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Mikroskop mit höhenverstellbarem Objekttisch
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Die Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einer mindestens eine Verstelleinrichtung
aufweisenden Antriebseinrichtung zur groben und/oder feinen Höhenverstellung eines
Objekttisches in Bezug zu einem Mikroskopobjektiv, wobei der Objekttisch an dem
eine Grundplatte aufweisenden Stativ des Mikroskops in einer Führungseinrichtung
verschiebbar gelagert ist.
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Bei einem derartigen Mikroskop handelt es sich um ein aufrechtes Mikroskop,
bei dem der Objekttisch in einer vertikal angeordneten Führungseinrichtung verschiebbar
gelagert ist. Zur Höhenverstellung des Objekttisches wird eine Verstelleinrichtung
verwendet, mit der eine schnelle Grob- und/oder langsame Feineinstellung des Objekttisches
in Bezug zum Mikroskopobjektiv möglich ist. Ublicherweise ist mit einer derartigen
Verstelleinrichtung eine kombinierte Grob- und Feineinstellung der Höhe des Objekttisches
möglich. Eine solche Verstelleinrichtung weist zwei Triebe auf, die koaxial angeordnet
sein können.
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Bei einem bekannten Mikroskop der eingangs genannten Art ist die Verstelleinrichtung
auf der dem Mikroskopobjektiv abgewandten Seite hinter der für den Objekttisch vorgesehenen
Führungseinrichtung am Vertikalteil
des Mikroskopstativs angeordnet.
Bei der genannten Führungseinrichtung kann es sich um Kugelführungen, Rollenführungen
o.dgl. handeln.
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Insbesondere bei Mikroskopen, die in der Halbleiterindustrie zur Anwendung
gelangen, besteht die Forderung nach immer größer werdenden Objekttischen, um Wafer
der Abmessungen 4 x 4 Zoll (= 100 mm x 100 mm) oder 6 x 6 Zoll (= 150 mm x 150 mm)
bzw. 8 x 8 Zoll (= 200 mm x 200 mm) am Mikroskopobjektiv vorbeibewegen zu können.
Derartig große Objekttische, die beispielsweise mit Hilfe von Motoren verstellt
werden, weisen ein erhebliches Gewicht auf. Desgleichen wird von den Anwendern eine
immer stärker werdende Vergrößerung des Mikroskops verlangt. Auch werden die Anforderungen
an die Vibrationsfreiheit und Stabilität immer höher.
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Bei Mikroskopen der eingangs beschriebenen Art weist die Führungseinrichtung
für den Objekttisch vom Mikroskopobjektiv einen relativ großen Abstand auf, so daß
der in der Führungseinrichtung verschiebbar gelagerte Objekttisch eine relativ große
Weite auskragt, wodurch Schwingungen des Objekttisches und Instabilitäten in der
Führungseinrichtung des Mikroskops kaum zu vermeiden sind.
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Um die zuletzt genannten Mängel zu beseitigen, wurde auch bereits
ein Mikroskop der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei welchem die Führungseinrichtung
näher an das Mikroskopobjektiv vorverlegt, d.h. bei dem der Abstand zwischen dem
Mikroskopobjektiv und der Führungseinrichtung verkleinert worden ist. Bei einem
derartig ausgebildeten Mikroskop überdeckt der Objekttisch die Führungseinrichtung
zu einem wesentlichen Teil. Dieser Teil ist jedoch dadurch begrenzt, daß die
durch
das Mikroskopobjektiv hindurchverlaufende optische Achse wegen der Möglichkeit einer
Durchlichtbeleuchtung die Führungseinrichtung überdeckt, ist die Gesamtlänge der
Führungseinrichtung, die sich zwischen der Grundplatte des Mikroskopstativs und
der Unterseite des Objekttisches erstreckt, abmessungsmäßig begrenzt. Dadurch können
Schwingungen des Objekttisches und Instabilitäten in der Führungseinrichtung bei
einer solchen Ausbildung eines Mikroskops der gattungsgemäßen Art nicht sicher vermieden
werden. Um solche Schwingungen und Instabilitäten bei einem Mikroskop der zuletzt
genannten Art zu vermeiden, wäre es erforderlich, die Führungseinrichtung genauso
lang auszubilden, wie bei einem Mikroskop der zuerst genannten Art. Eine derartige
Ausbildung des Mikroskops scheitert jedoch an dem Erfordernis einer guten Bedienbarkeit
bzw. an der zu hohen, nicht akzeptablen Einblickhöhe des Mikroskops.
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Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Mikroskop der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen vergleichsweise großen
und schweren Objekttisch aufweisen kann, und bei dem Schwingungen des Objekttisches
und Instabilitäten der Führungseinrichtung für den Objekttisch sicher vermieden
werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebseinrichtung
auf der dem Mikroskopobjektiv zugewandten Seite der Führungseinrichtung zwischen
der Grundplatte und dem Objekttisch angeordnet ist. Dabei kann die Antriebseinrichtung
im Bereich zwischen dem Mikroskopobjektiv und der Führungseinrichtung angeordnet
sein.
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Durch eine derartige Anordnung der Antriebs einrichtung zur
Höhenverstellung
ergibt sich der Vorteil, daß der Objekttisch von der Führungseinrichtung nicht frei
kragend wegsteht, was zu Schwingungen des Objekttisches und zu Instabilitäten der
Führungseinrichtung für den Objekttisch führt, sondern daß der Objekttisch in der
Führungseinrichtung verschiebbar gelagert, d.h. geführt ist und außerdem durch die
Antriebseinrichtung unterstützt wird.
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Durch diese Unterstützung des Objekttisches wird der Vorteil erzielt,
daß auch ein vergleichsweise großer und schwerer Objekttisch keine eigengewichtsbedingten
Schwingungen ausführt und daß Instabilitäten der Führungseinrichtung infolge eines
großen und schweren Objekttisches vergleichsweise gut vermieden werden.
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Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Antriebseinrichtung auf der
Seite vor dem Mikroskopobjektiv anzuordnen, die zur der Führungseinrichtung zugewandten
Seite entgegengesetzt ist. Eine solche Ausbildung kann insbesondere bei sehr großen
Objekttischen vorteilhaft sein.
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Bei einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Mikroskops
ist die mindestens eine Verstelleinrichtung der Antriebseinrichtung auf der. dem
Mikroskopobjektiv zugewandten Seite der Führungseinrichtung angeordnet.
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Als zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, die mindestens eine Verstelleinrichtung
der Antriebseinrichtung im Bereich zwischen dem Mikroskopobjektiv und der Führungseinrichtung
anzuordnen. Bei einer derartigen Ausbildung des erfindungsgemäßen Mikroskops ist
also sowohl die Verstelleinrichtung, als auch die Antriebseinrichtung vor der Fübrungseinrichtung
angeordnet und nicht auf der vom Mikroskopobjektiv abgewandten
Seite
hinter der Führungseinrichtung wie bei bekannten Mikroskopen der eingangs beschriebenen
Art. Die Anordnung der mindestens einen Verstelleinrichtung vor der Führungseinrichtung
bzw. im Bereich zwischen dem Mikroskopobjektiv und der Führungseinrichtung weist
den weiteren Vorteil auf, daß die Verstelleinrichtung auch bei Anwendung eines vergleichsweise
große Abmessungen aufweisenden Objekttisches gut zugänglich ist. Auf diese Weise
können die an die Ergonometrie eines derartigen Mikroskops zu stellenden Anforderungen
erfüllt werden. Dem zuletzt genannten Zweck ist es dienlich, wenn die Verstelleinrichtung
der Antriebseinrichtung entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mikroskops
an der Grundplatte des Mikroskopstativs angeordnet ist.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Antriebseinrichtung am
Objekttisch mindestens in der Nähe der Schwerelinie des Objekttisches angreift.
Dadurch wird das Gewicht des Objekttisches von der Antriebseinrichtung optimal aufgenommen,
wodurch Instabilitäten der Führungseinrichtung des Objekttisches vermieden werden.
Zur weiteren Verbesserung der Stabilität des Objekttisches kann die Führungseinrichtung
für den Objekttisch mit einer ausreichenden Länge ausgebildet sein, da der Abstand
zwischen der Führungseinrichtung und der durch das Mikroskopobjektiv hindurchverlaufenden
optischen Achse beim erfindungsgemäßen Mikroskop auf die Abmessungen des Objekttisches
keinen Einfluß hat.
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Um auch Seitenschwingungen des Objekttisches sicher zu vermeiden,
ist bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mikroskops die Antriebseinrichtung
des Objekttisches in Führungsorganen geführt. Durch die Führung der Antriebseinrichtung
in mindestens zwei Führungsorganen ergibt sich eine stabile Lagerung der Antriebseinrichtung,
wobei die Seitenschwingungen durch die Reibung an der Berührungsstelle zwischen
dem
Objekttisch und der Antriebseinrichtung weitgehend verhindert werden.
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Die Antriebseinrichtung kann zur Erweiterung des Bereiches, in welchem
der Objekttisch höhenverstellbar ist, zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbare
Elemente aufweisen, die durch ein Klemmorgan miteinander verbindbar sind. Bei diesen
teleskopartig verschiebbaren Elementen kann es sich beispielsweise um eine rohrförmige
Zahnstange und einen Stift handeln, der in der rohrförmigen Zahnstange teleskopartig
verschiebbar ist. Mit dem Klemmorgan, das beispielsweise als Schraub- oder Einrastglied
ausgebildet sein kann, das sich durch die rohrfömrige Zahnstange zum Stift erstreckt,
ist es möglich, den Bereich, in dem der Objekttisch höhenverstellbar ist, mit einfachen
Mitteln zu erweitern. Wenn beispielsweise das eine Element um 25 mm in der Höhe
verstellbar ist, und das zweite Element in Bezug zum ersten Element ebenfalls um
25 mm verstellbar ist, ergibt sich ein Gesamtbereich der Höhenverstellung des Objekttisches
von 50 mm.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die teleskopartig. ineinander
verschiebbaren Elemente ein Federelement aufweisen. Dieses Federelement kann beispielsweise
als Schraubendruckfeder ausgebildet sein, die zwischen dem in der rohrförmigen Zahnstange
geführten Stift und der Grundfläche einer Sacklochbohrung in der Zahnstange angeordnet
ist. Durch das Federelement wird der Stift mechanisch vorgespannt, so daß es zur
Einstellung des gewünschten Bereiches der Höhenverstellung des Objekttisches nur
erforderlich ist, den Stift mehr oder weniger gegen die Zahnstange zu drücken und
mit dem Klemmorgan in der richtigen Stellung fest zu klemmen.
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Bei einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskops
weist die Antriebseinrichtung zwei Verstelleinrichtungen auf, die sich auf den beiden
Seiten der Grundplatte des Mikroskopstatives gegenüberliegen. Ein derartig ausgebildetes
Mikroskop ist beispielsweise für Rechtshänder und für Linkshänder in vorteilhafter
Weise gleich gut bedienbar.
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Beim erfindungsgemäßen Mikroskop ist die mindestens eine Verstelleinrichtung
selbstverständlich nicht auf eine grobe bzw. feine Höhenverstellung des Objekttisches
beschränkt. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise auch nur zur groben Höhenverstellung
des Objekttisches vorgesehen sein, während die feine Höhenverstellung beispielsweise
durch das Mikroskopobjektiv erfolgen kann. Desgleichen ist es erfindungsgemäß möglich,
die Führungseinrichtung auf der Einblickseite des Mikroskopobjektives oder seitlich
am Mikroskop vorzusehen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Mikroskops.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Mikroskops, Fig. 2 eine Teilansicht eines
Mikroskops gemäß Fig. 1 in einem größeren Maßstab, teilweise aufgeschnitten, und
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III aus Fig. 1.
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Fig. 1 zeigt ein Mikroskop 10 mit einem Objekttisch 12, einem Vertikalteil
14, einer Grundplatte 16, einem Einblick 18 und einem an einem Querhaupt 20 angeordneten
Mikroskopobjektiv 22. Das Mikroskop 10 ist mit einer eine Verstelleinrichtung 24
aufweisenden Antriebseinrichtung 26 versehen, mit der der Objekttisch 12 in Bezug
zum Mikroskopobjektiv 22 in der Höhe verstellbar ist. Der Objekttisch 12 ist in
einer Führungseinrichtung 28 verschiebbar gelagert. Die Führungseinrichtung 28 ist
in dieser Figur durch Kreise angedeutet, die mit einer durchgezogenen Linie miteinander
verbunden sind. Die Kreise sollen Kugeln oder Rollen darstellen, wie sie in einer
an sich bekannten Kugel- oder Rollenführung verwendet werden.
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Beim erfindungsgemäßen Mikroskop 10 ist die Antriebseinrichtung 26
im Bereich zwischen der durch das Mikroskopobjektiv 22 hindurchverlaufenden optischen
Achse, die in dieser Figur durch eine strichpunktierte Linie angedeutet und mit
der Bezugsziffer 30 gekennzeichnet ist,
und der Führungseinrichtung
28 angeordnet. Durch diese Anordnung der Antriebseinrichtung 26 wird der Objekttisch
12 an der Grundplatte 16 abgestützt, so daß der Objekttisch 12 nicht frei kragend
von der Führungseinrichtung 28 wegsteht. Durch eine solche Ausbildung des Mikroskops
kann der Objekttisch große Abmessungen aufweisen, ohne daß er zu Schwingungen neigt
bzw. ohne daß es zwischen dem Objekttisch 12 und der Führungseinrichtung 28 zu Instabilitäten
kommt. Wie aus dieser Figur deutlich ersichtlich ist, ist die Verstelleinrichtung
24, die sowohl ein Triebelement 32 für die grobe Höhenverstellung des Objekttisches
12, als auch ein Triebelement 34 für die feine Höhenverstellung des Objekttisches
12 umfaßt, im Bereich zwischen dem Mikroskopobjektiv 22 und der Führungseinrichtung
28 vorgesehen. Die Verstelleinrichtung 24 ist an der Grundplatte 16 des Mikroskopstativs
angeordnet.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Abschnitt eines Mikroskops 10 mit einer
Antriebseinrichtung 26 und mit zwei Verstelleinrichtungen 24, wobei jede Verstelleinrichtung
24 ein Triebelement 32 für eine grobe Höhenverstellung des Objekttisches 12 und
ein Triebelement 34 zur feinen Höhenverstellung des Objekttisches 12 aufweist. Die
beiden Verstelleinrichtungen 24 sind - wie aus Fig. 3 deutlich ersichtlich ist -
auf den beiden Seiten der Grundplatte 16 des Mikroskopstatives vorgesehen und liegen
sich koaxial gegenüber. Die Verstelleinrichtungen 24 sind über Wellen 36 und Zahnräder
38, 40 und 42 mit der Antriebseinrichtung 26 wirkverbunden. Die Antriebseinrichtung
26 weist eine Zahnstange 44 mit einer Außenzahnung 46 auf, mit welcher das Zahnrad
42 kämmt. Die Zahnstange 44 ist in Führungsorganen 48 und 50 gelagert und mit einer
Sacklochbohrung 52 ausgebildet. In dieser Sacklochbohrung 52 der Zahnstange 44 ist
ein Stift 54 verschiebbar angeordnet, wobei zwischen der Vorderseite 56 des Stiftes
54 und
der Stirnseite 58 der Sacklochbohrung 52 C2P Federelement
6C in Form einer Schraubdruckfeder angeordnet ist. Der Stift 54 ist mit Ausnehmungen
62 versehen, wobei in eine Ausnehmung 62 ein Klemmorgan 64 eingerastet ist, das
sich durch die Wandung 66 der Zahnstange 44 hindurch erstreckt.
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Der Schwerpunkt des Objekttisches 12 ist in Fig. 2 mit S bezeichnet
und die Schwerelinie des Objekttisches 12 ist in dieser Figur durch die strichpunktierte
Linie 68 angedeutet. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, greift die Antriebseinrichtung
26 mit dem gegen die Zahnstange 44 teleskopartig verstellbaren Stift 54 in der Nähe
der Schwerelinie 68 des Objekttisches 12 am Objekttisch 12 an. Durch die Reibung
zwischen der Vorderfläche des Stiftes 54 und dem Objekttisch 12 werden Schwingungen
des Objekttisches 12 in seitlicher Richtung, d.h. in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene
weitestgehend vermieden.
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Die Führungseinrichtung 28 ist insbesondere aus Fig. 3 deutlich ersichtlich.
Bei der in dieser Figur dargestellten Führungseinrichtung handelt es sich um zwei
Rollenführungen