Solche Meßmikroskope werden verwendet, wenn es gilt, bei kleinen Objekten Dimensionen zu vermessen. Dabei kann es sich um Strecken bzw. Abstände handeln, beispielsweise um Schichtdicken oder Durchmesser von Objekten, aber auch um Flåcheninhalte, Winkel und dergleichen.

Solche Meßmikroskope werden vorteilhaft in verschiedenen Bereichen von Fertigungs- und Kontrollabteilungen verwendet. Insbesondere dann, wenn mit solchen Meßmikroskopen über längere Zeit unterbruchslos gearbeitet werden muß, spielt der Aufbau des Meßmikroskops eine große Rolle, weil durch ihn die Körperhaltung und die Ermüdungsgefahr bestimmt werden. Insofern ist auch der Bedienungskomfort sehr bedeutsam.

Einfache Meßmikroskope besitzen ein aus Objektiv und Okular bestehendes optisches System. Meist sind Objektiv und Okular auswechselbar. Im Strahlengang, beispielsweise in einem Okular, ist eine Glasplatte mit einer Struktur wie Maßstab, Fadenkreuz und dergleichen angeordnet, die der Vermessung von Objekten dient. Die zu untersuchenden Objekte werden auf einem bewegbaren Objektträger befestigt. Meist ist der Objektträger in X-und Y-Richtung verschiebbar, während die Verschiebung in Z-Richtung dadurch erreicht wird, daß das optische System relativ zum Objektträger in Z-Richtung verschiebbar ist. Durch Verstellen der entsprechenden X-, Y-und Z-Antriebe, die bei einfachen Meßmikroskopen manuell bedient werden, kann erreicht werden, daß das gewünschte Objekt im Sehfeld des Meßmikroskops scharf abgebildet wird. Dimensionen kleinerer Objekte werden mit Hilfe eines im Okular abgebildeten Maßstabs vermessen, Dimensionen größerer Objekte mit Hilfe eines Fadenkreuzes und durch Verschieben des Objekts in X-oder Y-Richtung, wobei die Ablesung des zurückgelegten Wegs bei manuellen Antrieben am X-bzw. Y-Antrieb erfolgt. Zur Steigerung der Auflösung hat die Antriebstrommel oftmals einen Nonius. Auch die Vermessung von Maßen in Z-Richtung ist entsprechend möglich, wobei die geringe Schärfentiefe optischer Einrichtungen ausgenützt werden kann. Alternativ zur Vermessung mit Hilfe eines Nonius werden beim

bekannten Stand der Technik Verschiebungen auch mit Hilfe von Glasmaßstäben und Auswerteeinheiten erfaßt. Die X-, Y-und Z-Antriebe müssen zur Erreichung einer großen Meßgenauigkeit weitestgehend spielfrei sein. Entsprechend sind die Konstruktionen solcher Antriebe sehr aufwendig und damit teuer. Eine Vorrichtung zur Einstellung des Spiels ist in DE-AI-35 31 833 beschrieben.

Ein Meßmikroskop der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der DE-A1-37 41 735 bekannt. Hier erfolgt die Bewegung in X-und Y-Richtung durch von Schrittmotoren angetriebenen Gewindespindeln, durch die Muttern bewegt werden, mit denen dann der Tisch bewegt wird. Dabei ist die Positioniergenauigkeit von der Größe eines Schrittes des Schrittmotors abhängig. In Y-Richtung ist eine Kugellängsfiihrung vorhanden. Die Bedienung des Mikroskops erfolgt über einen Computer und mittels Steuerhebel, Fokus-und Zoomschalter, wobei das Bild von einer Fernsehkamera generiert Bild auf einem Farbfernsehbildschirm dargestellt wird, während weitere Informationen auf einem Textdisplay dargestellt werden.

Aus EP-A2-0 908 751 ist ein optisches Gerät bekannt, das als Teleskop oder Mikroskop verwendet werden kann. Hier erfolgt die Objekterfassung mittels CCD-Photodioden- Arrays, deren Signale über Analog-Digital-Wandler an einem Bildspeicher weitergeleitet und dort gespeichert wird. Das Bild wird beispielsweise auf einer Flüssigkristallanzeige dargestellt.

Aus WO-A2-99/21042 ist ein hochpräzises Mikroskopsystem gezeigt, das mit Hilfe eines integrierten Computersystems automatische Bildanalysen ermöglicht, insbesondere für mikrobiologische Untersuchungen. Die Objektbetrachtung erfolgt mit einem üblichen Okularsystem, jedoch ist zusätzlich ein Bildschirm vorhanden, auf dem die Objekte betrachtbar sind. Verwendung findet bei diesem Mikroskopsystem auch ein IBM- kompatibler Personalcomputer, auf dem das Microsoft-Betriebssystem Windows installiert ist.

Beim Gegenstand der WO-A1-90/11486 ist neben dem optischen System mit einem Okular zusätzlich eine elektronische Kamera vorhanden, die ein auf einem Videomonitor darstellbares Bild erzeugt. Außerdem ist ein Rechner von der Art eines üblichen Personalcomputers vorhanden, an dem auch eine Maus angeschlossen ist. In einem

synthetisch erzeugten Bild wird ein Punkt dargestellt, der analog zu den Bewegungen der Maus seine Position ändert. In einer Mischvorrichtung werden das synthetische Bild und das Objektbild verarbeitet, so daß mit Hilfe der übrigen Systemkomponenten das Objektbild mit dem überlagerten Punkt auf dem Bildschirm zu sehen ist. Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann nach dem Messen von zwei Punkten eine Linie, die die beiden Punkte verbindet, dargestellt werden. Dies erleichtert die Arbeit und steigert die Qualität der Messungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders kostengünstiges, trotzdem aber genaue Messungen erlaubendes Meßmikroskop zu schaffen, an dem längere Zeit ermüdungsfrei gearbeitet werden kann und mit dessen Hilfe wiederkehrende Meßaufgaben zeitsparend und sehr präzise gelöst werden können.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Genauigkeit von Meßmikroskopen wird gemäß dem bekannten Stand der Technik dann, wenn ein Fadenkreuz im optischen Strahlengang angeordnet ist, sehr wesentlich von der Positionierungseinrichtung für den Meßtisch mitbestimmt. Insbesondere muß eine sehr hohe Spielfreiheit gewährleistet sein. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, einfache, kostengünstig herstellbare Antriebe zur Erzeugung der relativen Bewegung des Objekts zur Kamera in der zur Kameraebene parallelen Ebene einzusetzen. Auch wenn sich damit keine besonders genaue Positionierung des Objekts zur Kamera bzw. der Kamera zum Objekt erreichen läßt, so ist eine hohe Genauigkeit von Messungen am Objekt erfindungsgemäß dadurch zu erreichen, daß für die zwei möglichen Bewegungsachsen sehr genau arbeitende Positionserfassungseinheiten vorgesehen sind und daß die ungenau Positionierung durch Verschieben eines Fadenkreuzes oder einer anderen Meßmarke auf einem Bildschirm zur Anfahrung des Meßpunktes kompensiert wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen : Fig. l ein Schema des Meßmikroskops mit allen wesentlichen Elementen, Fig. _\'eine Ansicht des Mikroskopteils mit seinen Antrieben und Führungen,

Fig. 3 einen Spindelantrieb samt Positionserfassungseinheit, Fig. 4 ein Schema einer Bildschirmdarstellung und Fig. 5 und 6 Schemata von vorteilhaften Ausführungsbcispielen für Messungen in Z-Richtung.

In der Fig. 1 ist mit der Bezugszahl l ein Meßtisch bezeichnet, der vorteilhaft eine transparente Platte 2 aufweist, auf die ein zu vermessendes Objekt 3 gelegt wird, das auf dem Meßtisch I in geeigneter Weise befestigt werden kann. Auf das Objekt 3 ist ein Kameramodul 4 gerichtet, das neben einer elektronischen Kamera 5 auch eine Auflichteinheit 6 enthält, was in der Fig. 1 nur schematisch dargestellt ist. Die Auflichteinheit 6 erzeugt koaxiales und seitliches Auflicht, was in der Fig. 1 durch Pfeile unterhalb des Kameramoduls 4 angedeutet ist. Um transparente Objekte bzw. Objekte mit Durchgangslöchern auch mit Durchlicht betrachten und vermessen zu können, ist das Meßmikroskop auch mit einer Durchlichteinheit 7 ausgestattet.

Vorteilhaft enthalten die Auflichteinheit 6 und die Durchlichteinheit 7 Leuchtdioden als Lichtquellen. Dabei kann es sich vorteilhaft um Dioden handeln, deren Licht praktisch monochromatisch ist. Somit müssen an die Optik keine hohen Anforderungen gestellt werden. Auch bei Verwendung billiger, nicht farbkorrigierter Linsensysteme ergeben sich keine Farbfehler, so daß eine hohe Darstellungsqualität gegeben ist. Für viele Anwendungsfalle ist aber weißes Licht gewünscht, so daß dann vorteilhaft Leuchtdioden verwendet werden, die UV-Strahlen erzeugen und eine diese UV-Strahlen in weißes Licht umwandelnde Schicht enthalten.

Als Kamera 5 wird vorteilhaft eine USB-Kamera verwendet, wie sie unter der Bezeichnung Webcam kostengunstig angeboten wird. Auch als Objektiv kommt ein Serienprodukt in Betracht, beispielsweise ein telezentrisches Objektiv der Firma Leica.

Beim erfindungsgemäßen Meßmikroskop ist eine Direktbetrachtung von Objekten mit Hilfe eines Okulars nicht vorgesehen, so daß ein solches Okular entfällt. Damit entfällt auch die belastende Sitzposition des Benutzers bei der Objektbetrachtung durch ein solches Objektiv.

Ein Kreuztisch 8 ist hinter dem Meßtisch 1 so angeordnet, daß die Verfahrebene gegenüber der Meßtischebene nach hinten versetzt und zu dieser parallel ist. Die Durchlichteinheit 7 ist, auch wenn dies aus der Fig. 1 nicht erkennbar ist, am Kreuztisch 8 befestigt, so daß deren Lichtachse immer mit der optischen Achse des Kameramoduls 4 zusammentrifft.

Vorteilhaft : läßt sich als Durchlichteinheit 7 eine fluoreszierende Folie verwenden, die auf einem Träger aufgeklebt ist. Solche fluoreszierenden Folien erzeugen durch Anlegung einer elektrischen Spannung sichtbares Licht. Die Folie kann so groß sein, daß sie den ganzen Bewegungsbereich in X-und Y-Richtung abdeckt. Da eine solche Folie eine Lichtachse nicht besitzt, kommt es auf das Zusammentreffen mit der optischen Achse des Kameramoduls 4 gar nicht an. Somit besteht große Freiheit in der Plazierung der Durchlichteinheit 7.

Der Kreuztisch 8 ist horizontal in X-und in Y-Richtung verschiebbar, wobei die Bewegung in X-Richtung mittels eines X-Antriebs 9 und jene in Y-Richtung mittels eines Y-Antriebs 10 erfolgt. Jeder der Achsen ist erfindungsgemäß eine Positionserfassungseinheit zu geordnet, nämlich der X-Achse eine X-Positionserfassungseinheit 11 und der Y-Achse eine Y-Positionserfassungseinheit 12.

Das Kameramodul 4 ist an einem Arm 13 befestigt, der entlang einer Tragsäule 14 in Z- Richtung verschiebbar ist. Damit läßt sich die Kamera 5 gegenüber dem Objekt 3 vertikal verschieben, was einerseits der Scharfstellung und andererseits auch der Vermessung von Z-Komponenten am Objekt 3 dient. Die Verschiebung erfolgt mit Hilfe eines Z-Antriebs 15 und ist mittels einer Z-Positionserfassungseinheit 16 erfaßbar. Die Tragsäule 14 ihrerseits ist auf dem Kreuztisch 8 fest montiert.

Die Z-Positionserfassungseinheit 16 kann vorteilhaft auch ein System sein, bei dem die Distanz in Z-Richtung mittels eines Laserstrahls gemessen wird, was noch gezeigt werden wird.

Die Antriebe für die drei Achsen, also der X-Antrieb 9, der Y-Antrieb 10 und der Z-Antrieb 15, sind über elektrische Leitungen mit einem Achskontroller 17 verbunden, ebenso die Positionserfassungseinheiten 1l, 12 und 16. Vom Achskontroller 17 werden über die entsprechenden Leitungen die Motoren der Antriebe 9,10 und 15 unmittelbar

angesteuert. Die Positionserfassungseinheiten 11,12 und 16 werden vom Achskontroller 17 überwacht. Der Achskontroller 17 ist andererseits an einen Bus 18 angeschlossen, an den auch ein Lichtkontroller 19 und ein Personalcomputer 20 angeschlossen sind. Vom Lichtkontroller 19 führen elektrische Leitungen zu den Beleuchtungseinrichtungen, nämlich zur Auflichteinheit 6 und zur Durchlichteinheit 7.

Es sei hier erwähnt, daß beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Kamera 5 mittels des X-Antriebs 9 und des Y-Antriebs 10 horizontal und mittels des Z-Antriebs 15 vertikal relativ zum Meßtisch 1 verschiebbar ist. Im Rahmen der Erfindung kommt es nur auf die relative Bewegung in der zur Bildebene parallelen Ebene an, so daß nach der Erfindung auch andere Ausgestaltungen möglich sind. Beispielsweise kann der Meßtisch 1 mittels X- Antrieb 9 und Y-Antrieb 10 relativ zur Kamera 5 bewegbar sein und die Kamera 5 kann mit Hilfe des Z-Antriebs 15 relativ zum Meßtisch 1 bewegbar sein.

Handelsübliche Personalcomputer 20 verfügen über mehrere Schnittstellen, an die Peripheriegeräte anschließbar sind. An eine dieser üblichen Schnittstellen ist ein Bildschirm 21 angeschlossen, an eine andere Schnittstelle eine Tastatur 22. An eine weitere Schnittstelle ist ein Manipulator 23 angeschlossen, mit dem der Personalcomputer 20 zusätzlich zur Tastatur 22 bedienbar ist. Als Manipulator 23 kann beispielsweise eine sogenannte Maus oder ein Trackball verwendet werden.

Der Bus 18, der dem Befehls-und/oder Datenaustausch zwischen dem Personalcomputer 20 und dem Achskontroller 17 einerseits und dem Lichtkontroller 19 andererseits dient, ist vorteilhaft als Feldbus ausgeführt, beispielsweise als CAN-Bus. Über diesen Bus 18 laufen einerseits Stellsignale Sx, Sz-und Sz für die Antriebe 9,10 und 15 und andererseits Positionssignale xx, xy und xz, die von den Positionserfassungseinheiten 11, 12 und 16 stammen. Weil handelsübliche Personalcomputer 20 keine Schnittstelle für einen solchen Feldbus aufweisen, befindet sich an einer der üblichen Schnittstellen des Personalcomputers 20, beispielsweise an einer parallelen Schnittstelle, ein Konverter 24. Der Konverter 24 setzt die Signale in beiden Richtungen um. Die vom Personalcomputer 20 stammenden Stellsignale Sx, Sy und Sz für die Antriebe 9,10 und 15 werden vom parallelen Datenformat in das Busformat umgesetzt und die von den Positionserfassungseinheiten 11, 12 und 16 kommenden Positionssignale xx, xY und x, werden vom Busformat in ein paralleles Datenformat

gewandelt. Der Achskontroller 17 erzeugt aus den Positionssignalen xx, xy und xz das Busformat und wandelt im Busformat ankommende Stellsignale Sx, Sy und Sz in Stellbefehle für die Antriebe 9,10 und 15. Auf dem Bus 18 werden auch die Daten übermittelt, die der Lichtkontroller 19 benötigt, um die Auflichteinheit 6 und die Durchlichteinheit 7 anzusteuern. Der Konverter 24 kann als sogenanntes Dongle ausgeführt sein, alternativ aber auch als Schnittstellenkarte, die in den Personalcomputer 20 eingebaut ist.

Die Kamera 5 ist über eine Bildleitung 25, die vorteilhaft als USB-Bus ausgeführt ist, an den Personalcomputer 20 angeschlossen. Damit wird es ermöglicht, daß die von der Kamera 5 erzeugte Abbildung des Objekts 3 auf dem Bildschirm 21 des Personalcomputers 20 dargestellt wird. Diese Abbildung erfolgt auf dem Bildschirm 21 vorteilhaft innerhalb eines Objektfensters 25, das in seiner Größe veränderbar ist, so daß es an die jeweilige Meßaufgabe anpaßbar ist. Auf dem Bildschirm 21 sind weitere Fenster angeordnet, die durch den Benutzer positionierbar und in ihrer Größe veränderbar sind. Sie können sich teilweise überdecken und in bekannter Weise durch Anklicken mit einer Bedientaste des Manipulators 23 in den Vordergrund gebracht werden. Neben dem Objektfenster 25 können auf dem Bildschirm 21 ein Arbeitsfenster, ein Aktionsfenster, ein Schlüsseldatenfenster und ein Symbolfenster angeordnet sein, dazu eine Menüleiste und allenfalls weitere Fenster. Dadurch wird erreicht, daß der Bediener alle Informationen, nämlich das Bild des Objekts 3 und alle durch Messung entstehenden Daten immer gleichzeitig im Blickfeld hat. Das trägt wesentlich zum ermüdungsfreien Arbeiten bei.

Nachstehend wird die Funktion des Meßmikroskops beschrieben. Nachdem das Objekt 3 auf dem Meßtisch 1 positioniert ist, ist das von der Kamera 5 gelieferte Bild des Objekts 3 im Objektfenster 25 auf dem Bildschirm 21 sichtbar. Wird der Manipulator 23, der beispielsweise eine Maus ist, bewegt, so bewegt sich im Objektfenster 25 ein Zeiger, der üblicherweise als Cursor bezeichnet wird. Nach der Erfindung kann der Zeiger verschiedene Gestalt haben. Der Zeiger kann aus je einer senkrechten und waagerechten Linie bestehen, von vom oberen zum unteren bzw. vom linken zum rechten Rand des Objektfensters 25 reicht Diese Form des Zeigers wird als großes Fadenkreuz bezeichnet.

Eine andere Form des Zeigers ist ähnlich, jedoch handelt es sich um je eine kurze Linie, die ebenfalls ein Fadenkreuz bilden. Diese Form wird als kleines Fadenkreuz bezeichnet. Mit diesen beiden Zeigerarten lassen sich Punkte hinsichtlich ihrer X-und Y-Koordinaten

bestimmen. Wird der Zeiger auf einen bestimmten Bildpunkt des Objekts 3 gebracht, sind dessen X-, Y-und Z-Koordinate durch die Lage des Zeigers und die Lage des Armes 13 bestimmbar. Durch Bedienung einer Taste des Manipulators 23, gemeinhin als Klicken bezeichnet, können die Koordinatenwerte im Personalcomputer 20 gespeichert werden.

Der so gespeicherte Punkt kann im Objektfenster mittels einer Marke, etwa eines kleinen Fadenkreuzes, gekennzeichnet werden. Wird anschließend der Manipulator 23 zu einem anderen Bildpunkt des Objektes 3 bewegt und dort wieder geklickt, werden die X-, Y-und Z-Koordinaten wiederum gespeichert. Das auf dem Personalcomputer 20 ablaufende Programm ist nun in der Lage, aus den X-und Y-Koordinaten der beiden Bildpunkte deren relative Beziehung in der Form von X-Abstand, Y-Abstand und/oder direktem Abstand zu ermitteln. Auch diese Daten sind speicherbar. Auf diese Weise sind Merkmale des Objektes 3 vermeßbar.

In einer weiteren Betriebsart des Meßmikroskops kann mit Hilfe des Manipulators 23 das Objekt 3 relativ zur Kamera 5 in X-, Y-und Z-Richtung verschoben werden. Wählt der Benutzer diese Betriebsart, beispielsweise über die Tastatur 22 oder durch Bedienung eines Menüs mit Hilfe des Manipulators 23, wobei der Zeiger automatisch die Form eines Pfeils annimmt, wenn der Zeiger in den Bereich des Menüs kommt, so wechselt der Zeiger wiederum seine Form und hat jetzt beispielsweise die Form einer flachen Hand. Führt der Bediener den Zeiger zu einem beliebigen Bildpunkt und drückt nun eine Bedientaste des Manipulators 23, so wechselt der Zeiger wiederum seine Form und bekommt nun die Gestalt einer haltenden Hand. Wird nun der Manipulator 23 bewegt, so werden dessen Bewegungen in X-und Y-Richtung in Stellsignale Sx und Se für den X-Antrieb 9 und den Y-Antrieb 10 umgesetzt. Damit wird die Kamera 5 relativ zum Objekt 3 in X-und Y- Richtung bewegt, so daß die Kamera 5 einen anderen Teil des Objektes 3 zum Objektfenster 25 liefert. Während der Bewegung des Manipulators 23 bewegt sich also die Kamera 5 relativ zum Objekt 3 selbst und auch dessen Bild im Objektfenster 25.

Während diese Bewegung geschieht, wird von den Positionserfassungseinheiten 11 und 12 diese Bewegung erfaßt und es werden deren Positionssignale xx und xy über den Achskontroller 17 und den Bus 18 an den Personalcomputer 20 übermittelt. Den einzelnen Pixeln innerhalb des Objektfensters 23 werden nun andere Koordinaten zugeordnet.

Erfindungsgemäß ist die Meßgenauigkeit durch die Genauigkeit der Positionserfassung der Lage des Objektes relativ zur Lage der Kamera und der kleinstmoglichen Verschiebebewegung des Fadenkreuzes bestimmt. Es kommt also nicht darauf an, daß das Objekt sehr genau positioniert werden kann, solange dessen Position genau bekannt ist und der zu messende Punkt auf dem Bildschirm mit dem Fadenkreuz angefahren werden kann.

Statt eines Fadenkreuzes kann auch eine andere Form einer Meßmarke angewendet werden, beispielsweise ein in seiner Größe veränderbarer Kreis.

In der Figur 2 ist eine Ansicht des Mikroskopteils mit seinen Antrieben und Linearführungendargestellt. Auf einer Grundplatte 30 ist der Meßtisch 1 fest verankert.

Eine Mikroskopsäule 31 ist gegenüber der Grundplatte 30 verschiebbar. Auf der Grundplatte 30 sind dazu Führungsschienen 32 fest montiert, auf der ein die Mikroskopsäule 31 tragender X-Schlitten 33 in X-Richtung horizontal verschiebbar ist.

Dem Antrieb des X-Schlittens 33 dient eine Gewindespindel 34, die in einem Festlager 35 einerseits und einem Loslager 36 andererseits gelagert ist. Im X-Schlitten 33 ist eine nicht dargestellte Mutter enthalten, die mit der Gewindespindel 34 im Eingriff steht. Dreht sich die Gewindespindel 34, so wird durch diesen Eingriff bewirkt, daß sich der Schlitten 33 entlang der Führungsschienen 32 bewegt, wobei die Bewegungsrichtung durch die Drehrichtung der Gewindespindel 34 bestimmt ist. Die Drehung der Gewindespindel 34 erfolgt mit Hilfe eines ersten Motors 37, von dessen Ritzel 38 die Bewegung mittels eines Riemens 39 auf die Gewindespindel 34 übertragen wird, wobei an der Gewindespindel 34 ebenfalls ein Ritzel vorhanden ist. Das Ritzel 38 und der Riemen 39 sind Beispiele für besonders einfache Transmissionsglieder bei der Übertragung der Drehbewegung vom Motor 37 zur Gewindespindel 34. Die Gewindespindel 34 ist also vom Motors 37 indirekt antreibbar. Anstelle von Ritzel 38 und Riemen 39 können auch andere einfache Transmissionsglieder angewendet werden.

Nach dem allgemeinen Erfindungsgedanken ist eine direkte und damit spielfreie Übertragung der Drehbewegung nicht nötig, weil die Genauigkeit der Messung auch dann nicht beeinträchtigt ist, wenn sehr einfache Transmissionsglieder verwendet werden, die nicht spielfrei sind. Somit lassen sich die Herstellun, skosten fur ein solches Meßmikroskop sehr niedrig halten, ohne daß dadurch die Genauigkeit von Messungen negativ verändert wird.

Analog wird die Verschiebbarkeit in Y-Richtung erreicht. So befinden sich auf dem Schlitten 33 wiederum Führungsschienen 32, von denen in der Figur 2 nur die eine sichtbar ist. Nicht sichtbar ist eine zugehörige weitere Gewindespindel. Diese ist ebenfalls in einem Festlager 35 und einem Loslager 36 gelagert. Auch hinsichtlich der übrigen Teile wie Mutter, Motor, Ritzel und Riemen entspricht der Antrieb für die Y-Richtung jenem für die X-Richtung.

Die Antriebe für die X-und Y-Richtung bestehen also nicht aus teuren Kugelumlaufgewinden mit entsprechenden Kugelumlaufmuttern und Lagerungen. Im Sinne der Erfindung werden günstige, mit mehr Reibung behaftete Gewindeantriebe verwendet bei denen die Drehung des Motors 37 von dessen Ritzel 38 mit Hilfe des Riemens 39 auf die Gewindespindel 34 übertragen wird. Mit solchen Antrieben können keine Positionieraufgaben mit einer Genauigkeit von etwa 1 um gelost werden. Die Grenzen liegen etwa bei Positioniergenauigkeiten von 5 um. Erfindungsgemäß kann trotz dieser ungenauen Positionierbarkeit genau gemessen werden, da sich das Fadenkreuz in der entsprechenden Ebene mit genügend starker Vergrößerung genauer positionieren läßt. Die Voraussetzung dafür ist ein genaues Positionserfassungssystem, wie es erfindungsgemäß vorhanden ist.

Der Aufbau für den Antrieb in Z-Richtung ist prinzipiell gleich. An der Mikroskopsäule 31 sind Schienen 32 angeordnet, auf denen ein die Kamera 5 (Fig. 1) und die Beleuchtungseinrichtung enthaltendes Gehäuse 51 vertikal verschiebbar ist. Auch hier wird die Verschiebbarkeit durch Drehung einer Gewindespindel 34 erreicht. Da die Meßgenauigkeit der Z-Koordinate von der Positioniergenauigkeit der Z-Achse direkt abhängt, werden hier bei hohen Anforderungen konventionelle Antriebslösungen eingesetzt. Beispielsweise werden gerollte Kugelumlaufgewindespindeln mit aussortierten Kugeln und entsprechender Mutter verwendet. Auch das Festlager 35 und das Loslager 36 wird entsprechend gewählt. Ist keine hohe Positioniergenauigkeit in Z-Richtung nötig, so kann aber auch die zuvor für die X-und die Y-Achsen beschriebene Bauart Anwendung finden. Auch die Bewegung in Z-Richtung kann mittels Glasmaßstab 40 und Sensor 42 ermittelt werden, alternativ aber auch mittels des zuvor erwähnten Systems mit einem Laserstrahl.

Für Meß-und Kontrollarbeiten in bestimmten Anwendungsgebieten von Meßmikroskopen ist eine Messung von Z-Dimensions-Komponenten nicht erforderlich. Dann kann ein motorischer Antrieb in Z-Richtung entfallen und durch eine manuell bediente Höhenverstellung ersetzt werden. Vorteilhaft ist es, wenn ein motorischer Antrieb für die Z-Richtung und ein zugehöriges Positionserfassungssystem nachrüstbar sind. Da der Achskontroller 17 fiir drei Achsen ausgelegt ist, ist dies problemlos möglich.

Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei der drei Achsen mit den beschriebenen Antrieben ausgerüstet.

Die Figur 3 zeigt eine prinzipielle Darstellung des Antriebs, wie er beim erfindungsgemäßen Meßmikroskop für die Bewegungen in X-und Y-Richtung Anwendung findet. Der Schlitten 33 besteht aus einer Schlittenplatte 55 und zwei Führungswagen 56. Jeder der Führungswagen 56 kann dabei vorteilhaft aus zwei gleichartigen Führungswagen 56 bestehen, die hintereinander angeordnet sind. Der Schlitten 33 bewegt sich entlang der Schienen 32, die auf einer Basis 60 befestigt sind. Die Führungswagen 56 und die Führungsschienen 32 bilden zusammen eine Linearführung.

Diese Linearführung ist weitgehend spielfrei und weist eine hohe Laufparallelität auf. Die Basis 60 ist beim Linearfuhrungssystem für die X-Richtung identisch mit der Grundplatte 30 (Fig. 2), bei den Linearführungssystemen für die Y-und die Z-Richtung mit auf den jeweiligen Schlitten 33 befestigten Platten. Die Bewegung wird erreicht durch Drehung der im Festlager 35 und im Loslager 36 gelagerten Gewindespindel 34, die über den Riemen 39 vom Motor 37 angetrieben wird. Die Drehung der Gewindespindel 34 wird durch eine im Schlitten 33 angeordnete Mutter 61 in eine lineare Bewegung des Schlittens 33 umgesetzt. Bei der Mutter 61 handelt es sich, wie schon erwähnt, nicht um einen Kugelumlauftyp. Derartige Antriebe sind preiswert herstellbar. Sie sind nicht sonderlich genau. Eine hohe Genauigkeit der Positionserfassung wird dadurch erreicht, daß parallel zu den Schienen 32 ein Glasmaßstab 40 angeordnet ist, der eine genaue Teilung 41 aufweist. Diese Teilung 41 wird mittels eines im Schlitten 33 angeordneten optischen Sensors 42 abgetastet. Erfindungsgemäß wird trotz des einfach aufgebauten und preiswert herstellbaren Antriebs durch die Kombination des Antriebs mit einer bezüglich Laufparallelität genauen Linearführung, einem hochgenauen System zur Positionserfassung und eines verschiebbaren Fadenkreuzes eine hohe Genauigkeit der Messung erreicht.

Im oben ausgeführten Beispiel wurden Spindelantriebe verwendet. Im Rahmen der Erfindung kommt es jedoch nur darauf an, dass der Meßtisch I relativ zur Kamera 5 nicht genau positionierbar sein muß, weil die relative Lage des Meßtisch 1 relativ zur Kamera 5 genau bestimmbar und die nicht genaue Positionierung des Meßtischs 1 durch Verschieben eines Fadenkreuzes kompensiert wird. Somit könnten andere Transmissionsglieder, so etwa auch ein Riemen-, Pneumatik-oder Hydraulikantrieb, genauso verwendet werden. Es wäre auch denkbar, daß anstelle der genauen Linearführungen ungenauer Typen verwendet werden und die Ungenauigkeiten der Laufparallelität durch ein entsprechendes Positionserfassungssystem kompensiert werden.

Die Figur 4 zeigt im Sinne eines Beispiels ein Schema einer Bildschirmdarstellung, die im Zusammenhang mit der Figur 1 schon erwähnt worden ist. Auf dem Bildschirm 21 ist das Objektfenster 25 dargestellt, in dem ein von der Kamera 5 (Fig. 1) erfaßtes Objekt 70 sichtbar ist. Im Objektfenster 25 ist ein mittels des Manipulators 23 (Fig. 1) bewegbares Fadenkreuz 71 sichtbar. Mit der Bezugszahl 71\'ist eine Stellung bezeichnet, bei der das Fadenkreuz 71 auf einem markanten Punkt des Objekts 70 liegt. Die diesen Punkt zugehörigen Koordinaten sind beispielsweise durch Drücken einer Taste am Manipulator 23 speicherbar. Mit der Bezugszahl 71"ist eine weitere Stellung bezeichnet, bei der das Fadenkreuz 71 auf einem zweiten markanten Punkt des Objekts 70 liegt. Auch die diesem Punkt zugehörigen Koordinaten sind durch Drücken einer Taste am Manipulator 23 speicherbar. Die Verschiebung des Fadenkreuzes vom Punkt 71\'zum Punkt 71"erfolgt durch Bewegen des Manipulators 23.

Die Koordinaten jedes auf diese Weise ermittelten Meßpunktes am Objekt 70 werden beispielsweise in einem Arbeitsfenster 80 dargestellt. Diese Koordinaten können dann in beliebiger Weise manipuliert werden. Ergebnisse solcher Manipulationen von Daten können beispielsweise in einem Schlüsseldatenfenster 81 dargestellt werden. In einem Aktionsfenster 82 können Meßprogrammabläufe dargestellt werden. Solche Meßprogrammabläufe legen fest, in welcher Weise Daten bei Reihenmessungen an verschiedenen Objekten 70 behandelt werden.

Am oberen Rand des Bildschirms befindet sich ein Bereich 83, der in der bekannten Weise Menüs und Symbole zur Steuerung des Programms und des Meßablaufs angeordnet sind.

Am Beispiel des Objektfensters 25 sind die üblichen Scrollbalken 84.1 und 84. 2 dargestellt.

Bemerkenswert ist ein zusätzlicher Scrollbalken 84.3 am rechten Rand des Objektfensters 25. Dieser dient beispielsweise dazu, den Z-Antrieb 15 (Fig. 1) zu steuern.

Weist der Manipulator 23 neben den üblichen Tasten ein zusätzliches Bedienelement wie etwa ein Scollrad auf, mit dem der Z-Antrieb 15 bedienbar ist, so führt die Betätigung dieses zusätzlichen Bedienelements zu einer entsprechenden Änderung der Darstellung des Scrollbalkens 84. 3.

Wesentlich ist, daß sowohl das Objekt 70 als auch alle Daten, die aus der Vermessung des Objekts 70 gewonnen werden, und darüber hinaus alle Manipulationen von solchen Daten, in übersichtlicher Weise auf dem Bildschirm 21 dargestellt werden. Auf diese Weise ist ein konzentriertes und gleichzeitig ermüdungsfreies Arbeiten möglich.

Die genaue Vermessung von Objekten 3 in Z-Richtung, also Höhenpositionen an Objekten 3, stößt dann an Grenzen, wenn der Vergrößerungsmaßstab bei der Betrachtung des Objektes 3 relativ klein ist. Diese Grenzen werden dadurch bestimmt, daß die Tiefenschärfe eine Funktion des Vergrößerungsmaßstabs ist. Bei geringen Vergrößerungsmaßstäben ist die Tiefenschärfe relativ groß, was zu ungenauen Messungen in Z-Richtung führt.

In der Fig. 5 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung gezeigt, die dieses Problem löst. Das auf dem Meßtisch 1 angeordnete Objekt 3 weist eine Höhenstrukturierung auf. Mit Hilfe der elektronischen Kamera 5 wird dessen Bild erfaßt. Mit A ist die optische Achse von Objekt und Kamera 5 eingezeichnet. Im Strahlengang ist ein erstes Spiegelungselement 90 angeordnet, das beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel oder ein entsprechendes Prisma ist. Damit ist das von der Auflichteinheit 6 stammende Licht, deren optische Achse mit A\'bezeichnet ist, in die Achse A einspiegelbar. In vorteilhafter Weise ist im Strahlengang der optischen Achse A\'ein zweites Spiegelelement 91 angeordnet, das ebenfalls halbdurchlässig ist. Damit ist ein von einem Laser-Distanzmesser 92 stammender Laserstrahl mit einer optischen Achse A einspiegelbar. Der vom Laser-Distanzmesser 92 kommende Laserstrahl wird am Spiegelelement 91 in den Strahlengang der Achse A\' eingeblendet und am Spiegelelement 90 in den Strahlengang der Achse A, so daß er auf das Objekt 3 triffl. Von dort wird der Laserstrahl reflektiert, an den Spiegelelementen 90 und 91 umgelenkt und erreicht wieder den Laser-Distanzmesser 92. Auf diese Weise ist am Objekt 3 die Position eines bestimmten Punktes hinsichtlich seiner Z-Position bestimmbar.

Der Laser-Distanzmesser 92 liefert also ein Positionssignal xz Der Laser- Distanzmesser 92 wirkt somit als Z-Positionserfassungseinheit 16.

Laser-Distanzmesser 92 haben eventuell einen beschränkten Arbeitsbereich. Deshalb kann es vorteilhaft sein, den Laser-Distanzmesser 92 zusätzlich zur Z- Positionserfassungseinheit 16 vorzusehen. Die tatsächliche Höheninformation für die Z-Koordinate setzt sich dann aus den Werten der Z-Positionserfassungseinheit 16 und des Laser-Distanzmessers 92 zusammen.

Auf diese Weise können auch Distanzen in Z-Richtung genau gemessen werden, ohne daß das Kameramodul 4 und der Laser-Distanzmesser 92 genau positionierbar sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß auch für die Z-Achse eine teure Kugelumlaufspindel nicht erforderlich ist und sehr einfache Transmissionsglieder angewendet werden können, wie dies zuvor für die X-und die Y-Achse beschrieben worden ist.

In der Fig. 6 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dargestellt. Hier ist ebenfalls ein Laser-Distanzmesser 92 zur Bestimmung von Z-Positionen vorhanden. Dessen Laserstrahl wird aber nicht in den Strahlengang A eingespiegelt. Der Laser-Distanzmesser 92 ist neben dem Kameramodul 4, das aus elektronischer Kamera 5 und Auflichteinheit 6 (Fig. 1) besteht, angeordnet, wobei die optische Achse A des Kameramoduls 4 um eine Distanz D neben der optischen Achse A"des Laser-Distanzmessers 92 parallel liegt. Um ein Objekt 3 hinsichtlich Z-Koordinatenpunkten bei kleinem Vergrößerungsmaßstab genau zu vermessen, wird das Objekt 3 relativ zum Laser-Distanzmesser 92 um die Distanz D unter den Laser-Distanzmesser 92 verschoben und die Z-Abmessung bestimmt. Es kommt nur auf die Relativbewegung an, so daß auch das Kameramodul 5 und der Laser- Distanzmesser 92 entsprechend gegenüber dem feststehenden Objekt 3 verschiebbar sein kann. Dabei kann die relative Verschiebung des Objekts 3 von der einen in die andere Position programmgesteuert erfolgen.

Das erfindungsgemäße Meßmikroskop in seinen verschiedenen vorteilhaften Ausgestaltungen ist kostengünstig herstellbar, ohne daß die Genauigkeit von Objektmessungen nachteilig verschlechtert ist.