oder dem System.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abbildende optische Element ein vorzugsweise zweidimensionales Abbild des Objektes erzeugt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abbildende optische Element eine Kamera, vorzugsweise eine 2D-Kamera, eine Videokamera oder einen Bildsensor umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgenommene Bild des Objektes zur visuellen, manuellen oder automatischen Analyse verwendet wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Anzeigeelement zur Visualisierung des aufgenommenen Bildes für einen Benutzer und/oder eine rechnerunterstütze Bildverarbeitung zur weiteren Analyse des aufgenommenen Bildes.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element eine optische Einrichtung umfasst, welche elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich, reflektieren und/oder umlenken kann, umfassend einen Spiegel, oder ein Prisma oder eine sonstige reflektierende Fläche.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element zumindest bereichsweise semitransparent ausgebildet ist, vorzugsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element zumindest eine weitere optische Einrichtung zum Selektieren der einfallenden elektromagnetischen Strahlung umfasst, insbesondere einen Filter, einen Polarisationsfilter, einen Infrarot-Sperrfilter, UV-Sperrfilter, einen Farbfilter.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element zumindest eine weitere optische Einrichtung zur Beeinflussung der Schärfe umfasst, vorzugsweise eine Linse, eine Optik oder ein Objektiv.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Beleuchtungseinrichtung, welche eingerichtet ist zur Beleuchtung des Objektes aus einer ersten Richtung.
Vorrichtung nach vorstehendem Anspruch, wobei zumindest ein reflektierendes Element zumindest teilweise im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist und derart ausgerichtet, dass zumindest ein Teil des Lichtes der Beleuchtungseinrichtung umgelenkt und aus zumindest einer zweiten Richtung auf das Objekt gerichtet.
Vorrichtung zum Abbilden eines Objektes, vorzugsweise in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zumindest ein abbildendes optisches Element, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mit dem abbildenden optischen Element abbildbarer Lichtstrahl in einer durch die Raumrichtungen x und y aufgespannten Ebene parallel oder annähernd parallel zu zumindest einer Gabel und/oder zu zumindest einer Auflage verläuft, und wobei ein Winkel β zwischen diesem zumindest einem Lichtstrahl und der Gabel und/oder Auflage nicht mehr als +/- 10°, bevorzugt nicht mehr als +/- 5° und besonders bevorzugt nicht mehr als +/- 2° beträgt.
Verfahren zum zeitgleichen Abbilden eines Objektes in zumindest zwei unterschiedlichen Ansichten, umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Maschine, Anlage oder System, vorzugsweise für eine Verwendung in der Halbleiterindustrie, umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-20.
Maschine, Anlage oder System nach vorstehendem Anspruch, wobei die mit der Vorrichtung aufgenommenen Bilder verwendet werden können zum Teach-In, zur Justage, zur Steuerung und/oder zu Kontrolle der Anlage, des Systems oder der Maschine der Halbleiterindustrie, und/oder zur Steuerung, Justierung, zum Teach-in, zur Kontrolle eines Roboters.