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DE19828546A1 - Image taking unit for measuring purposes with at least one optical system - Google Patents

Image taking unit for measuring purposes with at least one optical system

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Publication number
DE19828546A1
DE19828546A1 DE19828546A DE19828546A DE19828546A1 DE 19828546 A1 DE19828546 A1 DE 19828546A1 DE 19828546 A DE19828546 A DE 19828546A DE 19828546 A DE19828546 A DE 19828546A DE 19828546 A1 DE19828546 A1 DE 19828546A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
image recording
recording device
arrangement
lens
ccd
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19828546A
Other languages
German (de)
Inventor
Guenter Geis
Christian Luecke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH, Carl Zeiss AG filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE19828546A priority Critical patent/DE19828546A1/en
Publication of DE19828546A1 publication Critical patent/DE19828546A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/04Measuring microscopes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The unit has at least one optical arrangement (1,1), which is fitted in the front of an image taking camera (1,2). The optical arrangement optically alters sectionwise the resolution of the entire unit. The image taking camera may be a linear CCD arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmeeinrichtung für Meßzwecke.The invention relates to an image recording device for Measuring purposes.

Bildaufnahmeeinrichtungen werden in den verschiedensten Einrichtungen verwendet. Dabei geht es immer darum ein ankommendes Strahlenbündel durch optische Elemente auf ihn abzubilden, wobei dann die Voraussetzungen für eine Bild­ aufnahme geschaffen werden. Letztendlich besteht eine Bildauf­ nahmeeinrichtung aus photosensitiven Elementen, welche durch das auf sie fallende Strahlenbündel verändert werden. Diese Veränderung kann permanent sein (z. B. photographischer Film) oder zeitlich begrenzt (elektronische Röhren, CCD's, usw.).Image acquisition devices are used in a wide variety Facilities used. It's always about that incoming beam of rays through optical elements on it map, then the requirements for an image recording. Ultimately, there is an image device made of photosensitive elements, which by the beam of rays falling on them can be changed. This Change can be permanent (e.g. photographic film) or limited in time (electronic tubes, CCD's, etc.).

Vor der Bildaufnahmeeinrichtung ist in der Regel eine optische Anordnung angebracht, welche das auf sie fallende Strahlen­ bündel in gewünschter Art und Weise verändert.There is usually an optical one in front of the image recording device Arrangement attached, which the radiance falling on them bundle changed in the desired manner.

Aus der US 5,237,167 ist ein Autofokus-System bekannt, welches eine anamorphische Optik besitzt. Dabei verringert die in den Fig. 6 und 7 dargestellte anamorphische Optik den Durch­ messer des auf sie auffallenden Strahlenbündels in einer Achse durch eine positive und eine negative Zylinderlinse. Die Relationen innerhalb des Strahlenbündels bleiben dabei aber in den jeweiligen Achsen erhalten.An autofocus system is known from US Pat. No. 5,237,167, which has an anamorphic optics. The anamorphic optics shown in FIGS. 6 and 7 reduce the diameter of the beam of rays striking them in one axis by means of a positive and a negative cylindrical lens. The relations within the beam remain in the respective axes.

Aus der US 5,485,277 ist ein Sensor bekannt, bei welchem vor einem linearen CCD-Array eine negative Zylinderlinse angeordnet ist. Diese Linse dient aber nur zur relationsrichtigen Abbildung des auf sie auftreffenden Strahlenbündels auf ein lineares CCD-Array.A sensor is known from US Pat. No. 5,485,277 a negative cylindrical lens arranged in a linear CCD array is. However, this lens is only used for correct relations Illustration of the beam of rays striking them on a linear CCD array.

Alle der bekannten Anordnungen besitzen eine gleichbleibende Auflösung im gesamten Meßbereich.All of the known arrangements have a constant Resolution in the entire measuring range.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Bildaufnahmeeinrichtung zu schaffen, bei welcher eine vor der Bildaufnahmekamera angeordnete optische Anordnung ein auf diese auftreffendes Strahlenbündel für eine Meßaufgabe optimiert.The object of the invention is an image recording device to create one in front of the imaging camera arranged optical arrangement an impinging on it Beams optimized for a measurement task.

Diese Aufgabe wird durch die erfinderischen Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst.This object is achieved through the inventive features of the first Claim resolved.

Der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeeinrichtung ist eine optische Anordnung vorgesetzt, welche die Auflösung dieser aus Bild­ aufnahmekamera und optischer Anordnung bestehenden Gesamt­ anordnung bereichsweise verändert.The image recording device according to the invention is an optical one Arrangement, which the resolution of this from image recording camera and optical arrangement existing overall arrangement changed in some areas.

Vorzugsweise verwendet die Bildaufnahmeeinrichtung eine CCD- Anordnung (linear oder flächig) als Bildaufnahmekamera, da eine derartige Einrichtung eine elektronische Bearbeitung/Abspeicherung der aufgenommenen Bilder sehr vereinfacht. Außerdem hat eine CCD-Anordnung den Vorteil, daß die Gesamtanordnung gegenüber Erschütterungen relativ unanfällig ist. Entsprechende CCD-Anordnungen sind sehr leicht zu beschaffen.The image recording device preferably uses a CCD Arrangement (linear or flat) as an image recording camera, since one such an electronic device Editing / storage of the captured images very much simplified. In addition, a CCD arrangement has the advantage that the overall arrangement relative to shocks relative is insensitive. Corresponding CCD arrangements are very easy to get.

Verwendet man als CCD-Anordnung eine Diodenzeile bzw. ein lineares CCD-Array, so erhält man eine vereinfachte Daten­ aufnahme, welche zudem mit höchster Geschwindigkeit erfolgen kann.If one uses a diode row or a CCD arrangement linear CCD array, so you get a simplified data recording, which also take place at the highest speed can.

Die erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung eignet sich vorzugsweise zum Einsatz in einer Autofokus-Einrichtung, da sie sehr kompakt aus wenigen Teilen aufgebaut ist.The image recording device according to the invention is suitable preferably for use in an autofocus device because it is built very compactly from a few parts.

Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn man die Autofokus-Ein­ richtung in ein Operationsmikroskop einbaut, welches dadurch mit sehr kleinen äußeren Abmessungen konstruiert werden kann und Chirurgen dadurch schnell einen Blick seitlich des Operationsmikroskopes ermöglicht. This is particularly beneficial when you have the auto focus on direction in a surgical microscope, which thereby can be constructed with very small external dimensions and surgeons can quickly take a look to the side of the Surgical microscope.  

Die erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung sollte auch zur Aufnahme eines Laserstrahls ausgelegt sein, da dieser in den verschiedensten Anwendungsgebieten immer häufiger verwendet wird. Die entsprechende Auslegung kann dabei in der Auswahl entsprechender Kameras bestehen oder in einer zusätzlichen homogenen Strahlabschwächung (z. B. Filter).The image recording device according to the invention should also Recording a laser beam can be designed as this in the various fields of application are increasingly used becomes. The corresponding design can be selected Corresponding cameras exist or in an additional one homogeneous beam attenuation (e.g. filter).

Die optische Anordnung der erfindungsgemäßen Bildaufnahme­ einrichtung kann im Extremfall aus einer einzelnen Linse bestehen, wobei aber die Aufgabe der Einzellinse auch durch eine oder mehrere Linsenbaugruppen aus verschiedenen optischen Bauteilen erfüllt werden kann. Die Einzellinse kann auch durch einen entsprechend wirkenden Spiegel realisiert sein.The optical arrangement of the image recording according to the invention In extreme cases, the device can be made from a single lens exist, but the task of the single lens also through one or more lens assemblies from different optical Components can be met. The single lens can also pass through a mirror acting accordingly.

Verwendet man eine Einzellinse so trägt dies zur gewünschten kompakten Bauform der Bildaufnahmeeinrichtung bei.If you use a single lens, this contributes to the desired one compact design of the image recording device.

Das auf die optische Anordnung auffallende Strahlenbündel kann entweder seine Strahleintrittsfläche in die optische Anordnung verändern (Bewegung des Strahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse) und durch sein Auftreffen auf unterschiedliche Bereiche lenken oder die optische Anordnung kann (ggf. durch eine z. B. von einem Rechner gesteuerte Regelung/Steuerung) vor der Bildaufnahmekamera bewegt werden, um das erfindungsgemäße Ziel zu erreichen.The beam of rays striking the optical arrangement can either its beam entry area into the optical arrangement change (movement of the beam in a plane perpendicular to the optical axis) and by hitting different ones Guiding areas or the optical arrangement can (if necessary by a z. B. from a computer controlled regulation) the image recording camera can be moved to the invention To achieve goal.

Bei den meisten Anwendungen, insbesondere bei der Verwendung der Bildaufnahmeeinrichtung in einer Autofokus-Einrichtung, ist es vorteilhaft, daß die optische Anordnung entweder ein auf sie auffallendes paralleles Strahlenbündel im und/oder außerhalb des Zentralbereichs der Bildaufnahmeeinrichtung aufweitet, um die Auflösung zu erhöhen.For most applications, especially when used the image recording device in an autofocus device it is advantageous that the optical arrangement be either one on it striking parallel beam inside and / or outside of the central area of the image recording device to to increase the resolution.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs­ beispielen, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren, näher erläutert, wobei die nachfolgenden Beispiele keinen abschließenden Charakter für die Erfindung haben und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beinhaltet. The invention is based on execution examples, with reference to the accompanying figures, explained in more detail, the following examples none have final character for the invention and others includes advantageous embodiments of the invention.  

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung; Fig. 1 shows a first image pickup device according to the invention;

Fig. 2 eine zweite erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung; Fig. 2 is a second image pickup device according to the invention;

Fig. 3 eine dritte erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung; Fig. 3 shows a third image pickup device according to the invention;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Linse gemäß Fig. 1, Eintrittsstrahlenbündel fokussiert; FIG. 4 shows an image recording device according to the invention with a lens according to FIG. 1, focusing input beam;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Linse gemäß Fig. 1, Eintrittsstrahlenbündel gering defokussiert; FIG. 5 shows an image recording device according to the invention with a lens according to FIG. 1, entrance beam bundles slightly defocused;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Linse gemäß Fig. 1, Eintrittsstrahlenbündel stark defokussiert und FIG. 6 shows an image recording device according to the invention with a lens according to FIG. 1, the input beam is strongly defocused and

Fig. 7 eine vierte erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung. Fig. 7 shows a fourth image pickup device according to the invention.

Bei den in den Fig. 1-3 dargestellten erfindungsgemäßen Varianten der Bildaufnahmeeinrichtung befindet sich vor einer CCD-Anordnung (1.2, 2.2, 3.2) jeweils eine einzelne Linse (1.1, 2.1, 3.1) als optische Anordnung (1.1, 2.1, 3.1), wobei die optische Anordnung (1.1, 2.1, 3.1) jeweils einen gewissen Abstand zum CCD-Zeilenarray (1.2, 2.2, 3.2) aufweist.In the variants of the image recording device according to the invention shown in FIGS. 1-3, a single lens ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) is located in front of a CCD arrangement ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) as an optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ), the optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) each being at a certain distance from the CCD line array ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ).

Das auftreffende Strahlenbündel (1.3, 2.3, 3.3) ist kleiner als die CCD-Anordnung (1.2, 2.2, 3.2) und als die optische Anordnung (1.1, 2.1, 3.1) und fällt somit jeweils nur auf einen Teilbereich der CCD-Anordnung (1.2, 2.2, 3.2) und der optischen Anordnung (1.1, 2.1, 3.1).The incident beam ( 1.3 , 2.3 , 3.3 ) is smaller than the CCD arrangement ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) and than the optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) and therefore only falls on a sub-area of the CCD arrangement ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) and the optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ).

Würde man eine Autofokuseinrichtung für Operationsmikroskope nach dem Stand der Technik nehmen, so würde die zur Detektion des Laserstrahls verwendete Diodenzeile eine reproduzierbare gleichmäßige Auflösung bzw. eine Einstellung des Gesamtsystems von 0,5 bis 1 mm zulassen, wobei das begrenzende Element der Pixelabstand im Zentralbereich der CCD-Zeile von ca. 14 µm ist.Would you be an autofocus device for surgical microscopes according to the state of the art, the would for detection  the diode line used a reproducible uniform resolution or a setting of the overall system allow from 0.5 to 1 mm, the limiting element of The pixel spacing in the central area of the CCD line is approx. 14 µm.

Demhingegen sorgt die erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung mit ihrer optischen Anordnung (1.1, 2.1, 3.1) dafür, daß der zu detektierende Laserstrahl (1.3, 2.3, 3.3) von dieser gespreizt wird und somit mehr Dioden auf der CCD-Zeile (1.2, 2.2, 3.2) ausgeleuchtet werden. Dadurch wird aber die Auflösung erhöht. Diese Aufspreizung ist aber unterschiedlich, je nach dem wo der Laserstrahl (1.3, 2.3, 3.3) auf die optische Anordnung (1.1, 2.1, 3.1) auftrifft, wodurch die Auflösung der Gesamtanordnung bereichsweise unterschiedlich ist.In contrast, the image recording device according to the invention with its optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) ensures that the laser beam to be detected ( 1.3 , 2.3 , 3.3 ) is spread by it and thus more diodes on the CCD line ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) be illuminated. However, this increases the resolution. This spreading differs, however, depending on where the laser beam ( 1.3 , 2.3 , 3.3 ) impinges on the optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ), whereby the resolution of the overall arrangement differs in some areas.

Die unmittelbar vor der CCD-Zeile (1.2, 2.2, 3.2) im Abbildungsstrahlengang des Autofokus in einem Operations­ mikroskop angeordnete Linse (1.1, 2.1, 3.1) ist im wesentlichen eine Zerstreuungslinse, welche jedoch teilweise (insbesondere im Randbereich) auch eine sammelnde Wirkung aufweisen kann. Der Bereich der Linse (1.1, 2.1, 3.1) mit Zerstreuungswirkung bewirkt eine Spreizung benachbarter (fast paralleler) Autofokus-Strahlenbündel (1.3, 2.3, 3.3) auf der CCD-Zeile (1.2, 2.2, 3.2) und der Bereich mit sammelnder Wirkung eine Stauchung. Somit ist aber die Auflösung in einem besonders interessanten Bereich höher als in einem weniger interessanten Bereich, wodurch letztendlich zusätzlich noch eine Vergrößerung des Meßbereichs (je nach konkreter Ausgestaltung der optischen Anordnung) möglich ist.The lens ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) arranged directly in front of the CCD line ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) in the imaging beam path of the autofocus in an operating microscope is essentially a diverging lens, but some (especially in the edge area) also have a collecting effect can. The area of the lens ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) with a scattering effect causes a spreading of neighboring (almost parallel) autofocus beams ( 1.3 , 2.3 , 3.3 ) on the CCD line ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) and the area with a collecting effect one Upsetting. However, the resolution is higher in a particularly interesting area than in a less interesting area, which ultimately also makes it possible to enlarge the measuring range (depending on the specific design of the optical arrangement).

Die erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung ermöglicht also eine bereichsweise Steuerung der Auflösung eines Systems, bei welchem die Position eines auf eine CCD-Anordnung (1.2, 2.2, 3.2) abgebildeten Objekts (z. B. eine Strichmarke) auf der CCD- Anordnung (1.2, 2.2, 3.2) erfaßt werden soll.The image recording device according to the invention thus enables the resolution of a system to be controlled in areas in which the position of an object (for example a line mark) imaged on a CCD arrangement ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) on the CCD arrangement ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) should be recorded.

Die Form der Linse (bzw. Linsen) (1.1, 2.1, 3.1), welche die optische Anordnung darstellt, kann dabei unterschiedlichst, je nach Anwendungszweck ausfallen. Das Material ist in Abhängigkeit von der zu detektierenden Strahlung (1.3, 2.3, 3.3) zu wählen, wobei vorzugsweise Glas oder Kunststoff (insbesondere CR 39 Formteil oder Spritzteil) verwendet werden.The shape of the lens (or lenses) ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ), which represents the optical arrangement, can vary depending on the application. The material should be selected depending on the radiation ( 1.3 , 2.3 , 3.3 ) to be detected, preferably glass or plastic (in particular CR 39 molded part or molded part) being used.

Die in der Fig. 1 dargestellte Linse (1.1) ist im wesentlichen eine Zerstreuungslinse, wobei die dem linearen CCD-Array (1.2) zugewandte Seite (1.1b) plan ist. Die dem einfallenden Strahlenbündel (1.3) zugewandten Seite (1.1a) besitzt einen Radius, welcher der Linse (1.1) insgesamt eine zerstreuende Wirkung gibt. Dadurch wird das auf die Linse (1.1) auftreffende Strahlenbündel (1.3) beim Durchgang durch die Linse (1.1) aufgespreizt und bedeckt mehr Dioden des nachfolgenden CCD- Arrays (1.2), als dies ohne die vorgeschaltete optische Anordnung (1.1) der Fall ist. Damit vergrößert man aber gleichzeitig die erzielbare Auflösung, da nun eine vertikale Bewegung des Strahlenbündels (1.3) kleiner ausfallen muß, um noch detektiert zu werden. Das heißt, man erhält bei kleineren Fokusabweichungen eine größere Strahlauslenkung bzw. Strahlaufweitung.The lens ( 1.1 ) shown in FIG. 1 is essentially a diverging lens, the side ( 1.1 b) facing the linear CCD array ( 1.2 ) being flat. The side ( 1.1 a) facing the incident beam ( 1.3 ) has a radius which gives the lens ( 1.1 ) an overall dispersing effect. Characterized the light incident on the lens (1.1) beams (1.3) is expanded when passing through the lens (1.1) and covers more diodes of the subsequent CCD array, as is the case (1.2) without the upstream optical arrangement (1.1). However, this also increases the achievable resolution, since a vertical movement of the beam ( 1.3 ) must be smaller in order to be detected. This means that with smaller focus deviations, a larger beam deflection or beam widening is obtained.

Die Krümmung der Linsenoberfläche (1.1a) kann dabei bereichsweise unterschiedlich (allgemeine Asphäre) sein, so daß der Fangbereich der Anordnung (1.1, 1.2) nicht geringer sein muß als ohne Linse (1.1). Ja, er kann sogar größer sein, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist.The curvature of the lens surface ( 1.1 a) can differ in some areas (general asphere), so that the catch area of the arrangement ( 1.1 , 1.2 ) need not be less than without a lens ( 1.1 ). Yes, it can even be larger, as shown in FIG. 2.

Bei dieser Linse (2.1) besitzt lediglich der zentrale Bereich (B2) eine zerstreuende Wirkung auf das einfallende Strahlen­ bündel (2.3). Im Randbereich (A2, C2) besitzt die Linse (2.1) eine sammelnde Wirkung, so daß mit einer derartigen Linse (2.1) zum einen im Zentralbereich (B2) eine Erhöhung der Auflösung realisierbar ist und im Randbereich (A2, C2) eine Vergrößerung des Fangbereichs. Die Übergänge von dem Zerstreuungsbereich (B2) zu den sammelnden Bereichen (A2, C2) ist in diesem Beispielfall stetig. In den einzelnen Bereichen (A2, B2, C2) kann sich der Linsenradius dabei stetig ändern, so daß man um den Linsenmittelpunkt (B2) eine stärkere zerstreuende Wirkung hat als im Grenzbereich des Zerstreuungsbereichs neben den Randbereichen (A2, C2). Eine Bewegung des einfallenden Strahlenbündels (2.3) um die optische Achse wird also sehr viel eher detektiert als im Randbereich.In this lens ( 2.1 ), only the central area (B2) has a distracting effect on the incident rays ( 2.3 ). In the edge area (A2, C2) the lens ( 2.1 ) has a collecting effect, so that with such a lens ( 2.1 ) on the one hand an increase in resolution can be realized in the central area (B2) and in the edge area (A2, C2) an increase in Catch area. The transitions from the scattering area (B2) to the collecting areas (A2, C2) are continuous in this example. In the individual areas (A2, B2, C2) the lens radius can change constantly, so that around the lens center (B2) one has a stronger distracting effect than in the border area of the scattering area next to the edge areas (A2, C2). A movement of the incident beam ( 2.3 ) around the optical axis is thus detected much sooner than in the edge area.

Daß der Übergang zwischen den Bereichen nicht stetig sein muß, zeigt die Fig. 3. Hier treten bei den Übergängen zwischen den Bereichen (A3, B3.1, B3.2, C3) Spitzen auf. Die Anzahl der Bereiche (A3, B3.1, B3.2, C3) ist hier lediglich beispielhaft und kann bei der konkreten Linsenauslegung sehr viel größer sein. Trotzdem erhält man auch hier die gewünschte Wirkung einer bereichsweisen unterschiedlichen Auflösung der Gesamt­ anordnung. Fig. 3 shows that the transition between the regions does not have to be continuous . Here peaks occur in the transitions between the regions (A3, B3.1, B3.2, C3). The number of areas (A3, B3.1, B3.2, C3) is only an example here and can be much larger in the specific lens design. Nevertheless, you get the desired effect of a different resolution of the overall arrangement depending on the area.

Alle in den Fig. 1-3 dargestellten Linsen (1.1, 2.1, 3.1) können ihre optische Wirkung entweder in nur einer zur optischen Achse senkrechten Achse entfalten (Zylinderlinsen) oder aber in den beiden zur optischen Achse senkrechten Achsen (kreisförmige Linse). Die Linsenoberfläche kann einen gleich­ mäßigen Radius aufweisen oder aber von einer allgemeinen asphärischen Form sein, je nach Optimierungsziel der betreffenden Verwendung.All of the lenses ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) shown in FIGS. 1-3 can develop their optical effect either in only one axis perpendicular to the optical axis (cylindrical lenses) or in the two axes perpendicular to the optical axis (circular lens). The lens surface can have a uniform radius or a general aspherical shape, depending on the optimization goal of the application in question.

Die in den Fig. 4-6 dargestellte Bildaufnahmeeinrichtung besitzt eine sammelnde Eintrittslinse (4), welche das durch sie abgebildete Strahlenbündel (5) über einen Ablenkspiegel (6) auf die in der Fig. 1 dargestellte Zusatzlinse (1.1) zur Genauig­ keitssteigerung bei minimaler Fokusdifferenz abbildet. Hinter der Zusatzlinse (1.1) ist ein CCD-Chip (7) angeordnet. Befindet sich das Strahlenbündel (5) genau im Fokus, fällt das Strahlenbündel (5) auch genau auf ein (bzw. auf eine vorher genau bestimmte Anzahl) Detektorelement auf dem CCD-Chip (7) (siehe Fig. 4).The image recording device shown in FIGS. 4-6 has a collecting entrance lens ( 4 ), which the ray bundle ( 5 ) imaged by it via a deflecting mirror ( 6 ) on the additional lens ( 1.1 ) shown in FIG. 1 for accuracy increase with minimal Maps focus difference. A CCD chip ( 7 ) is arranged behind the additional lens ( 1.1 ). If the bundle of rays ( 5 ) is precisely in focus, the bundle of rays ( 5 ) also falls exactly on one (or on a previously determined number) detector element on the CCD chip ( 7 ) (see FIG. 4).

Ist das Strahlenbündel (5) hingegen leicht defokussiert, so sorgt die Zusatzlinse (1.1) dafür, daß die Ablage auf dem CCD- Chip (7) sich vergrößert (siehe Fig. 5). Bei "stärker" Defokussierung wird dann das Strahlenbündel (5) auf das bzw. If, on the other hand, the beam ( 5 ) is slightly defocused, the additional lens ( 1.1 ) ensures that the deposit on the CCD chip ( 7 ) increases (see FIG. 5). With "stronger" defocusing, the beam ( 5 ) is then directed onto the

die letzten Detektorelemente des CCD-Chip (7) abgebildet (siehe Fig. 6).the last detector elements of the CCD chip ( 7 ) are shown (see FIG. 6).

In der Fig. 7 ist die optische Anordnung aus den Fig. 4-6 bei Defokussierung dargestellt, wobei aber die Zusatzlinse (1.1 aus den Fig. 1, 4-6) durch eine andere Zusatzlinse (1.4) ersetzt wurde. FIG. 7 shows the optical arrangement from FIGS . 4-6 with defocusing, but the additional lens ( 1.1 from FIGS . 1, 4-6) has been replaced by another additional lens ( 1.4 ).

Die Zusatzlinsen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) können je nach Meßproblem ausgewählt werden und erlauben eine Anpassung der Sensibilisierung der Detektion bei Defokussierung, ohne daß die Bildaufnahmeeinrichtung (1.2, 2.2, 3.2, 7) ausgetauscht werden muß (und damit die verwendete Ansteuerungselektronik). Lediglich bei der Auswertesoftware im Auswerterechner (in der Figur nicht dargestellt), welchem das Signal der Bildaufnahme­ einrichtung (1.2, 2.2, 3.2, 7) zugeleitet wird, muß eine Berücksichtigung der momentan eingesetzten Linse erfolgen.The additional lenses ( 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 ) can be selected depending on the measurement problem and allow the sensitivity of the detection to be adjusted in the event of defocusing, without the image recording device ( 1.2 , 2.2 , 3.2 , 7 ) having to be replaced (and thus the control electronics used ). Only with the evaluation software in the evaluation computer (not shown in the figure), to which the signal of the image recording device ( 1.2 , 2.2 , 3.2 , 7 ) is fed, must the lens currently used be taken into account.

Dies ermöglicht den Einsatz im wesentlichen gleicher Defokussierungsdetektoren (mit entsprechend ausgewählter Zusatzlinse) für unterschiedliche Meßzwecke.This enables the use of essentially the same Defocus detectors (with the correspondingly selected Additional lens) for different measuring purposes.

Claims (10)

1. Bildaufnahmeeinrichtung für Meßzwecke, bei welcher zumindest eine die Auflösung der Gesamtanordnung bereichsweise verändernde optische Anordnung (1.1, 2.1, 3.1) vor einer Bildaufnahmekamera (1.2, 2.2, 3.2) angebracht ist.1. Image recording device for measuring purposes, in which at least one optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) which changes the resolution of the overall arrangement in some areas is mounted in front of an image recording camera ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ). 2. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmekamera (1.2, 2.2, 3.2) eine CCD-Anordnung ist.2. Image recording device according to claim 1, characterized in that the image recording camera ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) is a CCD arrangement. 3. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die CCD-Anordnung (1.2, 2.2, 3.1) zeilenförmig ist.3. Image recording device according to claim 2, characterized in that the CCD arrangement ( 1.2 , 2.2 , 3.1 ) is line-shaped. 4. Bildaufnahmeeinrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrichtung in einer Autofokus-Einrichtung eingebaut ist.4. Image recording device according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the image recording device in an autofocus device is installed. 5. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Autofokus-Einrichtung in einem Operationsmikroskop eingebaut ist.5. Image recording device according to claim 4, characterized characterized in that the autofocus device in one Surgical microscope is installed. 6. Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Laserstrahls (1.3, 2.3, 3.3) ausgelegt ist.6. Image recording device according to one of claims 1-5, characterized in that the image recording device is designed to receive a laser beam ( 1.3 , 2.3 , 3.3 ). 7. Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnung (1.1, 2.1, 3.1) aus mindestens 2 Linsen aufgebaut ist.7. Image recording device according to one of claims 1-6, characterized in that the optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) is constructed from at least 2 lenses. 8. Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnung (1.1, 2.1, 3.1) zumindest ein auf sie auffallendes Strahlen­ bündel (1.3, 2.3, 3.3) im Zentralbereich (B, B2, B3.1, B3.2) der Bildaufnahmekamera (1.2, 2.2, 3.2) aufweitet. 8. Image recording device according to one of claims 1-7, characterized in that the optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) at least one beam incident on it ( 1.3 , 2.3 , 3.3 ) in the central region (B, B2, B3.1, B3.2) of the image recording camera ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ). 9. Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnung (1.1, 2.1, 3.1) zumindest ein auf sie auffallendes Strahlenbündel (1.3, 2.3, 3.3) außerhalb des Zentral­ bereichs (B, B2, B3.1, B3.2) der Bildaufnahmekamera (1.2, 2.2, 3.2) aufweitet.9. Image recording device according to one of claims 1-7, characterized in that the optical arrangement ( 1.1 , 2.1 , 3.1 ) at least one incident on it rays ( 1.3 , 2.3 , 3.3 ) outside the central area (B, B2, B3.1 , B3.2) of the image recording camera ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ). 10. Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die CCD-Anordnung (1.2, 2.2, 3.2) ein CCD-Chip ist.10. Image recording device according to one of claims 1-9, characterized in that the CCD arrangement ( 1.2 , 2.2 , 3.2 ) is a CCD chip.
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