NL1007096C2 - Opto-mechanisch aftastsysteem. - Google Patents

Description

Opto-mechanisch aftastsysteem

De uitvinding heeft betrekking op een opto-mechanisch aftastsysteem met middelen voor het in twee richtingen aftasten van een proefoppervlak. De uitvinding heeft tevens betrekking op een vingerlijnprofiel identificatie systeem uitgerust met een dergelijk 5 aftastsysteem.

Een dergelijk opto-mechanisch aftastsysteem en een dergelijke identificatie inrichting zijn bekend uit WO 97/12340. Een aldaar beschreven opto-mechanisch aftastsysteem omvat twee onderling in tegengestelde richting roterende prisma's waardoor met enkel rotatiebeweging een onderzoek oppervlak kan worden afgetast.

1 0 Voor bijvoorbeeld vingerlijnprofiel aftasting treden met een dergelijk aftastsysteem voor een goede detectie ontoelaatbaar grote optische fouten, in het bijzonder astigmatisme op. Deze fouten treden in het bijzonder op bij een van de twee, voor een onderzoekvlak aftasting noodzakelijke aftastrichtingen en zijn niet voor beide aftastinrichtingen tegelijk in voldoende mate corrigeerbaar.

1 5 De uitvinding beoogt dit bezwaar te ondervangen en daartoe heeft een opto- mechanische aftastsysteem van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat het aftastsysteem is uitgerust met een stelsel van twee roteerbaar om een as opgestelde, onderling parallelle spiegels en met een mechanisme voor translatie van het spiegelstelsel in een richting dwars op de rotatie as.

20 Door gebruik te maken van een dergelijke aftastsysteem zijn storende optische fouten in hoge mate gereduceerd. In het bijzonder is de storende invloed van astigmatisme in de aftastende bundel geminimaliseerd. Bij onderzoek aan een af te tasten onderzoekoppervlak zoals bijvoorbeeld een vingerlijnprofiel is daardoor een beduidende verbetering in het aftastsignaal gerealiseerd waardoor een snelle en betrouwbare 25 vingerlijnprofiel identificatie kon worden uitgevoerd. De spiegels moeten goed ten op zichte van elkaar zijn gefixeerd en kunnen ook worden gevormd door twee naar elkaar toegerichte spiegelende vlakken van een lichaam. Een dergelijk aftastsysteem is in hoge mate ongevoelig voor trillingen, rotatie as verplaatsing en dergelijke.

ion7'· · λ 2

In een voorkeursuitvoering is het stelsel van roterende spiegels opgenomen in een module die met behulp van een aandrijf-motor roteerbaar is en is het geheel van het aftastsysteem met bijvoorbeeld een laser als lichtbron en een lenssysteem voor focussering van de laserbundel, in een richting dwars op de lichtbundelweg transleerbaar. Bij voorkeur is 5 de aandrijfmotor voor de rotatiebeweging eveneens in de transleerbare unit opgenomen. In het bijzonder geschiedt de rotatie aandrijving via een magnetische aandrijving / lagering waardoor overdracht van trillingen en dergelijke vanuit de aandrijfmotor op het aftastsysteem zijn vermeden.

In een verdere voorkeursuitvoering is het roteerbaar optisch stelsel door middel van 1 0 een spiraalgroeflager gelagerd waardoor een geluids- en slijtarme lagering en daarmede een lange levensduur voor het systeem is gerealiseerd.

In een verdere voorkeursuitvoering zijn de rotatie- en de translatiebeweging in een geïntegreerde aandrijfmotor opgenomen. In het bijzonder is de aandrijfmotor daartoe uitgerust met een holle as voor passage van de aftastende lichtbundel en eventueel ook 1 5 voor montage van het spiegelstelsel en eventuele verdere optische hulpmiddelen.

In een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding maakt een opto-mechanisch aftastsysteem volgens de uitvinding deel uit van een vingerlijnprofiel identificatie inrichting waardoor een dergelijk identificatie snel en betrouwbaar kan worden uitgevoerd. Voor de sterke reductie van astigmatisme in de aftastende lichtbundel kan in een dergelijk stelsel met 2 0 een verbeterd signaal worden gewerkt waardoor sneller en meer betrouwbaar kan worden gewerkt.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont:

Fig. 1 Een aftastsysteem volgens de uitvinding en 2 5 Fig. 2 een uitvoeringsvorm als onderdeel van een vingerlijnprofiel identificatie inrichting.

Een aftastsysteem als geschetst in figuur 1 bevat een spiegelstelsel 2 met twee spiegels 4 en 6 die zijn opgenomen in een, om lagers 8 roteerbare spiegelmodule 10. Het systeem omvat verder een focusseerlens 12 voor focussering van een uit een laser 14 3 0 tredende laserbundel 16. In een huis 18 kan een lenzenstelsel voor optische correctie zijn 10OH ·> 0 3 opgenomen, bijvoorbeeld een achromatisch lenzenstelsel. In de laserbehuizing is een detectie inrichting 17 voor detectie van de gereflecteerde laserbundel opgenomen.

Met behulp van dit aftastsysteem wordt een vingerlijnprofiel 20 van een vingertop 21 afgetast waarbij de aftastbundel per rotatie van spiegelstelsel een cirkel aftast. Voor 5 rotatieaandrijving van het spiegelstelsel is een aandrijfmotor 22 opgenomen die via een flexibele band 24 het spiegelstelsel aandrijft. Het geheel van aftastsysteem, lichtbron en aandrijfmotor is door middel van een translatie aandrijving 25 gezamenlijk transleerbaar opgesteld in een huis 26 waarin hier een opening 28 een venster voor bijvoorbeeld het vingerlijnprofiel 20 vormt. De opening 28 is bijvoorbeeld voorzien van een optisch 1 o transparante dragerplaat 30 waarop zich een polymeerlaag 32 bevindt als drager van een af te testen vingerprofiel. De translatie aandrijving kan onafhankelijk van de rotatie of daarmede gekoppeld zijn uitgevoerd.

In een uitvoeringsvorm als weergegeven in figuur 2 zijn overeenkomstige elementen met overeenkomstige cijfers aangegeven. Het spiegelstelsel, de focusseerlens 12 en de 1 5 lichtbron 14 zijn hier opgenomen in een holle as ruimte 40 van de aandrijfmotor 22 die hier is voorzien van een rotatieschijf 42 die wordt aangedreven door magneetspoelen 44. De geïntegreerde motor is op overeenkomstige wijze als eerder beschreven transleerbaar. In een richting dwars op de rotatie-as van het spiegelstelsel. Het aftastsysteem maakt hier deel uit van een vingerlijnprofiel identificatie systeem waartoe hier een optisch hoogtemeet 2 o systeem 46 bijvoorbeeld in de vorm van een Foucault stelsel met een samengestelde detector of een ander op zich bekend hoogtemeting systeem is opgenomen. Het identificatiestelsel omvat verder een processor 50 voor signaalverwerking van signalen opgenomen met het aftastsysteem, die via een leiding 52 aan de processor doorgegeven worden. Voor het correleren van de aftasting met de signaalverwerking is hier een koppeling 25 54 tussen het aftastaandrijfsysteem en de signaalverwerkingsinrichting opgenomen.

Hoewel het aftastsysteem in het voorgaande voornamelijk is beschreven aan de hand van een vingerlijn profiel identificatiesysteem, is dit ook uiterst bruikbaar voor bijvoorbeeld het uitlezen van microfilms, voor topografisch onderzoek aan oppervlakken en dergelijke.

\{U T ^ v O

Claims (9)

1 Opto-mechanisch aftastsysteem uitgerust met aftastmiddelen voor het met een lichtbundel in twee richtingen aftasten van een proefoppervlak met het kenmerk, dat het aftastsysteem voor aftasting in een eerste richting is uitgerust met een stelsel van twee roteerbaar om een as opgestelde onderling parallelle spiegels en met een 5 translatiemechanisme voor aftasting in een tweede richting.

2 Aftastsysteem volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het translatiemechanisme is uitgevoerd voor translatie ten opzichte van het proefoppervlak van althans het spiegelstelsel met een in de rotatie as daarvan geplaatste lichtbron.

3 Aftastsysteem volgens conclusie 1 of 2 met kenmerk, dat voor rotatie van het 1. spiegelstelsel een aandrijfmotor is opgenomen en het translatiemechanisme is uitgerust voor een gezamenlijke translatie van het spiegelstelsel, een lichtbron en een aandrijfmotor.

4 Aftastsysteem volgens conclusie 1,2 of 3 met het kenmerk, dat voor aandrijving van de spiegelstelselrotatie een magnetische aandrijving / lagering is opgenomen.

5 Aftastsysteem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het 1. spiegelstelsel door middel van althans een spiraalgroeflagering is gelagerd.

6 Aftastsysteem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het rotatiemechanisme voor het spiegelstelsel in de aandrijfmotor is geïntegreerd.

7 Aftastsysteem volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat een transleerbare aandrijfmotor voor rotatie van het spiegelstelsel is uitgerust met een holle as als rotatie as 2. voor het in een motorhuis van de aandrijfmotor opgenomen spiegelstelsel.

8 Aftastsysteem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat dit deel vormt van een vingerlijnprofiel identificatie inrichting.

9 Aftastsysteem volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat dit voor driedimensionale vingerlijnprofielidentificatie is uitgerust met een optisch Foucault detectie systeem voor het 2. meten van lokale hoogtevariaties in een te identificeren vingerlijnprofiel. Λ f: P I ' w · / J \J