NL9002869A - Inrichting voor het optisch meten van de hoogte van een oppervlak. - Google Patents

Description

Inrichting voor het optisch nieten van de hoogte van eenoppervlak.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichtingvoor het meten van de hoogte van een oppervlak van eenvoorwerp langs een as welke inrichting eenstralingsbroneenheid bevat voor het opwekken van eenstralingsbundel en het daarmee vormen van een stralingsvlekop het oppervlak van het voorwerp, een afbeeldingsstelselvoor het vormen van een afbeelding van de aftastvlek in eenvlak en middelen voor het bepalen van de positie van deafbeelding in dat vlak.

Een dergelijke inrichting wordt bijvoorbeeldgebruikt om via driehoeksmeting na te gaan of een oppervlakhet gewenste profiel bezit, bijvoorbeeld of een vlakkeplaat ook werkelijk vlak is en geen groeven ofuitstulpingen vertoont. Ook kan de inrichting gebruiktworden om na te gaan of op een substraatplaat op de juisteplaatsen gaten en verhogingen zijn aangebracht en verderkan de inrichting bijvoorbeeld worden toegepast bij deinspektie van elektronische schakelingen die zijn opgebouwduit elektrisch isolerende platen met daarop aangebrachtegeleidende metaalstroken en elektronische komponenten.

Een inrichting volgens de aanhef is onder meerbekend uit EP-A 0 134 597. Daarin wordt een inrichtingbeschreven voor het uitvoeren van een driehoeksmeting terbepaling van de afstand tussen het oppervlak van een voorwerp en een referentieniveau. De bekende inrichtingbestaat uit een stralingsbron van waaruit een smallestralingsbundel op het oppervlak invalt en daar eenstralingsvlek vormt. Met behulp van een of meerobjektieflenzen wordt de stralingsvlek gefokusseerd op eenlineair stralingsgevoelig detektoroppervlak. De positiewaar de stralingsvlek op het oppervlak wordt afgebeeldgeeft aan waar de op het oppervlak invallendestralingsbundel het oppervlak treft en daarmee de hoogtevan het oppervlak. Een verplaatsing van de positie van destraling over het detektoroppervlak betekent eenverandering van de hoogte van het oppervlak van het temeten voorwerp.

De gevoeligheid van de hoogtemeting, dat wil zeggende verhouding tussen de verandering van de hoogte van hetoppervlak en de verplaatsing van de positie van deinvallende straling over het detektoroppervlak is ondermeer afhankelijk van de mate van scheefstand van hetoppervlak van het positiegevoelig stalingsdetektiestelselten opzichte van de invallende stralingsbundel of deoptische as van het afbeeldingsstelsel. Echter, wanneer terverkrijging van een maximale gevoeligheid voor een kleinehoek gekozen wordt waarbij de straling scherend op hetdetektoroppervlak invalt zal een zeer groot deel van destraling aan het detektoroppervlak gereflekteerd worden enslechts een geringe fraktie gemeten kunnen worden. Hetgebruik van de scheefstand van het detektoroppervlak om degevoeligheid van de hoogtemeting te vergroten is dusbeperkt.

Het is onder meer een doel van de uitvinding omdeze beperking te overwinnen. Daartoe bevat een inrichtingvolgens de uitvinding een stralingsbroneenheid voor hetopwekken van een stralingsbundel en het daarmee vormen van een stralingsvlek op het oppervlak, en verder een scherm eneen eerste optisch afbeeldingsstelsel voor het vormen vaneen afbeelding van de aftastvlek op het scherm waarbij depositie van de afbeelding op het scherm een maat is voor dehoogte van het oppervlak, een tweede optischafbeeldingsstelsel en een positiegevoeligstralingsdetektiestelsel met een stralingsgevoeligoppervlak dat via het tweede optisch afbeeldingsstelselgekonjugeerd is met het genoemde scherm voor hetherafbeelden van de genoemde afbeelding op hetstralingsgevoelig oppervlak. Door het scherm zo uit tevoeren dat het een aanzienlijke fraktie van de scherendinvallende straling in de richting van het tweedeafbeeldingsstelsel reflekteert, bij voorkeur ongeveerloodrecht op het oppervlak van het scherm, wordt een grotegevoeligheid voor hoogteveranderingen bereikt terwijl tochde straling vrijwel loodrecht op het stralingsgevoeligoppervlak van het positiegevoelig stralingsdetektiestelselinvalt. Om de gevoeligheid verder aan te passen aan debreedte van de stralingsdetektor kan het tweedeafbeeldingsstelsel het scherm vergroot, of eventueelverkleind, op het detektoroppervlak afbeelden.

Bij voorkeur bevat de inrichting volgens deuitvinding een planair scherm waarbij het vlak waarin hetscherm is aangebracht en een tweede hoofdvlak van heteerste optisch afbeeldingsstelsel elkaar snijden in eenpunt dat vrijwel samenvalt met het gekonjugeerde punt vanhet snijpunt van de genoemde as van de inrichting en eeneerste hoofdvlak van het eerste optisch afbeeldingsstelsel.Door deze maatregel voldoen het eerste afbeeldend stelselen het scherm aan de zogenoemde Scheimpflug konditie,waardoor in eerste orde de stralingsvlek op het oppervlakvan het voorwerp gefokusseerd wordt afgebeeld op hetscherm, ongeacht de hoogte van het oppervlak. Bij gebruikvan een dunne lens vallen de genoemde gekonjugeerde punten vrijwel samen.

Juist bij een inrichting waarbij aan de Scheimpflugkonditie wordt voldaan is het gebruik van een scherm eengroot voordeel. Om een steile hoogteverandering op hetoppervlak goed te kunnen meten dient de optische as van heteerste afbeeldend stelsel slechts een kleine hoek te makenmet de richting van de op het oppervlak invallendestralingsbundel, dat wil zeggen de as waarlangs de hoogtevan het oppervlak wordt bepaald. Dit om het effekt vanschaduwwerking op het oppervlak zo gering mogelijk te doenzijn. Dus de hoofdvlakken van de lens staan bijna loodrechtop de genoemde as en het snijpunt ligt vlak bij de lens. Omin deze omstandigheden een voldoende gevoeligheid van dehoogtemeting te bereiken dient het vlak waarin deafbeeldingen van de stralingsvlek op het oppervlak bijverschillende hoogten van dat oppervlak worden gefokusseerdeen nogal scherpe hoek te maken met de optische as van heteerste afbeeldingsstelsel, en valt de straling met eenkleine hoek, scherend op dat vlak.

Het wordt opgemerkt dat een optisch meetsysteemvolgens het triangulatieprincipe dat voldoet aan deScheimpflug konditie op zichzelf bekend is uit de genoemdeEP-A 0 134 597. Uit dat dokument is het echter niet bekendom de stand van de positiegevoelige detektor te gebruikenom de gevoeligheid voor hoogteveranderingen te vergroten ofom een scherm te gebruiken om de nadelen van deScheimpflug-konditie bij een kleine triangulatiehoek tevermijden.

In een andere uitvoeringsvorm van de inrichtingvolgens de uitvinding heeft het scherm een gekromdoppervlak. Hierbij is het scherm bijvoorbeeld gekromdvolgens een benaderde of de exakte lijn waarop degefokusseerde afbeeldingen van de stralingsvlek op hetoppervlak worden gevormd.

Bij een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is de hoek van de genoemde as met de optischeas van het eerste afbeeldingsstelsel groter dan de hoek vande optische as van het eerste afbeeldingsstelsel met hetvlak van het scherm. Onder deze konditie brengt eenverandering van de hoogte van het oppervlak eenverplaatsing van de afbeelding op het scherm teweeg diegroter is dan de hoogteverandering vermenigvuldigd met delaterale vergroting (of verkleining) van het eersteafbeeldingssysteem.

Bij een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn de eerste en tweede optische afbeeldingsstelsels aan dezelfde zijde van het scherm aangebracht, welke zijde voorzien is van een diffuus reflekterende of luminiscerende oppervlaktelaag. De diffuus reflekterende oppervlaktelaag verstrooit de opvallende straling vrijwel onafhankelijk van de hoek die de opvallende straling met het scherm maakt, zodat ook bij een scheefstaand scherm via het tweede afbeeldingsstelsel een lichtsterke herafbeelding op het positiegevoelig stralingsdetektiestelsel wordt gevormd. Het oppervlak van het scherm kan daarbij bedekt zijn met een wit diffuus reflekterend materiaal zoals BaSO. of met een 4 luminiscerende coating.

Bij een andere uitvoeringsvorm van de inrichtingvolgens de uitvinding zijn de eerste en tweede optischeafbeeldingsstelsels aan dezelfde zijde van het schermaangebracht en is het scherm voorzien van een reflekterendestruktuur met een groot aantal lineaire elementen die zichevenwijdig uitstrekken in een richting, welke in hoofdzaakdwars staat op het vlak dat wordt opgespannen door deoptische assen van de eerste en tweede optischeafbeeldingsstelsels. De elementen zijn daarbij zoaangebracht dat de reflektie van straling in het vlak vande twee optische assen beïnvloed wordt. Dit kanbijvoorbeeld door een fijne één dimensionale ruwing van smalle krasjes of door een raster waarbij de tralierichtingloodrecht op het genoemde vlak staat. Een dergelijk rasterkan eventueel bestaan uit een groot aantal reflekterendefacetten waarvan het oppervlak een hoek maakt met het vlakvan het scherm.

Het scherm kan tevens zijn voorzien van elementendie intern reflekterende vlakken bevatten. Een dergelijkscherm bevat een reflekterende laag van bijvoorbeeldtransparante vezels of prisma's waarbij niet alleenreflektie aan de voorzijde optreedt maar tevens breking vanstraling in het schermmateriaal gevolgd door internereflektie.

Bij een andere uitvoeringsvorm van de inrichtingvolgens de uitvinding zijn de eerste en tweede optischeafbeeldingsstelsels aan weerszijden van het schermaangebracht en is het scherm een transmissiescherm. Eentransmissiescherm is bijvoorbeeld opgebouwd uit eentransparant materiaal zodat glas of poly-methylmetacrylaat,waarbij het scherm is voorzien van reflekterende facetten,een transmissieraster of een hologram. Het gebruik van eentransmissiescherm betekent dat de opbouw van dehoogtemeetinrichting kompakt kan zijn. Bij gebruik van eengekromd scherm waarvan de bolle zijde naar het eersteafbeeldingsstelsel is gericht, is een transmissieschermeenvoudiger op een vlak positiegevoeligstralingsdetektiestelsel af te beelden.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op eenaftastende optische hoogtemeter bevattende eenstralingsbroneenheid voor het opwekken van eenstralingsbundel en het daarmee vormen van een aftastvlek opeen oppervlak van een af te tasten voorwerp en middelenvoor het verplaatsen van de aftastvlek en het voorwerp tenopzichte van elkaar, waarbij de aftastende optischehoogtemeter verder is voorzien van een inrichting volgenseen van de voorgaande konklusies voor het op iedere af te tasten positie meten van de hoogte van het voorwerp.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking opeen dergelijke hoogtemeter die voorzien is van eenafbuigstelsel voor het verplaatsen van de aftastvlek langseen lijn op het oppervlak van het voorwerp, en een verderoptisch stelsel voor het vormen van een ruimtelijkeafbeelding van een gedeelte van het oppervlak rond deaftastvlek waarbij de selektie van het genoemde gedeelteplaats vindt via het afbuigstelsel. De inrichting voor hetmeten van de hoogte van het oppervlak bevat daarbij dan eeneerste afbeeldingsstelsel dat niet gericht is op hetfeitelijke te meten oppervlak maar op de afbeelding daarvandie door het verder optisch stelsel wordt gevormd. Hetaftasten van het oppervlak vindt plaats doordat hetafbuigstelsel steeds een ander deel van het oppervlakselekteert waarvan een afbeelding wordt gevormd. Eenaftastinrichting waarmee een dergelijke afbeelding kanworden verkregen is bijvoorbeeld beschreven in de niet ^ vóórgepubliceerde NL-A 9000100, waarnaar verwezen wordtvoor verdere details.

Deze en andere, meer gedetailleerde aspekten van deuitvinding worden nader toegelicht aan de hand van detekeningen.

In de tekeningen wordt in figuur 1 een uitvoeringsvorm van een inrichtingvolgens de uitvinding getoond; figuur 2 een andere uitvoeringsvorm van eeninrichting volgens de uitvinding weergegeven; figuren 3a, 3b en 3c een scherm voor toepassing ineen inrichting volgens de uitvinding met een externreflekterend oppervlak aangegeven; figuren 4a en 4b een scherm met internreflekterende oppervlakken weergegeven; figuren 5a en 5b een transmissiescherm weergegeven; en in figuur 6 een voorbeeld van een aftastende optischehoogtemeter volgens de uitvinding getoond.

In figuur 1 is een eerste uitvoeringsvorm van eeninrichting volgens de uitvinding weergegeven. Eenstralingsbroneenheid 1, bijvoorbeeld een laser, wekt eensmalle stralingsbundel 2 op die, bijvoorbeeld via eenspiegeltje 3, ongeveer loodrecht op een oppervlak 10 valten daar een stralingsvlek 11 vormt. De richting waarlangsde stralingsbundel 2 op het oppervlak 10 valt definieert deas A-A' waarlangs de hoogte van het oppervlak 10 wordtgemeten. Het oppervlak 10 bevat een aantal uitstulpingen enholtes waarvan de hoogte ΔΖ ten opzichte van eenreferentiepunt 0 gemeten wordt.

Met behulp van het eerste afbeeldingsstelsel 20wordt de stralingsvlek 11 op het oppervlak 10 afgebeeld alseen vlek 31 op het scherm 30. Het scherm 30 wordt op zijnbeurt, via een tweede afbeeldingsstelsel 40, afgebeeld opeen positiegevoelig stralingsdetektiestelsel 50. Doordathet scherm 30 zo is uitgevoerd dat straling die onder eenscherende hoek op het scherm valt voor een aanzienlijk deelongeveer loodrecht op het schermoppervlak wordt weerkaatstwordt op het stralingsdetektiestelsel 50 een afbeeldinggevormd die voldoende lichtsterk is om de positie van deherafbeelding 51 van vlek 31 op het stralingsdetektiestelsel 50 vast te stellen en daarmee depositie van de vlek 31 op het scherm 30. De positie van devlek 31 is direkt gekoppeld aan de positie van destralingsvlek 11 op het oppervlak 10. Aangezien deruimtelijke positie van de stralingsvlek 11 op de as A-A'ligt, bepaalt de positie van de vlek 31 op het scherm 30,en de herafbeelding 51 daarvan op het detektiestelsel 50, éénduidig de hoogte waar het oppervlak 10 de as A-A'snijdt. Een verplaatsing over een afstand ΔΖ van hetoppervlak brengt een overeenkomstige verplaatsing van depositie van de vlek 31 over het scherm 30 met zich mee endus van de vlek 51. De positie van de vlek 51 wordt aan dehand van de uitgangssignalen van het positiegevoeligstralingsdetektiestelsel bepaald in de verwerkingseenheid52 en omgerekend naar een hoogtesignaal dat beschikbaar isaan een uitgang 53 van de verwerkingseenheid.

In de figuur 1 zijn de eerste en tweedeafbeeldingsstelsels als enkelvoudige lenzen getekend. Ditkunnen uiteraard ook samengestelde lenzen zijn. Devergrotingsfaktor van de afbeeldingsstelsels is in defiguur als één op één weergegeven. Een anderevergrotingsfaktor maakt het mogelijk een groter meetbereikof een hogere gevoeligheid te verkrijgen.

Bij voorkeur is het scherm 30 zo aangebracht dathet vlak waarin het scherm ligt, en het tweede hoofdvlak H2van het eerste afbeeldingsstelsel 20 elkaar snijden in eenpunt P2 dat het gekonjugeerde punt is van het snijpunt PIvan het eerste hoofdvlak Hl en de as A-A'. Bij gebruik vaneen dunne lens als eerste afbeeldingsstelsel vallen dehoofdvlakken vrijwel samen en de punten PI en P2 dus ook.Deze konditie, de Scheimpflug konditie, genoemd naar eenOostenrijkse kolonel die deze in 1915 ontdekt heeft,betekent dat in eerste orde de punten van de optische as A-A' gefokusseerd op het scherm 30 worden afgebeeld. Ongeachtde hoogte van het oppervlak 10 vormt dus de stralingsvlek11 een goed gedefinieerde vlek op het scherm.

Het positiegevoelig stralingsdetektiestelsel kaneen CCD-element of een reeks fotodiodes bevatten, maarbijvoorbeeld ook een uitgestrekte fotodiode zijn metelektroden aan beide uiteinden, waarbij het verschil in defotostromen in beide elektroden een maat is voor de positiewaar straling het stralingsgevoelig oppervlak treft. Ook kan bijvoorbeeld een stralingsdetektiestelsel met eenstralingsgeleidend volume worden toegepast waarbij depositie van de opvallende straling wordt bepaald aan dehand van de stralingsintensiteiten die beschikbaar zijn aande uiteinden van het stralingsgeleidend volume. Eendergelijk positiegevoelig stralingsdetektiestelsel isbeschreven in de niet vóórgepubliceerde NL-A 9002211.

In figuur 2 is een andere uitvoeringsvorm van deinrichting voor het meten van de hoogte van een oppervlakweergegeven. Ook hier vormt een smalle stralingsbundel 2,opgewekt in een stralingsbroneenheid 1, een stralingsvlek11 op het te meten oppervlak 10. Via het eersteafbeeldingsstelsel 20 wordt deze stralingsvlek afgebeeldals een vlek 31 op een scherm 30. In tegenstelling tot deuitvoeringsvorm in figuur 1 is het scherm 30 niet vlakuitgevoerd maar enigzins gekromd zodat bij iedere mogelijkepositie van de stralingsvlek 11 een nauwkeuriggefokusseerde afbeelding van de stralingsvlek op het schermontstaat. Ter vereenvoudiging van de figuur is daarinaangegeven dat de hoofdvlakken van het afbeeldingsstelsel20 samenvallen en de as A-A' snijden in het enkele punt P.

Verder is het scherm 30 in deze uitvoeringsvormgeen reflektief scherm, waarbij de twee afbeeldingsstelselaan dezelfde zijde van het scherm zijn aangebracht, maareen transmissiescherm. Het tweede afbeeldingsstelsel 40 isaan de andere kant van het scherm 30 aangebracht dan heteerste afbeeldingsstelsel 20 en de straling doorloopt hettransparante scherm. In deze opstelling kan met hetafbeeldingsstelsel 40 op betrekkelijk eenvoudige wijze dekromming van het scherm 30 naar een vlak beeldveld op hetdetektiestelsel 50 gekorrigeerd worden. Ook heeft dezeuitvoeringsvorm een groter vrij werkbereik aangezien hetgehele optische systeem in één richting is opgebouwd.

In de figuren 3a, 3b en 3c zijn schermenweergegeven voor toepassing in een inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 3a toont een scherm 130 bestaande uit eenvlak substraat 131 op het oppervlak waarvan een diffuusreflekterend materiaal 132 is aangebracht. Het materiaaldient een hoge reflektiekoefficient te hebben voor degolflengte van de straling die in de stralingsbroneenheidwordt opgewekt, en kan bijvoorbeeld wit zijn, zoals BaSO^of de kleur van de gebruikte straling hebben. Een op hetoppervlak van het scherm vallende stralingsbundel 101 wordtdoor het diffuus reflekterende oppervlak verstrooid waarbijeen aanzienlijk deel van de verstrooide straling 102ongeveer loodrecht het oppervlak verlaat. Behalve eenpassief reflekterend materiaal kan de oppervlaktelaag vanhet scherm ook luminiscerend zijn. Daarmee wordt bereiktdat het stralingsdetektiestelsel gevoelig kan zijn voorstraling van een andere golflengte dan de straling die inde stralingsbroneenheid wordt opgewekt.

In figuur 3b is een tweede uitvoering van hetscherm 130 weergegeven. Hierbij is de voorzijde van hetsubstraat 133 voorzien van een groot aantal fijne krasjes 134 die zich voornamelijk uitstrekken in een richtingloodrecht op de richting van de invallende stralingsbundel101. Ook dit leidt tot een verstrooiing van de opvallendestraling waarbij de richting van de verstrooide straling103 voor slechts een gering deel bepaald wordt door derichting van de invallende stralingsbundel 101. Van eenenkele krasrichting kan gebruik gemaakt worden omdat deinvallende bundel 101 wel verschillende plaatsen van hetscherm kan treffen maar slechts een geringe variatie inrichting vertoont, en zich daarbij slechts in het vlakloodrecht op de krasrichting bevindt.

Van dezelfde beperking in de richting van deinvallende bundel wordt gebruik gemaakt in het schermvolgens figuur 3c. Hier is de voorzijde van het substraat 135 voorzien van een groot aantal facetten 136 die zo georiënteerd zijn dat de invallende stralingsbundel 101gereflekteerd wordt, waarbij de gereflekteerde bundel 104in de richting van het tweede afbeelingsstelsel geleidwordt. Omdat de stralingsvlek op het te meten oppervlak infokus op het scherm wordt afgebeeld kan de voorzijde vanhet scherm voorzien zijn van een spekulair reflekterendelaag, bijvoorbeeld aluminium.

Hetzelfde richtingseffekt wordt verkregen door devoorzijde te voorzien van een tralie waardoor ten gevolgevan interferentie in de richting van het tweedeafbeeldingsstelsel een aanzienlijk deel van de stralingwordt gereflekteerd. De tralie kan vlak zijn, maar heeftbij voorkeur een relief ("blazed").

In figuur 4a en figuur 4b zijn twee schermenweergegeven met intern reflekterende vlakken. In het schermvolgens figuur 4a is op het substraat 231 een groot aantaloptische vezels 232 evenwijdig aangebracht. Eenstralingsbundel 201 die op het scherm invalt wordtgedeeltelijk direkt gereflekteerd zoals aangegeven met destraal 202. Een deel van de opvallende straling treedt inde transparante vezel, wordt daar enkele malen aan deinterne vlakken van de vezel gereflekteerd en verlaat devezel, bijvoorbeeld in een richting 203. Door de herhaaldebrekingen en reflekties is de richting van de van hetscherm afkomstige straling vrijwel onafhankelijk van derichting van inval van de bundel 201. Ter verhoging van dereflektie is het oppervlak 233 van het substraat 231 bijvoorkeur voorzien van een reflekterende laag, zodatstraling die uit de vezels treedt niet in het substraat 231geabsorbeerd wordt.

Figuur 4b toont een andere uitvoeringsvorm van eenscherm met inwendig reflekterende vlakken. Het scherm 230bestaat uit een plaat transparant materiaal, aan devoorzijde voorzien van ribbels 234 met een driehoekigedoorsnede. Een invallende stralingsbundel 201 wordt gedeeltelijk aan de facetten van de ribbels gereflekteerden gedeeltelijk in het materiaal gebroken. Deze stralingwordt aan de binnenzijde van de facetten en aan deachterzijde van de plaat enkele malen gereflekteerd entreedt weer via de voorzijde naar buiten. De achterzijde235 van de plaat is bij voorkeur voorzien van eenreflekterende laag.

Het scherm van figuur 5a is een transmissieschermbestaande uit een transparante plaat 330 waarvan devoorzijde 331 voorzien is van een transmissieraster,bijvoorbeeld een fase- of amplituderaster. Ten gevolge vandit raster treedt een invallende stralingsbundel 301voornamelijk uit in de richting 302 van het tweedeafbeeldingsstelsel. Bij voorkeur is de voorzijde tevensvoorzien van een anti-reflektielaag. De achterzijde 334 kanvoorzien zijn van een geruwd oppervlak om de uitgaandestraling enigzins te spreiden.

Het transmissiescherm getoond in figuur 5b bevateveneens een transparante plaat. De voorzijde is voorzienvan ribbels met een driehoekige doorsnede waarvan de eerstefacetten 333 zo gericht zijn dat ze vrijwel loodrecht staanop de richting van de invallende stralingsbundel 301.Daardoor treedt minimale breking en reflektie aan dezefacetten op. De tweede facetten 332 zijn gericht voor hetreflekteren van de invallende bundel 301 in de richting vanhet tweede afbeeldingsstelsel. De bundel 301 wordt daaraangereflekteerd, bijvoorbeeld door totale interne reflektieen treedt uit als bundel 302. De achterzijde 334 van hetscherm kan voorzien zijn van een ruwing voor spreiding vande bundel 302 in de richting van het tweedeafbeeldingsstelsel.

In figuur 6 is een aftastende optische hoogtemetervolgens de uitvinding getoond bijvoorbeeld voor hetaftasten van PCB's (printed circuit boards).

De stralingsbroneenheid bevat een laser 1 die een gekollimeerde laserbundel 2 opwekt. De laserbundel 2 valtin op een lensje 14 dat de bundel fokusseert in eenbrandpunt in het denkbeeldig vlak 19. De laserbundeldoorloopt dan een cilinderlens 13, wordt gereflekteerd aande opvouwspiegels 3 en 4, doorloopt een afbeeldingslensof -stelsel dat bestaat uit de lenzen 5 en 6 en wordt viaeen roterende polygoonspiegel 7 in de richting van het afte tasten oppervlak 10 afgebogen. Tussen het polygoon 7 enhet af te tasten oppervlak 10 zijn korrektiespiegels 8 en 9aangebracht en een verdere cilinderlens 12 die zich over degehele af te tasten breedte uitstrekt. Uiteindelijk vormtde laserbundel een aftastvlek op het oppervlak 10, welkeaftastvlek ten gevolge van de rotatie van depolygoonspiegel 7 zich over het oppervlak beweegt in derichting van de pijl 15. De aan het oppervlak weerkaatstestraling doorloopt in omgekeerde richting het optischestelsel en vormt een beeld 11 op of nabij het denkbeeldigvlak 19. Dit beeld wordt met behulp van eenhoogtemeetinrichting zoals het voorgaande beschrevenwaargenomen. Het gehele oppervlak 10 wordt afgetast doorhet PCB te bewegen in de richting dwars op deaftastrichting.

De hoogtemeetinrichting is dubbel uitgevoerd vooreen nauwkeuriger bepaling, en het vermijden van schaduwen.De inrichting bestaat uit twee eerste afbeeldingsstelsels 21 en 22 waarvan de optische assen het denkbeeldig vlak 19snijden op het punt waar de hoofdstraal van de laserbundel2 door dit vlak gaat. De eerste afbeeldingsstelsels 21 en 22 vormen een herafbeelding van de afbeelding van de vlek11 op de schermen 33 en 34 respektievelijk. De schermen 33en 34 worden met de tweede afbeeldingsstelsels 41 en 42afgebeeld op de positiegevoelige stralingsdetektiestelsels54 en 55 waarvan de uitgangssignalen de momentane hoogtevan de stralingsvlek 11 aangeven en dus de aan- ofafwezigheid van een komponent op het oppervlak van het PCB.

De cilinderlenzen 12 en 13 zorgen voor eennumerieke apertuur die voldoende groot is om een lichtsterkbeeld van de aftastvlek 11 op de detektiestelsels 54 en 55te vormen. Meer details met betrekking tot deaftastinrichting en de cilinderlenzen zijn beschreven in deniet vóórgepubliceerde NL-A 9000100.

Claims (10)

1. Inrichting voor het optisch meten van dehoogte van een oppervlak van een voorwerp langs een as,welke inrichting een stralingsbroneenheid bevat voor hetopwekken van een stralingsbundel en het daarmee vormen vaneen stralingsvlek op het oppervlak, welke inrichting verdereen scherm bevat en een eerste optisch afbeeldingsstelselvoor het vormen van een afbeelding van de aftastvlek op hetscherm waarbij de positie van de afbeelding op het schermeen maat is voor de hoogte van het oppervlak, een tweedeoptisch afbeeldingsstelsel en een positiegevoeligstralingsdetektiestelsel met een stralingsgevoeligoppervlak dat via het tweede optisch afbeeldingsstelselgekonjugeerd is met het genoemde scherm voor hetherafbeelden van de genoemde afbeelding op hetstralingsgevoelig oppervlak.

2. Inrichting volgens konklusie 1, waarbij hetscherm een planair scherm is en het vlak waarin het schermis aangebracht en een tweede hoofdvlak van het eersteoptisch afbeeldingsstelsel elkaar snijden in een punt datvrijwel samenvalt met het gekonjugeerde punt van hetsnijpunt van de genoemde as van de inrichting en een eerstehoofdvlak van het eerste optisch afbeeldingsstelsel.

3. Inrichting volgens konklusie 1 of 2, waarbijhet scherm een gekromd oppervlak heeft.

4. Inrichting volgens konklusie 1, 2 of 3,waarbij de hoek van de genoemde as met de optische as vanhet eerste afbeeldingsstelsel groter is dan de hoek van deoptische as van het eerste afbeeldingsstelsel met het vlakvan het scherm.

5. Inrichting volgens konklusie 1, 2, 3 of 4waarbij de eerste en tweede optische afbeeldingsstelselsaan dezelfde zijde van het scherm zijn aangebracht, welkezijde voorzien is van een diffuus reflekterende ofluminiscerende oppervlaktelaag.

6. Inrichting volgens konklusie 1, 2, 3 of 4waarbij de eerste en tweede optische afbeeldingsstelselsaan dezelfde zijde van het scherm zijn aangebracht en hetscherm is voorzien van een reflekterende struktuur met eengroot aantal lineaire elementen die zich evenwijdiguitstrekken in een richting, welke in hoofdzaak dwars staatop het vlak dat wordt opgespannen door de optische assenvan de eerste en tweede optische afbeeldingsstelsels.

7. Inrichting volgens konklusie 6 waarbij degenoemde elementen intern reflekterende vlakken bevatten.

8. Inrichting volgens konklusie 1, 2, 3 of 4waarbij de eerste en tweede optische afbeeldingsstelselsaan weerszijden van het scherm zijn aangebracht en hetscherm een transmissiescherm is.

9. Aftastende optische hoogtemeter, bevattendeeen stralingsbroneenheid voor het opwekken van eenstralingsbundel en het daarmee vormen van een aftastvlek opeen oppervlak van een af te tasten voorwerp en middelenvoor het verplaatsen van de aftastvlek en het voorwerp tenopzichte van elkaar, welke aftastende optische hoogtemeterverder is voorzien van een inrichting volgens een van devoorgaande konklusies voor het op iedere af te tastenpositie meten van de hoogte van het voorwerp.

10. Aftastende optische hoogtemeter volgenskonklusie 9, welke hoogtemeter voorzien is van eenafbuigstelsel voor het verplaatsen van de aftastvlek langseen lijn op het oppervlak van het voorwerp, en een verderoptisch stelsel bevat voor het vormen van een ruimtelijkeafbeelding van een gedeelte van het oppervlak rond deaftastvlek waarbij de selektie van het genoemde gedeelteplaats vindt via het afbuigstelsel.