DE102022134243A1

DE102022134243A1 - Chromatisch konfokale Messeinrichtung

Info

Publication number: DE102022134243A1
Application number: DE102022134243.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dietz; Andreas Krieger; Stephan Weiss; Frauke ROELLINGHOFF
Original assignee: Precitec Optronik GmbH
Current assignee: Precitec Optronik GmbH
Priority date: 2022-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2024-06-20
Also published as: WO2024133387A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine chromatisch konfokale Messeinrichtung mit einer Lichtquelle und Abbildungsoptiken. Die Messeinrichtung ist dazu eingerichtet, ein Objekt zu vermessen, welches ein Liniensegment schneidet, welches durch Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen definiert wird.Die Messeinrichtung weist eine verspiegelte konfokale Blende vor einem Detektor auf, durch welche Licht zurückreflektiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine chromatisch konfokale Messeinrichtung.
Chromatisch konfokale Messeinrichtungen werden beispielsweise verwendet, um Objekte zu vermessen. Beispielsweise kann eine Oberfläche eines Objekts vermessen werden, wodurch beispielsweise eine Höhe oder eine Unebenheit begutachtet werden kann. Beispielsweise kann es sich dabei um ein ebenes oder flaches Objekt handeln.
Eine beispielhafte Messeinrichtung ist in Dokument DE 10 2018 130 901 A1 offenbart.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine im Vergleich dazu beispielsweise alternative oder verbesserte Ausführung einer Messeinrichtung vorzusehen. Dies wird erfindungsgemäß durch eine chromatisch konfokale Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind beispielsweise in den Unteransprüchen beansprucht. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme in die Beschreibung mit aufgenommen.
Die Erfindung betrifft eine chromatisch konfokale Messeinrichtung. Die chromatisch konfokale Messeinrichtung weist eine Lichtquelle auf, welche Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und/oder mit einem kontinuierlichen Spektrum von Wellenlängen emittiert. Die Messeinrichtung weist eine erste konfokale Blende auf, durch welche Licht der Lichtquelle tritt. Ferner weist sie eine zweite konfokale Blende auf.
Die Messeinrichtung weist eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik auf. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik weist ein erstes aufspaltendes optisches Element auf, welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik weist ein erstes Linsensystem mit mindestens einer ersten Linse auf, welche vom ersten aufspaltenden optischen Element räumlich getrennt ist. Das erste Linsensystem empfängt Licht von dem ersten aufspaltenden optischen Element. Die effektive Brennweite des ersten Linsensystems unterscheidet sich für verschiedene Wellenlängen. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik ist derart ausgebildet, dass Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für mindestens einen Durchtrittspunkt des Lichts durch die erste konfokale Blende an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems bildet. Die Messeinrichtung ist dazu eingerichtet, ein Objekt zu vermessen, welches das Liniensegment schneidet und zumindest einen Teil des Lichts reflektiert.
Verfügt die erste konfokale Blende über mehrere Durchtrittspunkte des Lichts, beispielsweise durch eine schlitzförmige Öffnung der ersten konfokalen Blende, welche beispielsweise als Reihe unendlich vieler unmittelbar benachbarter Punkte angesehen werden kann, so werden für jeden Durchtrittspunkt jeweils Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen entlang eines entsprechenden Liniensegments gebildet. Die Vielzahl unmittelbar benachbarter Liniensegmenten von Fokuspunkten bilden ein Flächensegment. Die Fokuspunkte gleicher Wellenlänge aber unterschiedlicher Durchtrittspunkte durch die Blende bilden Fokuslinien auf dem Flächensegment quer zu den Liniensegmenten. Eine derartige Ausführung kann insbesondere als Liniensensor bezeichnet werden. Ein Liniensensor zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die erste konfokale Blende eine schlitzförmige Öffnung aufweist und/oder eine Vielzahl von Durchtrittspunkten durch die erste konfokale Blende vorgesehen sind. Derartige Ausführungen sind bei der hierin beschriebenen Messeinrichtung grundsätzlich möglich.
Die Messeinrichtung weist eine Detektions-Abbildungsoptik auf. Die Detektions-Abbildungsoptik ist dazu eingerichtet, von dem Objekt reflektiertes Licht ausschließlich aus Richtungen zu empfangen, welche sich von Richtungen, aus denen das Beleuchtungslicht auf das Objekt einfällt, unterscheiden. Die Detektions-Abbildungsoptik ist dazu eingerichtet, die Fokuspunkte aller Wellenlängen auf die zweite konfokale Blende abzubilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Detektions-Abbildungsoptik ein zweites Linsensystem mit mindestens einer zweiten Linse auf, welche vorzugsweise vom zweiten Teil des aufspaltenden optischen Elements räumlich getrennt ist. Das zweite Linsensystem kann insbesondere vom Objekt reflektiertes Licht empfangen und die effektive Brennweite des zweiten Linsensystems kann sich für verschiedene Wellenlängen unterscheiden.
Die Messeinrichtung weist einen Detektor auf, welcher dazu eingerichtet ist, eine Intensität des durch die zweite konfokale Blende tretenden Lichts zu erfassen.
Insbesondere weist die zweite konfokale Blende einen Schlitz auf, durch welchen Licht zum Detektor hindurchtritt. Ferner ist bei dieser Ausführung zweckmäßig die zweite konfokale Blende seitlich zu diesem Schlitz auf einer der Detektions-Abbildungsoptik zugewandten Seite ganz oder teilweise verspiegelt, so dass auftreffendes Licht zumindest teilweise in die Detektions-Abbildungsoptik zurückgespiegelt wird.
Mittels einer solchen Ausführung kann insbesondere erreicht werden, dass Licht, welches durch die erste konfokale Blende und die Beleuchtungs-Abbildungsoptik hindurchgegangen ist, an dem Objekt reflektiert wurde und dann durch die Detektions-Abbildungsoptik hindurchgegangen ist, an der zweiten konfokalen Blende so reflektiert wird, dass es wieder in die Detektions-Abbildungsoptik eintritt und typischerweise einen ähnlichen, äquivalenten oder zumindest im Wesentlichen ähnlichen Strahlengang in umgekehrter Richtung einnimmt. Dadurch kann für einen solchen Strahlengang eine Umdrehung der Funktionalitäten der beiden Abbildungsoptiken realisiert werden. Das zurückreflektierte Licht kann insbesondere für diverse Überwachungs- und/oder Steuerungsfunktionalitäten verwendet werden. Die beiden Abbildungsoptiken weisen somit jeweils beide Funktionalitäten auf und sind dadurch auch funktional miteinander verbunden.
Gemäß einer Ausführung weist die erste konfokale Blende einen Schlitz auf, durch welchen Licht der Lichtquelle hindurchtritt, und weist ferner eine Kontrollöffnung auf, welche neben dem Schlitz angeordnet ist. Die zweite konfokale Blende ist zweckmäßig zumindest derart verspiegelt, dass aus der Kontrollöffnung in Richtung der Beleuchtungs-Abbildungsoptik austretendes Licht auf die Kontrollöffnung zurückgespiegelt wird. Dadurch kann eine Möglichkeit geschaffen werden, um durch die Kontrollöffnung Licht in den Strahlengang einzukoppeln, welches auf die Kontrollöffnung zurückgespiegelt wird und dort auch wieder vermessen werden kann. Dies ermöglicht diverse Überwachungs- und Kontrollaufgaben.
Insbesondere kann der Schlitz der ersten konfokalen Blende eine Längserstreckung aufweisen. Die Kontrollöffnung kann insbesondere auf einer Verlängerung der Längserstreckung angeordnet sein. Dadurch weist aus der Kontrollöffnung austretendes Licht, welches auf die Beleuchtungs-Abbildungsoptik trifft, typischerweise den gleichen Strahlengang auf wie das Licht, welches zum Detektor gelangt, abgesehen davon, dass letzteres nicht zurückgespiegelt wird.
Die Messeinrichtung kann insbesondere einen Lichtleiter aufweisen, der an einer zur Beleuchtungs-Abbildungsoptik entgegengesetzten Seite an der Kontrollöffnung angeschlossen ist. Dieser Lichtleiter kann insbesondere dazu dienen, um Licht zur Kontrollöffnung zu leiten, so dass dieses aus der Kontrollöffnung austritt und dann wie bereits beschrieben den typischen Strahlengang nimmt, welchen auch dasjenige Licht nimmt, das zum Detektor gelangt, und es kann ferner dasjenige Licht, welches wie bereits beschrieben an der zweiten konfokalen Blende zurückgespiegelt wird, wieder in die Kontrollöffnung eintreten und vom Lichtleiter aufgenommen werden, so dass es vom Lichtleiter einer Möglichkeit zur Auswertung zugeführt werden kann.
Die Messeinrichtung kann insbesondere eine Kontrolllichtquelle aufweisen, welche Kontrolllicht in den Lichtleiter einkoppelt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode handeln. Dadurch wird zusätzlich zum bereits weiter oben beschriebenen Licht der Lichtquelle, welches in bereits beschriebener Weise durch die Abbildungsoptiken und die Blenden zum Detektor gelangt, ein weiterer Strahlengang implementiert werden, welcher beispielsweise parallel zum anderen Strahlengang verläuft, jedoch nicht zum Detektor gelangt, sondern zurückgespiegelt wird und wieder durch die Kontrollöffnung eintritt. Für dieses Licht kann insbesondere die Kontrolllichtquelle verwendet werden, welche unterschiedlich sein kann zur bereits beschriebenen Lichtquelle, so dass beispielsweise ein anderes Spektrum und/oder eine andere Intensität verwendet werden können.
Die Messeinrichtung kann insbesondere einen Kontrolldetektor aufweisen, welcher optisch an den Lichtleiter gekoppelt ist und durch die Kontrollöffnung von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik eintretendes Licht detektiert. Dadurch kann das zurückreflektierte Licht vermessen werden und beispielsweise für eine Auswertung, Überwachung oder Optimierung verwendet werden. Der Kontrolldetektor kann wellenlängenselektiv bzw. wellenlängenaufgelöst oder auch nichtwellenlängenaufgelöst sein. Die Ankopplung kann beispielsweise über einen Faserkoppler erfolgen.
Der Lichtleiter kann insbesondere zur Detektion von durch die Kontrollöffnung von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik eintretendem Licht mit dem Detektor optisch gekoppelt sein. Dies erlaubt die Verwendung des Detektors, welcher ohnehin vorhanden ist und bereits weiter oben beschrieben wurde, zur Auswertung des zurückgespiegelten Lichts. Beispielsweise kann hierfür ein nicht für das durch die Abbildungsoptiken getretenes Licht genutzter Kanal verwendet werden.
Es sei erwähnt, dass grundsätzlich entweder der Kontrolldetektor oder der Detektor für diesen Zweck verwendet werden können, oder dass auch sowohl der Kontrolldetektor wie auch der Detektor für diesen Zweck verwendet werden können. Im letztgenannten Fall kann der Lichtleiter beispielsweise das Licht sowohl zu dem Kontrolldetektor wie auch zu dem Detektor leiten.
Die Messeinrichtung kann insbesondere eine Kontrolleinrichtung aufweisen, welche dazu konfiguriert ist, basierend auf detektiertem, durch die Kontrollöffnung von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik eintretendem Licht eine Helligkeit der Reflektion auf dem Objekt zu bestimmen. Hierfür kann beispielsweise der bereits erwähnte Kontrolldetektor oder wie bereits weiter oben beschrieben der Detektor verwendet werden. Mittels der Helligkeit kann beispielsweise eine Kontrolle des Objekts erfolgen, wobei beispielsweise bekannt sein kann, welche Reflektivität das erwartete Objekt zu einem bestimmten Zeitpunkt oder grundsätzlich hat, wobei aus einer Abweichung von der Helligkeit, welche beispielsweise absolut oder relativ größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, darauf geschlossen werden kann, dass gerade ein falsches Objekt vermessen wird. In diesem Fall kann beispielsweise ein Signal ausgegeben und/oder eine Messung unterbrochen werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Leuchtstärke der Lichtquelle angepasst werden.
Die Messeinrichtung kann insbesondere eine Kontrolleinrichtung aufweisen, welche dazu konfiguriert ist, basierend auf detektiertem, durch die Kontrollöffnung von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik eintretendem Licht und basierend auf dem vom Detektor detektiertem, durch die zweite konfokale Blende hindurchtretendem Licht eine Fehlstellung der Messeinrichtung zu erkennen. Dabei kann insbesondere bekannt sein oder vorgegeben sein, welches Verhältnis gewisse Intensitäten der beiden Lichtdetektionen haben sollen. Aus einer Abweichung von einem solchen Verhältnis, welche beispielsweise absolut oder relativ größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, kann beispielsweise auf eine Fehlstellung geschlossen werden. In diesem Fall kann beispielsweise ein Signal ausgegeben werden und/oder es kann automatisiert eine Messung unterbrochen werden, so dass eine Justage erfolgen kann, bevor weitere Messungen erfolgen.
Gemäß einer Ausführung, welche grundsätzlich mit der bereits beschriebenen Ausführung einer Kontrollöffnung kombinierbar ist, jedoch auch separat ausführbar ist, kann die erste konfokale Blende einen Schlitz aufweisen, durch welchen Licht der Lichtquelle hindurchtritt, und kann ferner zweckmäßig mindestens eine Rücklauföffnung aufweisen, welche neben dem Schlitz angeordnet ist. Die zweite konfokale Blende kann zumindest derart verspiegelt sein, dass aus dem Schlitz der ersten konfokalen Blende in Richtung der Beleuchtungs-Abbildungsoptik austretendes Licht zumindest bei einer Anordnung eines Objekts auf mindestens eine Rücklauföffnung zurückgespiegelt wird.
Die Rücklauföffnung kann insbesondere derart angeordnet sein, dass sie nicht bei allen Ausrichtungen oder Reflexionseigenschaften von Objekten durch rücklaufendes Licht beleuchtet wird, sondern eben nur in bestimmten Situationen, insbesondere bei bestimmten Objekten oder bestimmten Ausrichtungen des Objekts. Es können insbesondere auch mehrere Rücklauföffnungen in der ersten konfokalen Blende ausgebildet sein.
Der Schlitz kann insbesondere eine Längserstreckung aufweisen, und jede Rücklauföffnung kann insbesondere benachbart zu einer Längsseite des Schlitzes angeordnet sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass sich die jeweilige Rücklauföffnung in einem Bereich befindet, welcher sich durch eine Aufweitung der Längsseiten des Schlitzes in einer Richtung quer zur Längserstreckung des Schlitzes ergibt. Dies ermöglicht es insbesondere, dass Licht, welches zu den Rücklauföffnungen gespiegelt wird, nicht grundsätzlich neben anderem Licht verläuft, sondern dieses beispielsweise auch schneiden kann.
Die Messeinrichtung weist vorteilhaft mindestens einen Rücklaufdetektor auf, welcher dazu ausgebildet ist, durch eine Rücklauföffnung von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik eintretendes Licht zu detektieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Messeinrichtung mindestens einen Lichtleiter aufweisen, welcher durch eine Rücklauföffnung von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik eintretendes Licht dem Detektor zur Detektion zuleitet. Dadurch kann eine Intensität und/oder eine spektrale Zusammensetzung des zurückgelaufenen und durch eine Rücklauföffnung hindurchgetretenen Lichts gemessen werden. Dies kann für Auswertezwecke verwendet werden.
Gemäß einer Ausführung weist die erste konfokale Blende zwei Rücklauföffnungen, insbesondere genau zwei Rücklauföffnungen, auf, welche insbesondere beidseitig des Schlitzes angeordnet sein können. Anders ausgedrückt befindet sich der Schlitz zwischen den beiden Rücklauföffnungen. Dies ermöglicht eine Messung von zurückreflektiertem Licht beidseitig des Schlitzes.
Die Messeinrichtung kann insbesondere eine Rücklauf-Auswerteeinrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, basierend auf detektiertem, durch eine oder mehrere Rücklauföffnungen hindurchtretendem Licht eine Fehlstellung der Messeinrichtung zu erkennen. Dadurch kann insbesondere eine solche Fehlstellung erkannt und dementsprechend ein Signal ausgegeben werden und/oder eine weitere Messung unterbrochen werden, so dass zweckmäßig eine Fehlstellung zunächst korrigiert werden kann. Insbesondere können zum Erkennen einer Fehlstellung Verhältnisse gebildet werden, mit Grenzwerten verglichen werden, es kann ein zeitlicher Verlauf bestimmt werden und/oder es können Änderungen außerhalb von Grenzwerten detektiert werden. Insbesondere können hierzu Werte verglichen werden, welche aus unterschiedlichen Rücklauföffnungen stammen.
Der Schlitz der zweiten konfokalen Blende kann insbesondere eine rechteckige Form haben und/oder langgestreckt sein. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass das Licht nach Durchgang durch die Abbildungsoptiken entlang einer gewissen Breite zum Detektor durchdringen kann.
Nachfolgend werden weitere Merkmale beschrieben. Diese können grundsätzlich unabhängig von den bereits beschriebenen Merkmalen verwendet werden. Sie können jedoch auch untereinander und mit den bereits beschriebenen Merkmalen in beliebiger Weise kombiniert werden.
Ein hierin beschriebener Aspekt betrifft eine chromatisch konfokale Messeinrichtung. Die Messeinrichtung weist eine Lichtquelle auf, welche Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und/oder mit einem kontinuierlichen Spektrum von Wellenlängen emittiert. Die Messeinrichtung weist eine erste konfokale Blende auf, durch welche Licht der Lichtquelle tritt.
Die Messeinrichtung weist eine zweite konfokale Blende auf. Die Messeinrichtung weist ein aufspaltendes optisches Element mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil auf. Der erste Teil und der zweite Teil sind jeweils als Prisma oder Gitter ausgeführt. Das aufspaltende optische Element weist ein Verbindungsstück auf, wobei der erste Teil und der zweite Teil mittels des Verbindungsstücks fest miteinander verbunden sind.
Die Messeinrichtung weist eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik auf. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik weist den ersten Teil des aufspaltenden optischen Elements auf. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik weist ein erstes Linsensystem mit mindestens einer ersten Linse auf, welche vom ersten Teil des aufspaltenden optischen Elements räumlich getrennt ist, wobei das erste Linsensystem Licht von dem ersten Teil des aufspaltenden optischen Elements empfängt und die effektive Brennweite des ersten Linsensystems sich für verschiedene Wellenlängen unterscheidet. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik ist derart ausgebildet, dass Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für mindestens einen Durchtrittspunkt des Lichts durch die erste konfokale Blende an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems bildet. Die Messeinrichtung ist dazu eingerichtet, ein Objekt zu vermessen, welches das Liniensegment schneidet und zumindest einen Teil des Lichts reflektiert.
Verfügt die erste konfokale Blende über mehrere Durchtrittspunkte des Lichts, beispielsweise durch eine schlitzförmige Öffnung der ersten konfokalen Blende, welche beispielsweise als Reihe unendlich vieler unmittelbar benachbarter Punkte angesehen werden kann, so werden für jeden Durchtrittspunkt jeweils Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen entlang eines entsprechenden Liniensegments gebildet. Die Vielzahl unmittelbar benachbarter Liniensegmenten von Fokuspunkten bilden ein Flächensegment. Die Fokuspunkte gleicher Wellenlänge aber unterschiedlicher Durchtrittspunkte durch die Blende bilden Fokuslinien auf dem Flächensegment quer zu den Liniensegmenten. Eine derartige Ausführung kann insbesondere als Liniensensor bezeichnet werden. Ein Liniensensor zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die erste konfokale Blende eine schlitzförmige Öffnung aufweist und/oder eine Vielzahl von Durchtrittspunkten durch die erste konfokale Blende vorgesehen sind. Derartige Ausführungen sind bei der hierin beschriebenen Messeinrichtung grundsätzlich möglich.
Die Messeinrichtung weist eine Detektions-Abbildungsoptik auf. Die Detektions-Abbildungsoptik umfasst den zweiten Teil des aufspaltenden optischen Elements. Die Detektions-Abbildungsoptik ist dazu eingerichtet, von dem Objekt reflektiertes Licht ausschließlich aus Richtungen zu empfangen, welche sich von Richtungen, aus der das Beleuchtungslicht auf das Objekt einfällt, unterscheiden. Die Detektions-Abbildungsoptik ist dazu eingerichtet, die Fokuspunkte aller Wellenlängen auf die zweite konfokale Blende abzubilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Detektions-Abbildungsoptik ein zweites Linsensystem mit mindestens einer zweiten Linse auf, welche vorzugsweise vom zweiten Teil des aufspaltenden optischen Elements räumlich getrennt ist. Das zweite Linsensystem kann insbesondere vom Objekt reflektiertes Licht empfangen und die effektive Brennweite des zweiten Linsensystems kann sich für verschiedene Wellenlängen unterscheiden.
Die chromatisch konfokale Messeinrichtung weist ferner einen Detektor auf, welcher dazu eingerichtet ist, eine Intensität des durch die zweite konfokale Blende tretenden Lichts zu erfassen.
Mittels einer solchen Messeinrichtung wird eine Möglichkeit geschaffen, ein Objekt in vorteilhafter Weise zu vermessen. Insbesondere hat es sich bei bekannten Messeinrichtungen herausgestellt, dass aufspaltende optische Elemente der Beleuchtungs-Abbildungsoptik und der Detektions-Abbildungsoptik bereits bei einer leichten relativen Fehlstellung relativ zueinander zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen können. Bei einer Ausführung, bei welcher ein aufspaltendes optisches Element vorhanden ist, das seinen ersten Teil und seinen zweiten Teil mittels eines Verbindungsstücks fest miteinander verbindet, ist es konstruktionsbedingt unmöglich, dass derartige Fehlstellungen während eines Betriebs oder nach einer Justage entstehen. Insbesondere wird durch das Verbindungsstück eine feste Verbindung zwischen Komponenten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik und der Detektions-Abbildungsoptik geschaffen, wodurch die beiden Abbildungsoptiken eine feste Verbindung miteinander erhalten, die für eine gleichbleibende Ausrichtung der Teile des aufspaltenden optischen Elements relativ zueinander sorgt.
Bei dem aufspaltenden optischen Element handelt es sich um ein Element, welches dafür sorgt, dass eine wellenlängenabhängige Aufspaltung sowohl in der Beleuchtungs-Abbildungsoptik wie auch in der Detektions-Abbildungsoptik möglich ist. In der Beleuchtungs-Abbildungsoptik wird ein Lichtstrahl, welcher typischerweise mehrere Wellenlängen in sich vereint, aufgespalten, indem das Licht wellenlängenabhängig abgelenkt wird, wobei wie bereits erwähnt im Zusammenspiel mit dem ersten Linsensystem Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für einen Durchtrittspunkt des Lichtes durch die erste konfokale Blende an unterschiedlichen Orten gebildet werden. Bei der Detektions-Abbildungsoptik wäre eine entsprechende aufspaltende Wirkung dann gegeben, wenn ein im Vergleich zum hier relevanten Strahlengang inverser Strahlengang verwendet würde. Ein solcher Strahlengang könnte beispielsweise vom Detektor zurück zur Lichtquelle verlaufen. Beim Strahlengang, welcher für die hier relevante Messeinrichtung vorgesehen wird, hat der zweite Teil des aufspaltenden optischen Elements typischerweise eine Funktion, für genau diejenigen Strahlen und Wellenlängen, deren Fokuspunkt mit einer reflektierenden Oberfläche des gemessenen Objektes koinzidiert, die wellenlängenabhängige Ablenkung rückgängig zu machen. Jeder Fokuspunkt, welcher auf einer solchen reflektierenden Oberfläche liegt, wird also wieder auf einen festgelegten Punkt der zweiten konfokalen Blende abgebildet. Bei mehreren reflektierenden Oberflächen werden alle Fokuspunkte auf dem Objekt, die einem Durchtrittspunkt durch die erste konfokale Blende entsprechen, wieder auf einen gemeinsamen Punkt auf der zweiten konfokalen Blende abgebildet. Für alle anderen Strahlen und Wellenlängen, welche abseits ihres Fokuspunktes vom Objekt reflektiert werden und somit unter einem abweichenden Winkel einfallen, wird die wellenlängenabhängige Aufspaltung hingegen durch den zweiten Teil des aufspaltenden optischen Elements verstärkt.
Das Verbindungsstück verbindet den ersten Teil und den zweiten Teil, insbesondere unmittelbar, miteinander. Insbesondere ist das Verbindungsstück kein Teil eines Gehäuses der chromatisch konfokalen Messeinrichtung, sondern ist vielmehr ein Element, welches den ersten Teil und den zweiten Teil unmittelbar miteinander verbindet. Wenn also beispielsweise zwei Teile mit aufspaltender Funktionalität jeweils auf einem Halter montiert sind und jeder Halter für sich mit einem Gehäuse verbunden ist, so werden die Halter und das Gehäuse nicht als Verbindungsstück betrachtet. Vielmehr handelt es sich bei dem Verbindungsstück um einen Teil der optischen Komponenten der Messeinrichtung, wobei das aufspaltende optische Element insbesondere derart vorgesehen ist, dass es sowohl in der Beleuchtungs-Abbildungsoptik wie auch in der Detektions-Abbildungsoptik eine optische Wirkung entfaltet. Insbesondere verbindet das Verbindungsstück den ersten Teil und den zweiten Teil derart miteinander, dass es nicht möglich ist, Ausrichtung und Position des ersten Teils und des zweiten Teils relativ zueinander zu verändern, ohne stoffschlüssige Verbindungen aufzutrennen.
Der erste Teil des aufspaltenden optischen Elements ist Bestandteil der Beleuchtungs-Abbildungsoptik und wird vom Licht der Lichtquelle angestrahlt. In diesem ersten Teil erfolgt dann ein Aufspalten in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Wellenlängen. Durch die Wellenlängenabhängigkeit des ersten Linsensystems wird dann erreicht, dass die Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen an unterschiedlichen Orten gebildet werden. Die Orte liegen dabei insbesondere entlang des bereits erwähnten Liniensegments, wobei das Liniensegment typischerweise entlang einer geraden Linie ausgebildet ist. Das Liniensegment kann beispielsweise quer zu einer Oberfläche des Objekts und/oder senkrecht zur Erdoberfläche ausgerichtet sein, letzteres beispielsweise wenn die Messeinrichtung entsprechend ausgerichtet ist, dass das Liniensegment senkrecht zur Erdoberfläche ausgerichtet ist. Auch andere Winkel zur Oberfläche des Objekts und/oder zur Erdoberfläche sind jedoch möglich. Leichte Abweichungen der Fokuspunkte zum Liniensegment, welche beispielsweise auf unvermeidlichen Toleranzen basieren, werden nicht als Abweichung von der hierin beanspruchten Ausführung betrachtet.
Unter einem Fokussieren auf die zweite konfokale Blende kann insbesondere ein Fokussieren auf einen Schlitz oder eine Öffnung der zweiten konfokalen Blende verstanden werden.
Der Detektor kann insbesondere dasjenige Licht erfassen und auswerten, welches durch einen solchen Schlitz oder eine solche Öffnung in der zweiten konfokalen Blende hindurchgetreten ist, insbesondere nachdem es durch die Beleuchtungs-Abbildungsoptik gegangen ist, vom Objekt reflektiert wurde und dann durch die Detektions-Abbildungsoptik gegangen ist. Der Detektor ermöglicht insbesondere eine Messung, welche eine Auswertung erlaubt, die Rückschlüsse auf die Oberfläche oder sonstige Eigenschaften des Objekts gibt.
Das Verbindungsstück kann gemäß einer Ausführung aus einem anderen Glas oder einem anderen Material ausgebildet sein als der erste Teil und der zweite Teil. Dies ermöglicht eine materialmäßige Abgrenzung zwischen erstem Teil, zweitem Teil und Verbindungsstück. Insbesondere kann für das Verbindungsstück ein Material verwendet werden, welches nicht spezielle Anforderungen erfüllt, welche aus optischen Gründen an den ersten Teil und den zweiten Teil zu stellen sind. Beispielsweise kann das Verbindungsstück einen niedrigeren Brechungsindex und/oder eine abweichende Abbe-Zahl haben. Dies erlaubt es insbesondere, für das Verbindungsstück ein billigeres Material als für das erste Teil und das zweite Teil zu verwenden. Das Verbindungsstück kann insbesondere aus Glas ausgebildet sein. Es kann jedoch aus einem anderen Material wie beispielsweise Kunststoff ausgebildet sein.
Der erste Teil und der zweite Teil können insbesondere aus einem Glas oder Material mit einem höheren Brechungsindex und/oder niedrigeren Abbe-Zahl (und damit ausgeprägterer Dispersion) als das Verbindungsstück ausgebildet sein. Der hohe Brechungsindex ermöglicht in vorteilhafter Weise die bereits beschriebene Funktionalität der Aufspaltung in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. der Zusammenführung. Für das Verbindungsstück ist eine solche Funktionalität nicht erforderlich. Dementsprechend kann für das Verbindungsstück ein Glas oder sonstiges Material mit einem niedrigeren Brechungsindex und/oder einer höheren Abbe-Zahl verwendet werden, welches typischerweise günstiger ist und/oder einfacher zu verarbeiten ist.
Grundsätzlich kann anstelle eines Glases auch ein transparenter Kunststoff verwendet werden.
Das Verbindungsstück kann gemäß einer möglichen Ausführung aus dem gleichen Glas oder dem gleichen Material ausgebildet sein wie der erste Teil und/oder der zweite Teil. Dies ermöglicht beispielsweise eine einfache Herstellung und eine Ausbildung ohne Materialübergänge.
Insbesondere kann das Verbindungsstück plattenförmig ausgeführt sein. Dies ermöglicht eine einfache Ausführung des Verbindungsstücks, eine einfache Handhabung und ein einfaches Verbinden mit den beiden Teilen.
Gemäß einer Ausführung können das Verbindungsstück, der erste Teil und der zweite Teil stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Dies führt zu einer besonders festen und nicht veränderbaren Verbindung. Damit werden die Beziehungen in Bezug auf Position und Ausrichtung zwischen erstem Teil und zweitem Teil relativ zueinander fest vorgegeben.
Es ist möglich, dass das Verbindungsstück entlang einer Ausbreitungsrichtung des Lichts gesehen die gleiche Höhe hat wie der erste Teil und/oder der zweite Teil. Dies ermöglicht eine einfache und kompakte Ausführung.
Gemäß einer Ausführung können das Verbindungsstück, der erste Teil und der zweite Teil als durchgängiges Element ohne Materialübergänge ausgeführt sein und/oder aus einem Stück hergestellt sein. Dies ermöglicht auch eine besonders feste Ausführung, wobei auf das Herstellen stoffschlüssiger Verbindungen verzichtet werden kann. Auch sonst gibt es keine Möglichkeiten, die relative Position und Orientierung von erstem Teil und zweitem Teil relativ zueinander zu verändern. Dies sorgt für eine besonders hohe Sicherheit in Bezug auf die optische Funktionalität.
Gemäß einer Ausführung sind das Verbindungsstück, der erste Teil und der zweite Teil separat zueinander hergestellt und/oder sind miteinander verbunden worden. Dies ermöglicht eine separate Herstellung, beispielsweise unter Verwendung von unterschiedlichen Materialien. Anschließend können die Teile und das Verbindungsstück miteinander verbunden werden, so dass die gewünschte Festigkeit entsteht.
Der erste Teil und der zweite Teil können beispielsweise Prismen sein, welche auf dem Verbindungsstück aufliegend oder am Verbindungsstück hängend angeordnet sind. Dies erlaubt eine einfache Verbindung von Prismen mit dem Verbindungsstück. Beispielsweise kann das Verbindungsstück plattenförmig ausgeführt sein, was ein einfaches geometrisches Verbinden mit Prismen ermöglicht.
Insbesondere kann das Verbindungsstück eine nicht änderbare Positionsbeziehung und eine nicht änderbare Orientierung des ersten Teils und des zweiten Teils relativ zueinander definieren. Dies kann insbesondere bedeuten, dass keine verstellbaren Elemente wie beispielsweise Schrauben oder Klemmen vorhanden sind, welche eine Variation von Ort und/oder Orientierung von erstem Teil und zweitem Teil relativ zueinander ermöglichen würden. Bevorzugt erfolgt die Verbindung durch eine permanente Klebung. Dadurch kann eine besonders hohe Zuverlässigkeit erreicht werden.
Gemäß einer Ausführung kann das Verbindungsstück ausschließlich außerhalb der Strahlengänge der Beleuchtungs-Abbildungsoptik und der Detektions-Abbildungsoptik angeordnet sein. Trotzdem ist das Verbindungsstück Bestandteil des aufspaltenden optischen Elements und nicht etwa Teil einer übergeordneten tragenden Struktur oder eines Gehäuses.
Gemäß einer Ausführung ist das Verbindungsstück auch in dem Strahlengang der Beleuchtungs-Abbildungsoptik und/oder der Detektions-Abbildungsoptik angeordnet. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass das Verbindungsstück auch eine optische Funktion mit übernehmen kann und/oder dass eine einfache flächige Verbindung zwischen erstem Teil und/oder zweitem Teil und Verbindungsstück möglich ist. Dies kann beispielsweise wie weiter unten ausgeführt erfolgen.
Gemäß einer Ausführung bildet das Verbindungsstück gemeinsam mit dem ersten Teil ein Prisma aus. Dieses kann zumindest teilweise durch eine gedachte Linie gegenüber dem Rest des Verbindungsstücks abgegrenzt sein. Gemäß einer Ausführung bildet das Verbindungsstück gemeinsam mit dem zweiten Teil ein Prisma aus. Dieses kann zumindest teilweise durch eine gedachte Linie gegenüber dem Rest des Verbindungsstücks abgegrenzt sein. Dadurch wird das Verbindungsstück in die optische Funktionalität des ersten Teils und/oder des zweiten Teils integriert. Eine Funktionalität wie beispielsweise diejenige eines Prismas kann im Strahlengang uneingeschränkt zur Verfügung stehen, obwohl eventuell eine Abgrenzung gegenüber dem Verbindungsstück nur über eine bereits erwähnte gedachte Linie möglich ist. Insbesondere kann die gedachte Linie derart ausgeführt sein, dass bei Berücksichtigung der gedachten Linie eine typische Form eines Prismas entsteht. Die gedachte Linie muss jedoch nicht zwingend im aufspaltenden optischen Element sichtbar sein, vielmehr kann sie als reine gedankliche Unterstützung beim Identifizieren eines Elements wie beispielsweise eines Prismas dienen.
Insbesondere kann das Verbindungsstück auf einer dem Objekt zugewandten Seite oder auf einer dem Objekt abgewandten Seite eine durchgehende ebene Außenfläche aufweisen. Dies ermöglicht eine einfache Ausführung, wobei durch die ebene Außenfläche auch verhindert wird, dass diese Außenfläche zu einer unerwünschten Ablenkung des jeweiligen Lichtstrahls führt.
Eine den ersten Teil kontaktierende erste Kontaktfläche des Verbindungsstücks kann insbesondere schräg zur dem ersten Teil und dem zweiten Teil abgewandten Außenfläche des Verbindungsstücks ausgerichtet sein. Eine den zweiten Teil kontaktierende zweite Kontaktfläche des Verbindungsstücks kann insbesondere schräg zur dem ersten Teil und dem zweiten Teil abgewandten Außenfläche des Verbindungsstücks ausgerichtet sein.
Eine den ersten Teil kontaktierende erste Kontaktfläche des Verbindungsstücks kann insbesondere parallel zur dem ersten Teil und dem zweiten Teil abgewandten Außenfläche des Verbindungsstücks ausgerichtet sein. Eine den zweiten Teil kontaktierende zweite Kontaktfläche des Verbindungsstücks kann insbesondere parallel zur dem ersten Teil und dem zweiten Teil abgewandten Außenfläche des Verbindungsstücks ausgerichtet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist die Messeinrichtung ein Trägerelement auf. Das Verbindungsstück kann insbesondere am Trägerelement befestigt sein. Das Trägerelement kann insbesondere entgegengesetzt zum Verbindungsstück mit einem Gehäuse der Messeinrichtung verbunden sein. Alternativ zu einem Gehäuse kann es mit einer tragenden Struktur der Messeinrichtung verbunden sein. An einer solchen tragenden Struktur können auch andere optische Komponenten oder alle anderen optischen Komponenten befestigt sein. Die beschriebene Ausführung ermöglicht es, dass das Verbindungsstück vom Trägerelement gehalten wird und insbesondere die durch das Trägerelement vermittelte Verbindung zwischen Verbindungsstück und Gehäuse oder sonstiger tragender Struktur die Position des Verbindungsstücks und damit auch des aufspaltenden optischen Elements innerhalb der Messeinrichtung definiert. Eine tragende Struktur kann beispielsweise als Grundplatte ausgebildet sein. Insbesondere können daran alle oder zumindest einige oder die meisten optischen Komponenten befestigt sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Teil und der zweite Teil nicht selbst an dem Trägerelement befestigt sind und/oder nur mittels des Verbindungsstücks an dem Trägerelement befestigt sind. Dadurch kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Verbindungsstück die Position und die Orientierung des ersten Teils und des zweiten Teils definiert. Insbesondere sind der erste Teil und der zweite Teil ausschließlich am Verbindungsstück befestigt. Das Verbindungsstück stellt somit die einzige Verbindung des aufspaltenden optischen Elements zu einer Trägerplatte, einem Gehäuse oder einer sonstigen tragenden Struktur dar.
Gemäß einer Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Verbindungsstück zwischen den Kontaktflächen eine Zwischenfläche hat, welche parallel zur dem ersten Teil und dem zweiten Teil abgewandten Außenfläche des Verbindungsstücks ausgeführt ist. Die Zwischenfläche kann insbesondere stufenlos in die erste Kontaktfläche und/oder in die zweite Kontaktfläche übergehen. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Verbindungsstücks und eine einfache Ausbildung des aufspaltenden optischen Elements.
Ein hierin beschriebener Aspekt betrifft eine chromatisch konfokale Messeinrichtung. Die chromatisch konfokale Messeinrichtung weist eine Lichtquelle auf, welche Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und/oder mit einem kontinuierlichen Spektrum von Wellenlängen emittiert. Die Messeinrichtung weist eine erste konfokale Blende auf, durch welche Licht der Lichtquelle tritt. Ferner weist sie eine zweite konfokale Blende auf.
Die Messeinrichtung weist eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik auf. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik weist ein erstes aufspaltendes optisches Element auf, welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik weist ein erstes Linsensystem mit mindestens einer ersten Linse auf, welche vom ersten aufspaltenden optischen Element räumlich getrennt ist. Das erste Linsensystem empfängt Licht von dem ersten aufspaltenden optischen Element. Die effektive Brennweite des ersten Linsensystems unterscheidet sich für verschiedene Wellenlängen. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik ist derart ausgebildet, dass Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für mindestens einen Durchtrittspunkt des Lichts durch die erste konfokale Blende an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems bildet. Die Messeinrichtung ist dazu eingerichtet, ein Objekt zu vermessen, welches das Liniensegment schneidet und zumindest einen Teil des Lichts reflektiert.
Verfügt die erste konfokale Blende über mehrere Durchtrittspunkte des Lichts, beispielsweise durch eine schlitzförmige Öffnung der ersten konfokalen Blende, welche beispielsweise als Reihe unendlich vieler unmittelbar benachbarter Punkte angesehen werden kann, so werden für jeden Durchtrittspunkt jeweils Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen entlang eines entsprechenden Liniensegments gebildet. Die Vielzahl unmittelbar benachbarter Liniensegmenten von Fokuspunkten bilden ein Flächensegment. Die Fokuspunkte gleicher Wellenlänge aber unterschiedlicher Durchtrittspunkte durch die Blende bilden Fokuslinien auf dem Flächensegment quer zu den Liniensegmenten. Eine derartige Ausführung kann insbesondere als Liniensensor bezeichnet werden. Ein Liniensensor zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die erste konfokale Blende eine schlitzförmige Öffnung aufweist und/oder eine Vielzahl von Durchtrittspunkten durch die erste konfokale Blende vorgesehen sind. Derartige Ausführungen sind bei der hierin beschriebenen Messeinrichtung grundsätzlich möglich.
Die Messeinrichtung weist eine Detektions-Abbildungsoptik auf. Die Detektions-Abbildungsoptik ist dazu eingerichtet, von dem Objekt reflektiertes Licht ausschließlich aus Richtungen zu empfangen, welche sich von Richtungen, aus denen das Beleuchtungslicht auf das Objekt einfällt, unterscheiden. Die Detektions-Abbildungsoptik ist dazu eingerichtet, die Fokuspunkte aller Wellenlängen auf die zweite konfokale Blende abzubilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Detektions-Abbildungsoptik ein zweites Linsensystem mit mindestens einer zweiten Linse auf, welche vorzugsweise vom zweiten Teil des aufspaltenden optischen Elements räumlich getrennt ist. Das zweite Linsensystem kann insbesondere vom Objekt reflektiertes Licht empfangen und die effektive Brennweite des zweiten Linsensystems kann sich für verschiedene Wellenlängen unterscheiden.
Die Messeinrichtung weist einen Detektor auf, welcher dazu eingerichtet ist, eine Intensität des durch die zweite konfokale Blende tretenden Lichts zu erfassen.
Gemäß einer Ausführung weist die Messeinrichtung eine Lichtleitanordnung auf, welche dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle emittierten Lichts direkt auf den Detektor zu leiten. Dies kann insbesondere eine zusätzliche Auswertung ermöglichen, beispielsweise derart, wie weiter unten näher beschrieben wird.
Insbesondere kann die Lichtleitanordnung dazu eingerichtet sein, Licht ohne Durchtritt durch die Beleuchtungs-Abbildungsoptik und die Detektions-Abbildungsoptik auf den Detektor zu leiten. Dies kann insbesondere als ein direktes Leiten von Licht auf den Detektor verstanden werden. Es kann auch als alternative Formulierung verstanden werden.
Die Lichtleitanordnung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, zumindest einen Teil des Lichts ohne Aufspaltung der Wellenlängen auf den Detektor zu leiten. Sie kann auch dazu eingerichtet sein, das von ihr zum Detektor geleitete Licht vollständig ohne Aufspaltung der Wellenlängen auf den Detektor zu leiten. Dies ermöglicht eine Auswertung beispielsweise der gesamten Intensität dieses Lichts.
Die Lichtleitanordnung kann dazu eingerichtet sein, Licht ganz oder teilweise nach Wellenlängen aufzuspalten und dann auf den Detektor zu leiten. Dadurch kann eine wellenlängenaufgelöste Detektion ermöglicht werden.
Der Detektor kann insbesondere dazu eingerichtet sein, das von der Lichtleitanordnung erhaltene, nach Wellenlängen aufgespaltene Licht wellenlängenaufgelöst zu detektieren. Dies ermöglicht eine wellenlängenaufgelöste Auswertung, was beispielsweise wie weiter unten beschrieben verwendet werden kann.
Die Lichtleitanordnung kann insbesondere ein Prisma oder ein Gitter zum Aufspalten des Lichts nach Wellenlängen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die Lichtleitanordnung Licht zum Aufspalten auf ein detektorseitiges Prisma oder ein Gitter des Detektors oder eines Spektrometers richtet. Dadurch kann eine Aufspaltung des Lichts erreicht werden, wobei entweder ohnehin vorhandene oder auch zusätzliche Elemente verwendet werden können.
Die Messeinrichtung kann insbesondere eine Auswerteeinrichtung für von der Lichtleitanordnung auf den Detektor geleitetes Licht aufweisen. Dadurch können zusätzliche Auswerteaufgaben realisiert werden, beispielsweise solche, welche weiter unten näher beschrieben werden.
Die Auswerteeinrichtung kann insbesondere dazu konfiguriert sein, basierend auf einer Intensität des von der Lichtleitanordnung auf den Detektor geleiteten Lichts die Intensität des durch die Abbildungsoptiken auf den Detektor geleiteten Lichts zu normieren. Dadurch können beispielsweise Intensitätsschwankungen der Lichtquelle ausgeglichen werden. Beispielsweise kann das durch die Abbildungsoptiken auf den Detektor geleitete Licht dadurch normiert werden, dass seine gemessene Intensität bzw. wellenlängenabhängige Intensität durch den Wert einer Intensität geteilt wird, welche dem durch die Lichtleitanordnung auf den Detektor geleiteten Licht zugeordnet ist.
Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, basierend auf einer Intensität des von der Lichtleitanordnung auf den Detektor geleiteten Lichts eine Funktion der Lichtquelle zu überprüfen. Dies erlaubt eine einfache Überprüfung der Lichtquelle, insbesondere ob sie Licht ausstrahlt oder nicht, und/oder ob sie Licht in einer vorgegebenen Intensität ausstrahlt. Dadurch kann beispielsweise erkannt werden, ob ein eventuelles Ausbleiben einer Detektion von Licht, welches durch die Abbildungsoptiken durchtreten sollte, auf einer Fehlfunktion der Lichtquelle beruht oder eventuell beispielsweise auf einem nicht vorhandenen Objekt beruht, welches zur Reflexion des Lichts typischerweise benötigt wird. Eine Fehlfunktion der Lichtquelle kann beispielsweise erkannt werden, wenn die Intensität des von der Lichtleitanordnung auf den Detektor geleiteten Lichts einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet oder nicht vorhanden ist.
Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise dazu konfiguriert sein, basierend auf einer wellenlängenaufgelösten Intensität des von der Lichtleitanordnung auf den Detektor geleiteten Lichts einen Weißabgleich für das durch die Abbildungsoptiken geleitete Licht bzw. für Messlicht vorzunehmen. Bei dem Messlicht kann es sich insbesondere um dasjenige Licht handeln, welches durch die Abbildungsoptiken hindurchgegangen ist und am Objekt reflektiert wurde. Das Messlicht kann mittels eines Weißabgleichs insbesondere korrigiert werden, bevor eine Höhenbestimmung oder eine andere Auswertung erfolgt. Dadurch können beispielsweise spektrale Änderungen der Lichtquelle erkannt und dementsprechend eine Korrektur mittels Weißabgleichs vorgenommen werden. Dies verbessert die Auswertung oder Erkennung sonstiger Eigenschaften des Objekts.
Die Auswerteeinrichtung kann insbesondere dazu konfiguriert sein, ein Spektrum des durch die Abbildungsoptiken auf den Detektor geleiteten Lichts mit einem Spektrum von durch die Lichtleitanordnung geleitetem Licht zu vergleichen und basierend darauf die Messeinrichtung zu überprüfen. Dadurch können diverse Überprüfungsfunktionalitäten implementiert werden, welche beispielsweise einen Hinweis auf eine falsche Ausrichtung oder eine falsche Positionierung oder Ausrichtung eines Objekts geben können.
Insbesondere kann das Spektrum des durch die Abbildungsoptiken auf den Detektor geleiteten Lichts mittels eines reflektierenden Objekts bei unterschiedlichen Höhen erzeugt werden. Insbesondere kann hierzu ein Objekt verwendet werden, welches in geeigneter Weise reflektiert. Die Höhe eines Objekts kann dabei variiert werden, so dass unterschiedliche Fokuspunkte auf dem Objekt zum Liegen kommen und entsprechende Wellenlängen reflektiert werden. Dadurch wird es ermöglicht, ein Spektrum aufzunehmen, welches auf unterschiedlichen Höhen eines Objekts basiert und damit auf unterschiedlichen reflektierten Wellenlängen. Dies kann insbesondere auch als Verfahrensaspekt verstanden werden.
Die Lichtleitanordnung kann insbesondere eine Faser zur Führung des Lichts aufweisen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Glasfaser handeln. Auch Strecken, in welchen das Licht durch Luft geleitet wird, können jedoch vorgesehen sein.
Die Lichtleitanordnung kann insbesondere an die zweite konfokale Blende gekoppelt sein, so dass Licht aus der Lichtleitanordnung durch die zweite konfokale Blende bzw. eine darin vorhandene Öffnung hindurch zum Detektor gelangt. Dies erlaubt ein ähnliches oder äquivalentes Einkoppeln des durch die Lichtleitanordnung geleiteten Lichts.
Die Lichtleitanordnung kann insbesondere Licht zwischen Lichtquelle und erster konfokaler Blende aufnehmen. Anders ausgedrückt wird Licht von der Lichtquelle emittiert und gelangt teilweise zur ersten konfokalen Blende, teilweise zur Lichtleitanordnung und wird von der Lichtleitanordnung wie weiter oben erwähnt direkt zum Detektor geleitet. Dadurch kann möglichst unverfälschtes und noch nicht durch andere optische Elemente gegangenes Licht in die Lichtleitanordnung eingekoppelt werden.
Gemäß einer Ausführung weist die Messeinrichtung eine Gegenlichtquelle auf, welche dazu eingerichtet ist, Gegenlicht an der zweiten konfokalen Blende auf die Detektions-Abbildungsoptik zu emittieren.
Mittels einer solchen Ausführung kann ein Gegenlichtstrahl erzeugt werden, welcher durch die Detektions-Abbildungsoptik läuft, am Objekt gespiegelt wird und anschließend durch die Beleuchtungs-Abbildungsoptik verläuft. Er kann für weitere Überprüfungs- oder Optimierungsaufgaben verwendet werden. Es kann davon gesprochen werden, dass für die Zwecke des Gegenlichts die Beleuchtungs-Abbildungsoptik und die Detektions-Abbildungsoptik ihre jeweiligen Funktionen im Vergleich zum auf den Detektor gerichteten Licht vertauschen. Diese sind somit funktional miteinander verbunden.
Insbesondere kann das Gegenlicht von der Detektions-Abbildungsoptik auf das Objekt gerichtet werden. Dadurch kann insbesondere ein Strahlengang realisiert werden, welcher beispielsweise dem Inversen des bereits beschriebenen Strahlengangs entspricht. Das Gegenlicht kann dabei ebenso vom Objekt reflektiert werden wie das von der Beleuchtungs-Abbildungsoptik auftreffende Licht. Insbesondere kann die Detektions-Abbildungsoptik für das Gegenlicht die gleiche Wirkung haben wie die Beleuchtungs-Abbildungsoptik für das von der weiter oben beschriebenen Lichtquelle ausgesandte Licht.
Insbesondere kann das Gegenlicht entgegengesetzt zum Licht der Lichtquelle, welches durch die erste konfokale Blende zur Beleuchtungs-Abbildungsoptik gelangt, gerichtet werden. Insbesondere kann es bei der Einkopplung antiparallel zum Licht der Lichtquelle sein.
Insbesondere kann die Gegenlichtquelle einen Laser zur Erzeugung des Gegenlichts aufweisen und/oder das Gegenlicht kann ein Laserlicht sein oder aufweisen. Derartige Laser sind insbesondere deshalb vorteilhaft, weil sie einen sehr kleinen Lichtstrahl, d.h. insbesondere einen Lichtstrahl mit kleinem Durchmesser, erzeugen. Dieser kann insbesondere im optischen Wellenlängenbereich liegen. Er kann dann insbesondere gut auch mit bloßem Auge erkennbar sein. Die Verwendung von Laserlicht erlaubt die Verwendung einer sehr gut bekannten diskreten Wellenlänge. Diese kann von den optischen Elementen entsprechend ihrer Wellenlänge verarbeitet werden.
Die Gegenlichtquelle kann insbesondere eine Quelle mit kontinuierlichem Spektrum aufweisen und/oder das Gegenlicht kann ein Licht mit kontinuierlichem Spektrum sein oder aufweisen. Dadurch können mehrere Wellenlängen gleichzeitig verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Gegenlichtquelle auch Licht mit mehreren diskreten Wellenlängen oder mit mehreren nicht überlappenden Wellenlängenbereichen emittieren. Damit können unterschiedliche diskrete Wellenlängen oder unterschiedliche nicht überlappende Wellenlängenbereiche separat beobachtet werden. Die genannten Ausführungen zur Verwendung eines Lasers, eines kontinuierlichen Spektrums oder diskreter Wellenlängen bzw. nicht überlappender Wellenlängenbereiche können auch beliebig miteinander kombiniert werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere diskrete Wellenlängen und/oder ein oder mehrere Wellenlängenbereiche der Gegenlichtquelle außerhalb des Spektrums der Lichtquelle liegen. Dadurch kann eine weitergehende Funktionalität implementiert werden, welche mit dem Spektrum der Lichtquelle nicht möglich wäre. Beispielsweise kann eine Höhenbestimmung eines Objekts auch außerhalb der Fokuspunkte, welche durch das Spektrum der Lichtquelle induziert werden, ermöglicht werden.
Insbesondere kann die Messeinrichtung einen Gegenlichtdetektor zur Erfassung des Gegenlichts nach Durchgang durch die Detektions-Abbildungsoptik und die Beleuchtungs-Abbildungsoptik aufweisen. Zwischen der Detektions-Abbildungsoptik und der Beleuchtungs-Abbildungsoptik wird das Gegenlicht typischerweise vom Objekt reflektiert. Der Gegenlichtdetektor ermöglicht eine Messung des Gegenlichts, beispielsweise eine Intensität oder eine wellenlängenabhängige Intensität, und ermöglicht damit diverse Auswertungen.
Die Messeinrichtung kann insbesondere eine Auswerteeinrichtung aufweisen. Diese kann insbesondere dazu konfiguriert sein, basierend auf jeweiligen Intensitäten der diskreten Wellenlängen oder der Wellenlängenbereiche eine Abschätzung einer Höhe des Objekts zu ermitteln. Dies kann insbesondere eine schnelle Abschätzung ermöglichen, welche beispielsweise dadurch schneller funktionieren kann, dass das Gegenlicht ein weniger komplexes Spektrum aufweist und/oder Wellenlängen aufweist, welche in der Lichtquelle nicht vorhanden sind. Beispielsweise kann durch die Verwendung von nur wenigen diskreten Wellenlängen, beispielsweise vier diskreten Wellenlängen, eine erste Abschätzung einer Höhe des Objekts ermittelt werden, welche dann für eine genauere Höhenbestimmung verwendet werden kann. Die genauere Höhenbestimmung kann beispielsweise mittels des vom Detektor detektierten, von der Lichtquelle emittierten Lichts erfolgen. Die zweite konfokale Blende kann insbesondere einen Schlitz aufweisen, durch welchen Licht zum Detektor hindurchtritt, wobei der Schlitz eine Längserstreckung aufweist, und die Gegenlichtquelle kann insbesondere das Gegenlicht ganz oder teilweise auf eine Verlängerung der Längserstreckung emittieren bzw. es kann dahin geleitet werden. An dieser Stelle kann das Gegenlicht dann insbesondere durch die zweite konfokale Blende bzw. eine darin ausgebildete Öffnung hindurchtreten und kann somit zur Detektions-Abbildungsoptik gelangen.
Die zweite konfokale Blende kann insbesondere einen Schlitz aufweisen, durch welchen Licht zum Detektor hindurchtritt, wobei der Schlitz eine Längserstreckung aufweist. Die Gegenlichtquelle kann insbesondere das Gegenlicht ganz oder teilweise benachbart zu einer Längsseite des Schlitzes emittieren. Dies kann insbesondere bedeuten, dass das Gegenlicht an einer Stelle aus der zweiten konfokalen Blende bzw. einer darin ausgebildeten Öffnung austritt, welche durch eine Verlängerung der Längsseiten des Schlitzes in einer Richtung quer zur Längserstreckung des Schlitzes definiert wird.
Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um eine Lampe handeln, insbesondere eine Leuchtdiode oder umfassend mehrere Leuchtdioden, welche nicht nur monochromatisch ausstrahlt. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere unterschiedliche diskrete Wellenlängen ausgestrahlt werden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass ein kontinuierliches Spektrum von Wellenlängen ausgestrahlt wird. In beiden Fällen handelt es sich nicht um eine monochromatische Lichtquelle. Ein kontinuierliches Spektrum kann insbesondere über einen gewissen Bereich von Wellenlängen derart ausgebildet sein, dass zu jeder Wellenlänge innerhalb dieses Bereichs eine nicht verschwindende Intensität vorhanden ist, welche beispielsweise mittels eines Spektrometers messbar ist.
Unter einer Blende wird grundsätzlich ein Objekt verstanden, welches sich über eine gewisse Fläche erstreckt und eine oder mehrere Öffnungen und/oder einen oder mehrere Schlitze hat, durch welche Licht hindurchtreten kann. Die erste konfokale Blende ist typischerweise optisch unmittelbar nach der Lichtquelle angeordnet. Das Licht der Lichtquelle tritt dabei typischerweise durch eine Öffnung in der ersten konfokalen Blende. Ebenso weist die zweite konfokale Blende typischerweise eine Öffnung auf, durch welche Licht von der Detektions-Abbildungsoptik zum Detektor gelangt.
Das Liniensegment ist typischerweise dasjenige Segment, in welchem tatsächlich Fokuspunkte aufgrund des Wellenlängenspektrums bzw. der emittierten Wellenlängen der Lichtquelle und der Beleuchtungs-Abbildungsoptik vorhanden sind. Wenn das Objekt dieses Liniensegment schneidet, wird somit ein Fokuspunkt einer bestimmten Wellenlänge auf der Oberfläche des Objekts liegen, und es ist davon auszugehen, dass eben bei einer solchen Wellenlänge eine besonders hohe und präzise Reflexion am Objekt erfolgt. Dies ermöglicht letztlich eine Bestimmung, welche Wellenlänge einen Fokuspunkt hat, welcher auf der Oberfläche des Objekts angeordnet ist, was wiederum eine Vermessung des Objekts ermöglicht. Das Liniensegment kann gerade sein, es kann jedoch auch gebogen sein oder eine komplexere Form haben.
Die Brennweite des ersten Linsensystems für eine erste Wellenlänge der Lichtquelle kann sich insbesondere von der Brennweite des ersten Linsensystems für eine zweite Wellenlängen der Lichtquelle um einen Betrag df unterscheiden. Der Quotient aus df und der Brennweite des ersten Linsensystems für eine zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge befindliche Wellenlänge kann insbesondere mehr als 5 % betragen. Dies wird für typische Anwendungen als ausreichende Aberration betrachtet, welche für eine geeignete Anordnung der Fokuspunkte sorgt. Insbesondere können hierbei Wellenlängen innerhalb des Spektrums der Lichtquelle betrachtet werden. Insbesondere können diese zwischen einer größten Wellenlänge und einer kleinsten Wellenlänge, welche die Lichtquelle emittiert, angeordnet sein.
Insbesondere kann die longitudinale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen mindestens 0,1-mal die laterale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen betragen. Die longitudinale Aufspaltung, welche insbesondere entlang einer optischen Achse des ersten Linsensystems der Beleuchtungs-Anregungsoptik gemessen werden kann, kann insbesondere kleiner sein als die laterale Aufspaltung, welche quer zur optischen Achse gemessen wird. Insbesondere kann die optische Achse einen Winkel von mindestens 20° oder höchstens 45° zu einer typischen Probenoberfläche einnehmen.
Das erste Linsensystem kann insbesondere mindestens eine Linse mit einer Abbe-Zahl kleiner 40 umfassen. Derartige Linsen haben sich für die hier relevante Anwendung als vorteilhaft erwiesen.
Das Liniensegment, welches durch die Fokuspunkt-Lagen der unterschiedlichen Wellenlängen geht, kann insbesondere einen Winkel kleiner als 60° und/oder größer als 30°, oder von 45°, zu einer Mittenachse des ersten Linsensystems aufweisen. Somit erfolgt ein Schrägeinfall des Lichts auf eine Oberfläche des Objekts, so dass das Licht auch wieder schräg reflektiert wird.
Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik kann insbesondere eine Kollimatorlinse umfassen, welche zwischen Lichtquelle und erstem aufspaltendem optischem Element angeordnet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass keine solche Kollimatorlinse vorgesehen ist oder dass die Kollimation durch eine Mehrzahl von Linsen umgesetzt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass das aufspaltende optische Element oder der erste Teil des aufspaltenden optischen Elements eine Kollimation vornimmt. Auch ohne Kollimation kann die Messeinrichtung jedoch betrieben werden.
Insbesondere kann das Licht kollimiert auf das erste aufspaltende optische Element treffen. Ebenso kann das Licht kollimiert auf den ersten Teil des aufspaltenden optischen Elements treffen. Dadurch kann insbesondere eine definierte Strahlführung vor dem ersten aufspaltenden optischen Element erreicht werden, so dass eine anschließende gezielte Fokussierung vorteilhaft möglich ist. Zudem werden durch das kollimierte Durchtreten durch das Prisma durch dieses verursachte Abbildungsfehler minimiert.
Das erste aufspaltende optische Element oder der erste Teil des aufspaltenden optischen Elements kann insbesondere ein Gitter sein. Das erste Linsensystem kann insbesondere mindestens eine Diffraktivlinse umfassen. Eine solche Diffraktivlinse kann insbesondere vorteilhaft mit dem erwähnten Gitter kombiniert werden.
Das erste Linsensystem kann insbesondere eine Mittenachse aufweisen, welche geneigt zu einer Strahlrichtung vor dem ersten aufspaltenden optischen Element oder vor dem ersten Teil des aufspaltenden optischen Elements ausgerichtet ist.
Licht mit einer Wellenlänge f0 der von der Lichtquelle emittierten Wellenlängen kann insbesondere parallel zur Mittenachse des ersten Linsensystems auf das erste Linsensystem fallen. Dies kann für eine Wellenlänge f0 in dem Spektrum der Lichtquelle gelten. Vorteilhafterweise ist die Wellenlänge f0 nahe der Mitte des Spektralbereichs der Lichtquelle. Sie wird dann als Mittenwellenlänge bezeichnet. Andere Wellenlängen können typischerweise einen gewissen Winkel dazu einnehmen.
Die erste konfokale Blende kann insbesondere eine Schlitzblende sein. Insbesondere ist unter einer Schlitzblende eine Blende mit einem Schlitz zu verstehen, welcher in einer Raumrichtung (Längsrichtung) signifikant ausgedehnter, insbesondere um mindestens eine Größenordnung bzw. einen Faktor 10 ausgedehnter, ist als in einer anderen Raumrichtung. Die beiden Raumrichtungen können insbesondere quer zueinander stehen und/oder eine Ebene der Schlitzblende definieren. Für jede Wellenlängen wird in diesem Fall eine Fokuslinie gebildet, welche entlang einem Flächensegment angeordnet ist, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems bildet. Insbesondere können die Fokuspunkte auf einer jeweiligen Fokuslinie liegen. In dieser Ausführungsform werden statt Fokuspunkten Fokuslinien an verschiedenen Orten gebildet, welche statt entlang eines Liniensegments auf einem Flächensegment liegen, dessen eine Dimension der langen Kante der Schlitzblende entspricht und dessen andere Dimension alle Eigenschaften des oben beschriebenen Liniensegments hat. Alle in Bezug auf Fokuspunkte und Liniensegment beschriebene Merkmale finden analog auf Fokuslinien und Flächensegment Anwendung. Die Beleuchtungs-Abbildungsoptik ist derart ausgebildet, dass die Fokuslinien unterschiedlicher Wellenlängen an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Flächensegments liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems bildet. Die Messeinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Objekt zu vermessen, welches das Flächensegment schneidet. Die zweite konfokale Blende ist in diesem Fall typischerweise als eine der ersten konfokalen Blende entsprechende Schlitzblende ausgebildet. Mit dieser Ausführungsform kann eine ganze Linie entlang der Oberfläche, bzw. eine Mehrzahl von Punkten auf dieser Linie, gleichzeitig vermessen werden.
Die Detektions-Abbildungsoptik kann insbesondere ein zweites aufspaltendes optisches Element oder den zweiten Teil des aufspaltenden optischen Elements umfassen, welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist. Es kann auch ein zweites Linsensystem umfassen. Insbesondere kann die Detektions-Abbildungsoptik ganz oder zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Beleuchtungs-Abbildungsoptik ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Liniensegmente, auf denen sich die Fokuspunkte der verschiedenen Wellenlängen befinden, vorteilhafterweise entlang der Spiegelebene ausgerichtet.
Das zweite aufspaltende optische Element kann insbesondere baugleich und/oder spiegelsymmetrisch zum ersten aufspaltenden optischen Element ausgeführt sein. Ebenso kann der erste Teil des aufspaltenden optischen Elements baugleich bzw. spiegelsymmetrisch zum zweiten Teil des aufspaltenden optischen Elements ausgeführt sein. Das zweite Linsensystem kann insbesondere baugleich zum ersten Linsensystem ausgeführt sein. Dies erlaubt eine Strahlführung, bei der die Detektions-Abbildungsoptik für genau diejenigen Strahlen und Wellenlängen, welche auf einer reflektierenden Oberfläche des Objekts fokussiert sind, den aufspaltenden und abbildenden Effekt der Beleuchtungs-Abbildungsoptik umkehrt. Diese Strahlen werden dann an einem Ort auf der zweiten konfokalen Blende fokussiert, welcher spiegelsymmetrisch zu dem Ort auf der ersten konfokalen Blende ist, durch den die Strahlen durchgetreten waren. Dies ermöglicht eine einfache Abstimmung der Elemente aufeinander und eine gute Fokussierung auf der zweiten konfokalen Blende.
Der Detektor kann insbesondere ein Spektrometer umfassen und kann insbesondere dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere Wellenlängen maximaler Intensität und/oder eine oder mehrere, zu einer jeweiligen Wellenlänge korrespondierende maximale Intensität zu bestimmen. Damit können insbesondere Auswertungen in Bezug auf eine Höhe vorgenommen werden.
Insbesondere kann Licht von der Lichtquelle durch die erste konfokale Blende treten und dann auf die Beleuchtungs-Abbildungsoptik treffen, insbesondere auf eine Linse der Beleuchtungs-Abbildungsoptik oder auf ein aufspaltendes optisches Element der Beleuchtungs-Abbildungsoptik oder einen Teil davon.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese können auch weitere erfindungsrelevante Merkmale enthalten. Dabei zeigen:

1: eine chromatisch konfokale Messeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2: eine chromatisch konfokale Messeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3a bis 3c: eine chromatisch konfokale Messeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
4a bis 4c: eine chromatisch konfokale Messeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
5a bis 5c: eine chromatisch konfokale Messeinrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
6a: eine chromatisch konfokale Messeinrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
6b: ein auf einem Objekt entstehendes Muster, und
7a bis 7c: eine chromatisch konfokale Messeinrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel.

Die Ausführungsbeispiele der 3a bis 4c fallen unter den Gegenstand des Anspruchs 1.
1 zeigt eine chromatisch konfokale Messeinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, welches nicht unter Anspruch 1 der Anmeldung fällt. Es handelt sich hierbei vielmehr um eine grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannte Ausführung, beispielsweise wie in dem eingangs genannten Dokument realisiert.
Die Messeinrichtung 100 ist dazu ausgebildet, eine Oberfläche eines Objekts 105 zu vermessen. Insbesondere geht es dabei um die Höhe der Oberfläche entlang einer vertikalen Richtung in 1.
Die Messeinrichtung 100 weist eine Auswerteeinrichtung 110 auf. Die Auswerteeinrichtung 110 ist dazu ausgebildet, diverse Steuerungs- und Auswertungsaufgaben auszuführen. Je nach Funktionalität kann sie auch anders bezeichnet werden.
Die Messeinrichtung 100 weist eine Lichtquelle 120 auf. Diese emittiert ein Licht mit einem verhältnismäßig breiten Wellenlängenspektrum. Insbesondere deckt dieses vorliegend im Wesentlichen den Bereich des sichtbaren Lichts ab. Unmittelbar angrenzend an die Lichtquelle 120 ist eine erste konfokale Blende 130 ausgebildet. In dieser ist eine nicht separat dargestellte Öffnung in Form eines Schlitzes ausgebildet, durch welche das Licht der ersten Lichtquelle 120 hindurchtritt.
Anschließend gelangt es auf eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200. Diese weist eingangsseitig eine Sammellinse 220 und eine nachgeschaltete Sammellinse 225 auf. Diese beiden Linsen 220, 225 kollimieren zunächst das Licht, bevor dieses auf ein erstes aufspaltendes optisches Element 210 trifft. Sie können deshalb als Kollimatorlinsen bezeichnet werden. Das aufspaltende optische Element 210 ist vorliegend als Prisma ausgebildet. Es spaltet das einfallende Licht wellenlängenabhängig auf, wodurch unterschiedliche Wellenlängen unterschiedliche Richtungen einnehmen.
Optisch nachgelagert ist ein erstes Linsensystem 230, welche vorliegend aus einer Sammellinse, einer Zerstreuungslinse und wiederum einer Sammellinse gebildet ist, auf welche hier nicht näher eingegangen wird. Das erste Linsensystem 230 und das erste aufspaltende optische Element 210 sind zusammen derart ausgebildet, dass Fokuspunkte abhängig von der Wellenlänge entlang eines Liniensegments 160 angeordnet sind. Das Liniensegment 160 ist eine gerade Linie, entlang welcher die Fokuspunkte für unterschiedliche Wellenlängen angeordnet sind. Dies bedeutet, dass unterschiedliche Wellenlängen des Lichts der Lichtquelle 120 an unterschiedlichen Stellen, also Fokuspunkten, entlang des Liniensegments 160 angeordnet sind. Wenn ein solcher Fokuspunkt auf der Oberfläche des Objekts 105 angeordnet ist, wird diese Wellenlänge besonders intensiv reflektiert. Die Reflexion erfolgt dabei nach rechts auf eine Detektions-Abbildungsoptik 300. Die Detektions-Abbildungsoptik 300 weist zunächst ein zweites Linsensystem 330 mit einer Sammellinse, einer Zerstreuungslinse und wiederum einer Sammellinse auf.
Anschließend trifft das Licht auf ein zweites aufspaltendes optisches Element 310, welches wiederum als Prisma ausgeführt ist. Das zweite Linsensystem 330 und das zweite aufspaltende optische Element 310 sind zusammen so ausgeführt, dass die wellenlängenabhängige Ablenkung für die Wellenlängen, deren Fokuspunkte mit einer reflektierenden Oberfläche des Objekts 105 koinzidieren, rückgängig gemacht wird. Nach dem zweiten aufspaltenden optischen Element 310 gelangt dieses Licht auf eine weitere Sammellinse 325 und noch eine weitere Sammellinse 320, welche es auf eine nicht gezeigte Öffnung in einer zweiten konfokalen Blende 140 fokussieren. Nur diejenigen Wellenlängen, deren Fokuspunkt auf einer reflektierenden Oberfläche des Objekts 105 liegt, werden dabei wieder auf die Öffnung fokussiert. Alle anderen Wellenlängen werden abseits der Öffnung fokussiert und treten nicht oder nur in geringem Maße durch diese hindurch. Dadurch gelangt das Licht in einen Detektor 400. Dieser weist eine eingangsseitige Sammellinse 410 auf, welche das Licht auf ein Element 420 kollimiert, welches vorliegend als Gitter ausgebildet ist. Alternativ könnte auch beispielsweise ein Prisma verwendet werden. Das Element 420 nimmt wiederum eine wellenlängenabhängige Aufspaltung vor und leitet das Licht auf eine weitere Sammellinse 430 und eine nochmalige weitere Sammellinse 440. Diese fokussieren das Licht auf eine lichtsensitive Oberfläche 450, welche vorliegend als Zeilendetektor oder Matrixdetektor ausgebildet ist, so dass unterschiedliche Wellenlängen an unterschiedlichen Stellen der sensitiven Oberfläche 450 auftreffen. Mehrere Zeilen können dabei separat voneinander ausgelesen werden. Dies erlaubt die Aufnahme von Wellenlängenspektren des in den Detektor 400 einfallenden Lichts. Insbesondere wird in dem Fall, dass es sich bei der zweiten konfokalen Blende um eine Schlitzblende handelt, der Schlitz über eine Mehrzahl von Zeilen des Matrixdetektors abgebildet, so dass jede Zeile ein Spektrum für einen unterschiedlichen Durchtrittsort entlang der Schlitzblende aufnimmt. Auf diese Weise können mehrere Punkte entlang der Objektoberfläche gleichzeitig vermessen werden. Die Linsen 410, 430, 440 sowie das Element 420 bilden dabei zusammen ein Spektrometer 405.
Durch das Bestimmen eines Maximums der Intensität in diesem Wellenlängenspektrum, welches von der sensitiven Oberfläche 450 gemessen wird, kann die Auswerteeinrichtung 110, welche mit dem Detektor 400 kommunikativ verbunden ist, die Höhe des Objekts 105 bestimmen. Im Falle, dass die erste und zweite konfokale Blende 130, 140 Schlitzblenden sind und der Detektor 400 ein Matrixdetektor ist, welcher entlang einer Vielzahl von Zeilen je ein Spektrum ausgibt, kann für jedes der Spektren jeweils ein Maximum bestimmt werden, wodurch ein ganzes Höhenprofil entlang der Fokuslinie gleichzeitig bestimmt werden kann.
2 zeigt eine Messeinrichtung 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei sind im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel die beiden aufspaltenden optischen Elemente 210, 310 durch ein aufspaltendes optisches Element 500 ersetzt. Das aufspaltende optische Element 500 weist einen ersten Teil 510 und einen zweiten Teil 520 auf. Es weist ferner ein Verbindungsstück 505 auf, welches die beiden Teile 510, 520 fest miteinander verbindet.
Der erste Teil 510 und der zweite Teil 520 sind vorliegend aus einem Glas ausgeführt, welches einen höheren Brechungsindex hat als ein Glas, aus welchem das Verbindungsstück 505 ausgeführt ist. Wie gezeigt sind die beiden Teile 510, 520 als Prismen ausgeführt, wobei sie auf einer jeweiligen schrägen, ersten und zweiten Kontaktfläche 507, 508 des Verbindungsstücks 505 aufgebracht sind. Die schrägen Kontaktflächen 507, 508 sind dabei insbesondere schräg im Vergleich zu einer Außenfläche 506, welche nach unten gerichtet ist. Der erste Teil 510 ist dabei ein Bestandteil der Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200. Ebenso ist der zweite Teil 520 ein Bestandteil der Detektions-Abbildungsoptik 300. Das aufspaltende optische Element 500 stellt somit in der vorliegenden Ausführung eine mechanische und funktionale Verbindung zwischen den beiden Abbildungsoptiken 200, 300 her. Grundsätzlich wirken die beiden Teile 510, 520 aufgrund ihrer Prismenform so, wie die beiden aufspaltenden optischen Elemente 210, 310, welche in der Ausführungsform von 1 gezeigt sind. Durch die in 2 gezeigte Ausführung wird jedoch eine dauerhafte mechanische Verbindung erreicht, welche stabil ist und dafür sorgt, dass die beiden Teile 510, 520 eine feste Beziehung in Bezug auf Position und Ausrichtung relativ zueinander haben. Dies ermöglicht es auch, dass das Verbindungsstück an nur einer Stelle bzw. von nur einem Element gehalten wird und die beiden Teile 510, 520 nicht jeweils separat gehalten werden. Die Teile 510, 520 können somit auch leichter gehalten werden und sie verändern ihre Beziehung zueinander nicht. Dies beugt Messfehlern vor, welche ansonsten durch eine Fehljustierung der beiden aufspaltenden optischen Elemente 210, 310 entstehen können.
Alternativ wäre es beispielsweise möglich, das aufspaltende optische Element 500 aus einem Stück bzw. aus nur einem Material, beispielsweise aus nur einer Glassorte, zu produzieren. Durch die Verwendung von unterschiedlichen Glassorten kann insbesondere für das Verbindungsstück 505 ein preisgünstigeres Material verwendet werden. Die beiden Teile 510, 520 können insbesondere auf das Verbindungsstück 505 aufgeklebt werden. Das Verbindungsstück 505 trägt dabei einen geringeren Teil einer Farbaufspaltung bei, der Großteil wird von den beiden Teilen 510, 520 realisiert.
In einer nochmal alternativen, nicht dargestellten Alternative kann das Verbindungsstück 505 als durchgehender Quader ausgeführt sein.
3a zeigt eine Messeinrichtung 100 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 3b zeigt eine untere Ansicht auf die erste konfokale Blende 130. 3c zeigt eine untere Ansicht auf die zweite konfokale Blende 140. Entsprechendes gilt im Übrigen für die weiter unten beschriebenen 4 und 5.
Wie in 3 zu sehen ist, weist die erste konfokale Blende 130 einen langgestreckten Schlitz 132 auf. Durch diesen tritt das von der Lichtquelle 120 emittierte Licht hindurch und gelangt zur Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200. Wie aus 3b weiter zu sehen ist, weist bei der Ausführung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die erste konfokale Blende 130 ferner eine Kontrollöffnung 134 auf. Diese ist vorliegend rund ausgeführt und exakt in einer Verlängerung einer Längserstreckung des Schlitzes 132 angeordnet.
An der Kontrollöffnung 134 ist obenseitig ein Lichtleiter 135 angeschlossen. An diesem sind wiederum eine Kontrolllichtquelle 136 und ein Kontrolldetektor 138 angeschlossen. Die Kontrolllichtquelle 136 emittiert Licht in den Lichtleiter 135, welcher es wiederum zur Kontrollöffnung 134 leitet. Dort tritt dieses Licht aus und gelangt neben dem Licht der Lichtquelle 120 auf die Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200. Das Licht der Kontrolllichtquelle 136 wird auch als Kontrolllicht bezeichnet. Es folgt dem vorgesehenen Strahlengang durch die Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200, gelangt auf das Objekt 105, wird dort reflektiert und gelangt in die Detektions-Abbildungsoptik 300. Von dort gelangt es auf die zweite konfokale Blende 140, welche gemäß der Abbildung von 3c ebenfalls einen langgestreckten Schlitz 142 aufweist. Eine weitere Öffnung weist die zweite konfokale Blende 140 jedoch nicht auf, vielmehr ist sie außerhalb des Schlitzes 142 verspiegelt. Das Kontrolllicht wird somit von der zweiten konfokalen Blende 140 zurückreflektiert und gelangt wiederum in die Detektions-Abbildungsoptik 300, von dort auf die Oberfläche des Objekts 105 und von dort wiederum in die Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200. Diese fokussiert das Kontrolllicht zurück in die Kontrollöffnung 134, und über den Lichtleiter 135 gelangt es in den Kontrolldetektor 138. Es steht somit ein zusätzliches Licht zur Verfügung, welches den vorgesehenen Strahlengang nicht nur einmal, sondern zweimal durchläuft. Die beiden Abbildungsoptiken 200, 300 vertauschen dabei beim zweiten Durchgang ihre Funktion.
Die Kontrollöffnung 134 kann beispielsweise in einem Abstand von mindestens 5 mm oder höchstens 20 mm, oder von 10 mm, lateral zu einer optischen Achse der Sammellinse 220 angeordnet sein. Die Kontrolllichtquelle 136 kann beispielsweise als Leuchtdiode ausgebildet sein. Die Kontrolllichtquelle 136 kann sich beispielsweise wie ein weiterer Feldpunkt verhalten, nur dass das Licht nicht im Detektor 400 ausgewertet wird, sondern nach Reflexion an der spektrometerseitigen verspiegelten zweiten konfokalen Blende 140 über den Lichtleiter 135 bzw. einen Faserkoppler zum Kontrolldetektor 138 gelangt. In einer solchen Konfiguration verliert man in den normalen Messkanälen kein Licht und kann über den Kontrolldetektor 138 zusätzliche Informationen gewinnen.
Beispielsweise kann man auf diese Weise sehr schnell die Reflektivität des Objekts 105 messen und kann so eine dynamische Helligkeitsanpassung vornehmen. Hierfür kann das vom Kontrolldetektor 138 detektierte Signal verwendet werden. Durch den doppelten Durchgang wird das Kontrolllicht für die Helligkeitsmessung empfindlicher. Beispielsweise wird die Helligkeit im Quadrat erfasst. Die beschriebene Ausführung hat außerdem den Vorteil, dass auf der Seite der ersten konfokalen Blende 130 typischerweise mehr Platz vorhanden ist und deshalb eine solche Implementierung einfacher einzubauen ist.
Zudem kann man direkt erkennen, ob die Messeinrichtung 100 verstellt ist. Man kann beispielsweise den Helligkeitswert des Kontrolllichts mit einem maximalen Helligkeitswert im Detektor 400 abgleichen. Sind beide Schlitze 132, 142 zueinander verstellt, so kommt typischerweise nicht mehr genug Licht in den Detektor 400, aber es wird weiterhin das Kontrolllicht reflektiert. Hierfür kann insbesondere die gesamte zweite konfokale Blende 140 abgesehen vom Schlitz 142 verspiegelt sein. Das Kontrolllicht kommt dementsprechend wieder zurück. Wenn deutlich weniger Licht in den Detektor 400 kommt als an dem Kontrolldetektor 138 - gegebenenfalls korrigiert durch einen Kalibrierfaktor - gemessen wird, kann dies auf eine Fehlstellung von optischen Komponenten hinweisen.
Es sei erwähnt, dass anstelle des Kontrolldetektors 138 grundsätzlich auch ein Kanal, beispielsweise ein ansonsten ungenutzter Kanal, des Detektors 400 verwendet werden kann.
Die 4a bis 4c zeigen eine Abwandlung zum dritten Ausführungsbeispiel. Sie zeigen somit eine chromatisch konfokale Messeinrichtung 100 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Dabei ist in der ersten konfokalen Blende 130 eine Rücklauföffnung 133 angeordnet. Diese ist nicht in der Verlängerung einer Längserstreckung des Schlitzes 132, sondern unmittelbar benachbart zu einer Längsseite dieses Schlitzes 132 angeordnet. Dies ist in 4b dargestellt. An der Rücklauföffnung 133 ist ebenfalls ein Lichtleiter 135 angeschlossen, welcher zu einem Rücklaufdetektor 137 führt. Der Rücklaufdetektor 137 registriert somit Licht, welches durch die Rücklauföffnung 133 eintritt.
Wie beim dritten Ausführungsbeispiel ist auch beim vierten Ausführungsbeispiel die zweite konfokale Blende 140 untenseitig benachbart zum Schlitz 142 verspiegelt. Somit wird Licht, welches nicht durch den Schlitz 142 hindurchtritt, reflektiert und läuft durch die Abbildungsoptiken 200, 300 und eine Spiegelung am Objekt 105 zur Rücklauföffnung 133. Es wird dann vom Rücklaufdetektor 137 detektiert.
Mittels des Rücklaufdetektors bzw. des davon detektierten Lichts kann beispielsweise eine Information zum Vorliegen bzw. Nichtvorliegen von Licht erhalten werden. Es können auch mehrere solcher Rücklaufdetektoren mit jeweiligen Rücklauföffnungen verwendet werden, wobei dann beispielsweise Intensitäten verglichen werden können. Dadurch, dass Licht in beide Richtungen durchgeht und auch auf der Seite der Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200 wieder detektiert wird, nehmen beide Abbildungsoptiken 200, 300 jeweils die gleiche Funktion ein. Es kann hier grundsätzlich Licht verwendet werden, welches neben der Längsseite des Schlitzes 142 der zweiten konfokalen Blende 140 auftrifft.
Wenn die Intensität an der Stelle einer Rücklauföffnung 133 auffällig hoch ist, kann dies darauf hinweisen, dass optische Komponenten verstellt sind. Beispielsweise kann damit eine regelmäßige Testmessung mit einem ebenen Objekt erfolgen. Ein Abgleich kann beispielsweise mit Referenzintensitäten erfolgen. Es können beispielsweise auch auf beiden Seiten des Schlitzes jeweilige Rücklauföffnungen 133 mit jeweiligen Rücklaufdetektoren 137 angeordnet sein. Dadurch kann beispielsweise bei einem flachen Objekt 105 eine Verdrehung des Schlitzes 132 und/oder des Schlitzes 142 erkannt werden. Im Vergleich zu einer Messung direkt neben dem Schlitz 142 der zweiten konfokalen Blende 140 hat die Ausführung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel insbesondere den Vorteil, dass Licht weniger seitlich versetzt ist und mehr Licht wieder aufgefangen werden kann.
Die 5a bis 5c zeigen eine Messeinrichtung 100 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Zusätzlich zum ersten Ausführungsbeispiel ist dabei eine Lichtleitanordnung 146 vorgesehen, welche Licht direkt von der Lichtquelle 120 aufnimmt und direkt zum Detektor 400 leitet. Hierfür ist in der zweiten konfokalen Blende 140 eine Öffnung 144 ausgebildet, an welcher die Lichtleitanordnung 146 angeschlossen ist. Dadurch wird Licht unter Umgehung der Abbildungsoptiken 200, 300 und des Objekts 105 direkt von der Lichtquelle 120 zum Detektor 400 geleitet.
Insbesondere kann dadurch ein Teil des Lichts der Lichtquelle 120 abgezweigt werden, beispielsweise unter einem Raumwinkel, der nicht in die Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200 geht. Dieses Licht wird dann direkt zum Detektor 400 geleitet und kann beispielsweise von einem nicht für die sonstige Messung verwendeten Kanal des Detektors 400 gemessen werden. Eine spektrale Aufspaltung kann dabei in bereits beschriebener Weise erfolgen.
Dadurch kann ein Intensitätswert bzw. ein Spektrum mit einem Messwert abgeglichen werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine Plausibilisierung. Außerdem besteht die Möglichkeit eines Weißabgleichs, beispielsweise eines permanenten Weißabgleichs. Unter einem Weißabgleich wird dabei insbesondere verstanden, dass ein Spektrum der Lichtquelle 120 ermittelt wird, dies kann beispielsweise mittels des durch die Lichtleitanordnung 146 geführten Lichts erfolgen. Messwerte des durch die Abbildungsoptiken 200, 300 verlaufenden Lichts können dann durch Division durch das Spektrum der Lichtquelle korrigiert werden, wodurch eine Wellenlängenabhängigkeit ausgeglichen werden kann. Außerdem kann in einfacher Weise eine Kontrolle der ordnungsgemäßen Funktion der Lichtquelle 120 realisiert werden.
Es ist beispielsweise auch möglich, ein flaches Objekt 105 in vertikaler Richtung durchzuscannen. Dadurch kann ein Abgleich mit dem Spektrum der Lichtquelle 120 erfolgen. Stimmen die Spektren nicht überein, deutet dies auf eine Fehlstellung von mindestens einer der optischen Komponenten hin.
6a zeigt eine Messeinrichtung 100 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich zum ersten Ausführungsbeispiel ist dabei eine Gegenlichtquelle 600 vorgesehen. Die Gegenlichtquelle 600 ist mit einem Lichtleiter 610 verbunden, welcher zur zweiten konfokalen Blende 140 führt.
Die Gegenlichtquelle 600 emittiert somit letztlich an der zweiten konfokalen Blende 140 Gegenlicht auf die Detektions-Abbildungsoptik 300. Von dort gelangt das Gegenlicht auf das Objekt 105.
6b zeigt ein mögliches Muster auf der oberen Oberfläche des Objekts 105. Dabei überlagern sich Messlicht 106, welches von der Lichtquelle 120 durch die Beleuchtungs-Abbildungsoptik 200 eingestrahlt wird, und Gegenlicht 107, welches von der Gegenlichtquelle 600 stammt. Verschiedene Muster, welche dabei in 6b gezeigt sind, entsprechen dabei unterschiedlichen Farben.
Das Gegenlicht 107 verläuft somit entgegenlaufend zum Messlicht 106 im Strahlengang. Das Gegenlicht 107 kann insbesondere nur eine einzige Wellenlänge aufweisen, beispielsweise indem hierfür ein Laserlicht verwendet wird. Das Messlicht 106 hat demgegenüber typischerweise den Charakter eines Regenbogens auf dem Objekt 105. Das Gegenlicht 107 kann jedoch ebenfalls ein breiteres Spektrum haben.
Mittels dieser Ausführung kann beispielsweise eine Höhenbestimmung des Objekts 105 vorgenommen werden. Insbesondere kann dafür ein Gegenlicht 107 verwendet werden, welches eine einzelne Wellenlänge in etwa in der Mitte des Messbereichs oder auch an einer sonstigen Stelle im Messbereich, also im Spektrum der Lichtquelle 120, hat. Beispielsweise kann grünes Licht verwendet werden. Verschwindet in diesem Fall beispielsweise das Gegenlicht 107 im grünen Messlicht 106, ist das Objekt 105 in der Mitte des Messbereichs positioniert. Ist der Punkt des Gegenlichts 107 im oder jenseits des blauen Spektralbereich, ist das Objekt 105 über der Mitte positioniert. Befindet sich das Gegenlicht 107 im roten Spektralbereich, so ist das Objekt 105 unter der Mitte positioniert. Dies kann zum Justieren des Objekts 105 verwendet werden.
Wenn als Gegenlicht Weißlicht verwendet wird, sieht man beispielsweise zwei umgedrehte Regenbögen, welche man durch Höhenverstellung übereinanderschieben kann. Eine Farbe, welche sich an einer Messstelle 108 kreuzt, also identisch ist, ist diejenige, welche in der vorliegenden Stellung zum Messen verwendet wird.
Die 7a bis 7c zeigen eine Messeinrichtung 100 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Dieses ist angelehnt an das eben beschriebene sechste Ausführungsbeispiel. Dabei wird Gegenlicht über eine Gegenlichtquelle 600 an der zweiten konfokalen Blende 140 auf die Detektions-Abbildungsoptik 300 gerichtet. Zusätzlich zur Ausführung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist auch eine Gegenlichtdetektionsöffnung 620 in der ersten konfokalen Blende 130 vorgesehen. Über nicht näher dargestellte Detektoren kann das Gegenlicht dabei an der ersten konfokalen Blende 130 gemessen werden.
Dies ermöglicht beispielsweise eine schnelle Messung mit erweitertem Messbereich. Beispielsweise kann zur Detektion des Gegenlichts ein Photodetektor für vier Wellenlängen, beispielsweise 450 nm, 500 nm, 600 nm und 750 nm, verwendet werden. Das Gegenlicht kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass es mindestens diese Wellenlängen beinhaltet.
Das Gegenlicht wird wie bereits erwähnt auf der Seite der zweiten konfokalen Blende 140 eingekoppelt. Wie in 7c zu sehen ist, ist dabei Öffnung 605 für die Gegenlichtquelle 600 leicht versetzt zum Schlitz 142, vorliegend benachbart zu einer Längsseite des Schlitzes 142. Das Gegenlicht kann von der Lichtquelle 120 stammen, oder es kann von einer einzelnen LED oder einer anderen Gegenlichtquelle stammen. Im Gegensatz zum Strahlengang des Messlichts kann man beispielsweise auch einen Blau-Peak nutzen, optional auch Licht im Bereich von 700 nm bis 800 nm, beispielsweise 750 nm oder 780 nm.
Auf der anderen Seite wird das Gegenlicht wie bereits erwähnt bei diskreten Wellenlängen, beispielsweise bei den vier oben genannten Wellenlängen oder anderen genannten Wellenlängen, ausgewertet.
Über die diskreten Intensitäten kann man eine Abstandsinformation erhalten. Diese kann zwar vergleichsweise ungenau sein, hat jedoch zwei Vorteile. Man kann effektiv einen größeren Messbereich abdecken, wenn man auch Wellenlängen im blauen (beispielsweise 450 nm) und roten (beispielsweise 750 nm) Bereich erfassen kann. Dies kann insbesondere bedeuten, dass man auch dann noch einen Abstand messen kann, wenn das Objekt 105 zu hoch oder zu tief ist, um mittels des Detektors 400 bezüglich seiner Höhenlage vermessen zu werden. Zudem ist die beschriebene Messung schneller als die Messung mittels des Detektors 400, da nur vier diskrete Detektoren ausgelesen und ausgewertet werden. Grundsätzlich kann man auch eine andere Anzahl als vier, beispielsweise zwei, drei, fünf, sechs oder mehr, Detektoren und entsprechenden Wellenlängen verwenden.
Das Gegenlicht ist wie bereits erwähnt gegenläufig zum Messlicht und stört deshalb den normalen Messbetrieb nicht. Insbesondere wird kein Streulicht im Detektor 400 durch das Gegenlicht erzeugt.
Durch die eben beschriebene schnelle Höhenbestimmung kann beispielsweise eine Regelung vorgenommen werden, um das Objekt 105 grob einzujustieren und dann exakt in der Höhe zu vermessen.
Bezüglich der Auswertung sei noch erwähnt, dass es grundsätzlich möglich ist, ein Intensitätsmaximum im vom Detektor 400 erfassten Wellenlängenspektrum zu bestimmen und einen Zusammenhang, beispielsweise einen linearen Zusammenhang, zwischen diesem Intensitätsmaximum und einer Höhe der oberen Oberfläche des Objekts 105 zur Auswertung zu verwenden. Alternativ kann beispielsweise eine Kurve wie beispielsweise ein Zentroid an ein vom Detektor 400 gemessenes Spektrum angefittet werden. Dies erlaubt eine genauere Bestimmung des Maximums eines solchen Zentroids, wodurch die Messung verbessert werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können.
Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus.
Nachfolgend werden Merkmale strukturiert wiedergegeben. Diese können einzeln verwendet werden und können untereinander sowie mit anderen hierin offenbarten Merkmalen kombiniert werden.
Die nachfolgend wiedergegebenen Merkmale beziehen sich insbesondere auf die Ausführung der 2.

1. Chromatisch konfokale Messeinrichtung (100), umfassend
- - eine Lichtquelle (120), welche Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und/oder mit einem kontinuierlichen Spektrum von Wellenlängen emittiert,
- - eine erste konfokale Blende (130), durch welche Licht der Lichtquelle (120) tritt,
- - eine zweite konfokale Blende (140),
- - ein aufspaltendes optisches Element (500) mit einem ersten Teil (510) und einem zweiten Teil (520), welche als Prisma oder Gitter ausgeführt sind, und mit einem Verbindungsstück (505), wobei der erste Teil (510) und der zweite Teil (520) mittels des Verbindungsstücks (505) fest miteinander verbunden sind,
- - eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200), umfassend mindestens
  - - den ersten Teil (510) des aufspaltenden optischen Elements (500),
  - - sowie ein erstes Linsensystem (230) mit mindestens einer ersten Linse, welche vom ersten Teil (510) des aufspaltenden optischen Elements (500) räumlich getrennt ist, wobei das erste Linsensystem (230) Licht von dem ersten Teil (510) des aufspaltenden optischen Elements (500) empfängt und die effektive Brennweite des ersten Linsensystems (230) sich für verschiedene Wellenlängen unterscheidet,
  - - so dass die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) derart ausgebildet ist, dass Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für mindestens einen Durchtrittspunkt des Lichts durch die erste konfokale Blende (130) an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments (160) liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet,
  - - wobei die Messeinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, ein Objekt (105) zu vermessen, welches das Liniensegment (160) schneidet und zumindest einen Teil des Lichts reflektiert,
- - eine Detektions-Abbildungsoptik (300),
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) den zweiten Teil (520) des aufspaltenden optischen Elements (500) umfasst,
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, von dem Objekt (105) reflektiertes Licht ausschließlich aus Richtungen zu empfangen, welche sich von Richtungen, aus der das Beleuchtungslicht auf das Objekt (105) einfällt, unterscheiden,
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, die Fokuspunkte aller Wellenlängen auf die zweite konfokale Blende (140) abzubilden, und
- - einen Detektor (400), welcher dazu eingerichtet ist, eine Intensität des durch die zweite konfokale Blende (140) tretenden Lichts zu erfassen.
2. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505) aus einem anderen Glas oder einem anderen Material ausgebildet ist als der erste Teil (510) und der zweite Teil (520).
3. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der erste Teil (510) und der zweite Teil (520) aus einem Glas oder Material mit einem höheren Brechungsindex als das Verbindungsstück (505) ausgebildet sind.
4. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505) aus dem gleichen Glas oder dem gleichen Material ausgebildet ist wie der erste Teil (510) und/oder der zweite Teil (520).
5. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505) plattenförmig ausgeführt ist.
6. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505), der erste Teil (510) und der zweite Teil (520) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
7. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505), der erste Teil (510) und der zweite Teil (520) als durchgängiges Element ohne Materialübergänge ausgeführt sind und/oder aus einem Stück hergestellt sind.
8. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505), der erste Teil (510) und der zweite Teil (520) separat zueinander hergestellt sind und miteinander verbunden wurden.
9. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der erste Teil (510) und der zweite Teil (520) Prismen sind, welche auf dem Verbindungsstück (505) aufliegend oder am Verbindungsstück (505) hängend angeordnet sind.
10. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505) eine nicht änderbare Positionsbeziehung und eine nicht änderbare Orientierung des ersten Teils (510) und des zweiten Teils (520) relativ zueinander definiert.
11. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505) auch in dem Strahlengang der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) und/oder der Detektions-Abbildungsoptik (300) angeordnet ist.
12. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505) gemeinsam mit dem ersten Teil (510) ein Prisma ausbildet, welches zumindest teilweise durch eine gedachte Linie gegenüber dem Rest des Verbindungsstücks (505) abgegrenzt ist,
und/oder
- - das Verbindungsstück (505) gemeinsam mit dem zweiten Teil (520) ein Prisma ausbildet, welches zumindest teilweise durch eine gedachte Linie gegenüber dem Rest des Verbindungsstücks (505) abgegrenzt ist.
13. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Verbindungsstück (505) auf einer dem Objekt (105) zugewandten Seite oder auf einer dem Objekt (105) abgewandten Seite eine durchgehende ebene Außenfläche (506) aufweist.
14. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - eine den ersten Teil (510) kontaktierende erste Kontaktfläche (507) des Verbindungsstücks (505) schräg zur dem ersten Teil (510) und dem zweiten Teil (520) abgewandten Außenfläche (506) des Verbindungsstücks (505) ausgerichtet ist, und/oder
- - eine den zweiten Teil (520) kontaktierende zweite Kontaktfläche (508) des Verbindungsstücks (505) schräg zur dem ersten Teil (510) und dem zweiten Teil (520) abgewandten Außenfläche (506) des Verbindungsstücks (505) ausgerichtet ist.
15. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - eine den ersten Teil (510) kontaktierende erste Kontaktfläche (507) des Verbindungsstücks (505) parallel zur dem ersten Teil (510) und dem zweiten Teil (520) abgewandten Außenfläche (506) des Verbindungsstücks (505) ausgerichtet ist, und/oder
- - eine den zweiten Teil (520) kontaktierende zweite Kontaktfläche (508) des Verbindungsstücks (505) parallel zur dem ersten Teil (510) und dem zweiten Teil (520) abgewandten Außenfläche (506) des Verbindungsstücks (505) ausgerichtet ist.
16. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) ein Trägerelement aufweist,
- - wobei das Verbindungsstück (505) am Trägerelement befestigt ist.
17. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 16, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der erste Teil (510) und der zweite Teil (520) nicht selbst an dem Trägerelement befestigt sind und/oder nur mittels des Verbindungsstücks (505) an dem Trägerelement befestigt sind.
18. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine erste Wellenlänge der Lichtquelle (120) sich von der Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine zweite Wellenlänge der Lichtquelle (120) um einen Betrag df unterschiedet, wobei der Quotient aus df und der Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge befindliche Wellenlänge mehr als 5% beträgt.
19. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die longitudinale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen mindestens 0,1-mal die laterale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen beträgt.
20. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste Linsensystem (230) mindestens eine Linse mit einer Abbe-Zahl kleiner 40 umfasst.
21. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Liniensegment (160), welches durch die Fokuspunkt-Lagen der unterschiedlichen Wellenlängen geht, einen Winkel kleiner als 60° und/oder größer als 30°, oder 45°, zu einer Mittenachse des ersten Linsensystems (230) aufweist.
22. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eine Kollimatorlinse (220, 225) umfasst, welche zwischen Lichtquelle (120) und erstem Teil (510) des aufspaltenden optischen Elements (500) angeordnet ist.
23. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Licht kollimiert auf den ersten Teil (510) des aufspaltenden optischen Elements (500) trifft.
24. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der erste Teil (510) des aufspaltenden optischen Elements (500) ein Gitter ist und das erste Linsensystem (230) mindestens eine Diffraktivlinse umfasst.
25. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste Linsensystem (230) eine Mittenachse aufweist, welche geneigt zu einer Strahlrichtung vor dem ersten Teil (510) des aufspaltenden optischen Elements (500) ausgerichtet ist.
26. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 25, dadurch gekennzeichnet, dass
- - Licht mit einer Wellenlänge f0 der von der Lichtquelle (120) emittierten Wellenlängen parallel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) auf das erste Linsensystem (230) fällt.
27. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die erste konfokale Blende (130) eine Schlitzblende ist, wobei für jede Wellenlänge eine Fokuslinie gebildet wird, welche entlang einem Flächensegment angeordnet ist, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet.
28. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Detektions-Abbildungsoptik (300) ein zweites Linsensystem (330) umfasst.
29. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der zweite Teil (520) des aufspaltenden optischen Elements (500) baugleich zum ersten Teil (510) des aufspaltenden optischen Elements (500) ausgeführt ist und/oder dass das zweite Linsensystem (330) baugleich zum ersten Linsensystem (230) ausgeführt ist.
30. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Detektor (400) ein Spektrometer (405) umfasst und dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Wellenlängen maximaler Intensität und/oder eine oder mehrere, zu einer jeweiligen Wellenlänge korrespondierende maximale Intensitäten zu bestimmen.

Nachfolgend werden Merkmale strukturiert wiedergegeben. Diese können einzeln verwendet werden und können untereinander sowie mit anderen hierin offenbarten Merkmalen kombiniert werden.
Die nachfolgend wiedergegebenen Merkmale beziehen sich insbesondere auf die Ausführungen der 3 und 4.

1. Chromatisch konfokale Messeinrichtung (100), umfassend
- - eine Lichtquelle (120), welche Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und/oder mit einem kontinuierlichen Spektrum von Wellenlängen emittiert,
- - eine erste konfokale Blende (130), durch welche Licht der Lichtquelle (120) tritt,
- - eine zweite konfokale Blende (140),
- - eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200), umfassend mindestens
  - - ein erstes aufspaltendes optisches Element (210), welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist,
  - - sowie ein erstes Linsensystem (230) mit mindestens einer ersten Linse, welche vom ersten aufspaltenden optischen Element räumlich getrennt ist, wobei das erste Linsensystem (230) Licht von dem ersten aufspaltenden optischen Element empfängt und die effektive Brennweite des ersten Linsensystems (230) sich für verschiedene Wellenlängen unterscheidet,
  - - so dass die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) derart ausgebildet ist, dass Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für mindestens einen Durchtrittspunkt des Lichts durch die erste konfokale Blende (130) an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments (160) liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet,
  - - wobei die Messeinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, ein Objekt (105) zu vermessen, welches das Liniensegment (160) schneidet und zumindest einen Teil des Lichts reflektiert,
- - eine Detektions-Abbildungsoptik (300),
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, von dem Objekt (105) reflektiertes Licht ausschließlich aus Richtungen zu empfangen, welche sich von Richtungen, aus der das Beleuchtungslicht auf das Objekt (105) einfällt, unterscheiden,
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, die Fokuspunkte aller Wellenlängen auf die zweite konfokale Blende (140) abzubilden, und
- - einen Detektor (400), welcher dazu eingerichtet ist, eine Intensität des durch die zweite konfokale Blende (140) tretenden Lichts zu erfassen,
- - wobei die zweite konfokale Blende (140) einen Schlitz (142) aufweist, durch welchen Licht zum Detektor (400) hindurchtritt, und seitlich zu diesem Schlitz (142) auf einer der Detektions-Abbildungsoptik (300) zugewandten Seite ganz oder teilweise verspiegelt ist, so dass auftreffendes Licht zumindest teilweise in die Detektions-Abbildungsoptik (300) zurückgespiegelt wird.
2. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die erste konfokale Blende (130) einen Schlitz (132) aufweist, durch welchen Licht der Lichtquelle (120) hindurchtritt, und
- - eine Kontrollöffnung (134) aufweist, welche neben dem Schlitz (130) angeordnet ist,
- - wobei die zweite konfokale Blende (140) zumindest derart verspiegelt ist, dass aus der Kontrollöffnung (134) in Richtung der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) austretendes Licht auf die Kontrollöffnung (134) zurückgespiegelt wird.
3. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Schlitz (132) eine Längserstreckung aufweist, und
- - die Kontrollöffnung (134) auf einer Verlängerung der Längserstreckung angeordnet ist.
4. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) einen Lichtleiter (135) aufweist, der an einer zur Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) entgegengesetzten Seite an der Kontrollöffnung (134) angeschlossen ist.
5. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) eine Kontrolllichtquelle (136) aufweist, welche Kontrolllicht in den Lichtleiter (135) einkoppelt.
6. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) einen Kontrolldetektor (138) aufweist, welcher optisch an den Lichtleiter (135) gekoppelt ist und durch die Kontrollöffnung (134) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendes Licht detektiert.
7. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Lichtleiter (135) zur Detektion von durch die Kontrollöffnung (134) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendem Licht mit dem Detektor (400) optisch gekoppelt ist.
8. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) eine Kontrolleinrichtung aufweist, welche dazu konfiguriert ist, basierend auf detektiertem, durch die Kontrollöffnung (134) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendem Licht eine Helligkeit der Reflektion auf dem Objekt (105) zu bestimmen.
9. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) eine Kontrolleinrichtung aufweist, welche dazu konfiguriert ist, basierend auf detektiertem, durch die Kontrollöffnung (134) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendem Licht und basierend auf vom Detektor (400) detektiertem, durch die zweite konfokale Blende (140) hindurchtretendem Licht eine Fehlstellung der Messeinrichtung (100) zu erkennen.
10. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die erste konfokale Blende (130) einen Schlitz (132) aufweist, durch welchen Licht der Lichtquelle (120) hindurchtritt, und
- - mindestens eine Rücklauföffnung (133) aufweist, welche neben dem Schlitz (132) angeordnet ist,
- - wobei die zweite konfokale Blende (140) zumindest derart verspiegelt ist, dass aus dem Schlitz (132) der ersten konfokalen Blende (130) in Richtung der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) austretendes Licht zumindest bei einer Anordnung eines Objekts (105) auf mindestens eine Rücklauföffnung (133) zurückgespiegelt wird.
11. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 10, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Schlitz (132) eine Längserstreckung aufweist, und
- - jede Rücklauföffnung (133) benachbart zu einer Längsseite des Schlitzes (132) angeordnet ist.
12. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) mindestens einen Rücklaufdetektor (137) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, durch eine Rücklauföffnung (133) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendes Licht zu detektieren, und/oder
- - die Messeinrichtung (100) mindestens einen Lichtleiter (135) aufweist, welcher durch eine Rücklauföffnung (133) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendes Licht dem Detektor (400) zur Detektion zuleitet.
13. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die erste konfokale Blende (130) zwei Rücklauföffnungen (133) aufweist, welche beidseitig des Schlitzes (132) angeordnet sind.
14. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) eine Rücklauf-Auswerteeinrichtung (110) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, basierend auf detektiertem, durch eine oder mehrere Rücklauföffnungen (133) hindurchtretendem Licht eine Fehlstellung der Messeinrichtung (100) zu erkennen.
15. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Schlitz (142) der zweiten konfokalen Blende (140) eine rechteckige Form hat und/oder langgestreckt ist.
16. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine erste Wellenlänge der Lichtquelle (120) sich von der Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine zweite Wellenlänge der Lichtquelle (120) um einen Betrag df unterschiedet, wobei der Quotient aus df und der Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge befindliche Wellenlänge mehr als 5% beträgt.
17. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die longitudinale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen mindestens 0,1-mal die laterale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen beträgt.
18. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste Linsensystem (230) mindestens eine Linse mit einer Abbe-Zahl kleiner 40 umfasst.
19. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Liniensegment, welche durch die Fokuspunkt-Lagen der unterschiedlichen Wellenlängen geht, einen Winkel kleiner als 60° und/oder größer als 30°, oder 45°, zu einer Mittenachse des ersten Linsensystems (230) aufweist.
20. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eine Kollimatorlinse (220, 225) umfasst, welche zwischen Lichtquelle (120) und erstem aufspaltendem optischen Element angeordnet ist.
21. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Licht kollimiert auf das erste aufspaltende optische Element (210) trifft.
22. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste aufspaltende optische Element (210) ein Gitter ist und das erste Linsensystem (230) mindestens eine Diffraktivlinse umfasst.
23. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste Linsensystem (230) eine Mittenachse aufweist, welche geneigt zu einer Strahlrichtung vor dem ersten aufspaltenden optischen Element (210) ausgerichtet ist.
24. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 23, dadurch gekennzeichnet, dass
- - Licht mit einer Wellenlänge f0 der von der Lichtquelle (120) emittierten Wellenlängen parallel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) auf das erste Linsensystem (230) fällt.
25. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die erste konfokale Blende (130) eine Schlitzblende ist, wobei für jede Wellenlänge eine Fokuslinie gebildet wird, welche entlang einem Flächensegment angeordnet ist, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet.
26. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Detektions-Abbildungsoptik (300) ein zweites aufspaltendes optisches Element (310), welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist, und ein zweites Linsensystem (330) umfasst.
27. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 26, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das zweite aufspaltende optische Element (310) baugleich zum ersten aufspaltenden optischen Element (210) ausgeführt ist und/oder dass das zweite Linsensystem (330) baugleich zum ersten Linsensystem (230) ausgeführt ist.
28. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Detektor (400) ein Spektrometer (405) umfasst und dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Wellenlängen maximaler Intensität und/oder eine oder mehrere, zu einer jeweiligen Wellenlänge korrespondierende maximale Intensitäten zu bestimmen.

Nachfolgend werden Merkmale strukturiert wiedergegeben. Diese können einzeln verwendet werden und können untereinander sowie mit anderen hierin offenbarten Merkmalen kombiniert werden.
Die nachfolgend wiedergegebenen Merkmale beziehen sich insbesondere auf die Ausführung der 5.

1. Chromatisch konfokale Messeinrichtung (100), umfassend
- - eine Lichtquelle (120), welche Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und/oder mit einem kontinuierlichen Spektrum von Wellenlängen emittiert,
- - eine erste konfokale Blende (130), durch welche Licht der Lichtquelle (120) tritt,
- - eine zweite konfokale Blende (140),
- - eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200), umfassend mindestens
  - - ein erstes aufspaltendes optisches Element (210), welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist,
  - - sowie ein erstes Linsensystem (230) mit mindestens einer ersten Linse, welche vom ersten aufspaltenden optischen Element (210) räumlich getrennt ist, wobei das erste Linsensystem (230) Licht von dem ersten aufspaltenden optischen Element (210) empfängt und die effektive Brennweite des ersten Linsensystems (230) sich für verschiedene Wellenlängen unterscheidet,
  - - so dass die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) derart ausgebildet ist, dass Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für mindestens einen Durchtrittspunkt des Lichts durch die erste konfokale Blende (130) an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments (160) liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet,
  - - wobei die Messeinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, ein Objekt (105) zu vermessen, welches das Liniensegment (160) schneidet und zumindest einen Teil des Lichts reflektiert,
- - eine Detektions-Abbildungsoptik (300),
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, von dem Objekt (105) reflektiertes Licht ausschließlich aus Richtungen zu empfangen, welche sich von Richtungen, aus der das Beleuchtungslicht auf das Objekt (105) einfällt, unterscheiden,
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, die Fokuspunkte aller Wellenlängen auf die zweite konfokale Blende (140) abzubilden,
- - einen Detektor (400), welcher dazu eingerichtet ist, eine Intensität des durch die zweite konfokale Blende (140) tretenden Lichts zu erfassen, und
- - eine Lichtleitanordnung (146), welche dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle (120) emittierten Lichts direkt auf den Detektor (400) zu leiten.
2. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Lichtleitanordnung (146) dazu eingerichtet ist, Licht ohne Durchtritt durch die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) und die Detektions-Abbildungsoptik (300) auf den Detektor (400) zu leiten.
3. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Lichtleitanordnung (146) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des Lichts ohne Aufspaltung der Wellenlängen auf den Detektor (400) zu leiten.
4. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Lichtleitanordnung (146) dazu eingerichtet ist, Licht ganz oder teilweise nach Wellenlängen aufzuspalten und dann auf den Detektor (400) zu leiten.
5. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Detektor (400) dazu eingerichtet ist, das von der Lichtleitanordnung (146) erhaltene, nach Wellenlängen aufgespaltete Licht wellenlängenaufgelöst zu detektieren.
6. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Lichtleitanordnung (146) ein Prisma oder ein Gitter zum Aufspalten des Lichts nach Wellenlängen aufweist, oder wobei die Lichtleitanordnung (146) Licht zum Aufspalten auf ein detektorseitiges Prisma oder ein Gitter (420) des Detektors (400) richtet.
7. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) eine Auswerteeinrichtung für von der Lichtleitanordnung (146) auf den Detektor (400) geleitetes Licht aufweist.
8. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 7, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Intensität des von der Lichtleitanordnung (146) auf den Detektor (400) geleiteten Lichts die Intensität des durch die Abbildungsoptiken auf den Detektor (400) geleiteten Lichts zu normieren.
9. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Intensität des von der Lichtleitanordnung (146) auf den Detektor (400) geleiteten Lichts eine Funktion der Lichtquelle (120) zu überprüfen.
10. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert ist, basierend auf einer wellenlängenselektiven Intensität des von der Lichtleitanordnung (146) auf den Detektor (400) geleiteten Lichts einen Weißabgleich für das durch die Abbildungsoptiken (200, 300) geleiteten Licht vorzunehmen.
11. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert ist, ein Spektrum des durch die Abbildungsoptiken (200, 300) auf den Detektor (400) geleiteten Lichts mit einem Spektrum von durch die Lichtleitanordnung (146) geleitetem Licht zu vergleichen und basieren darauf die Messeinrichtung (100) zu überprüfen.
12. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Spektrum des durch die Abbildungsoptiken (200, 300) auf den Detektor (400) geleiteten Lichts mittels eines reflektierenden Objekts (105) bei unterschiedlichen Höhen erzeugt wird.
13. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Lichtleitanordnung (146) eine Faser zur Führung des Lichts aufweist.
14. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Lichtleitanordnung (146) an die zweite konfokale Blende (140) gekoppelt ist, so dass Licht aus der Lichtleitanordnung (146) durch die zweite konfokale Blende (140) hindurch zum Detektor (400) gelangt.
15. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Lichtleitanordnung (146) Licht zwischen Lichtquelle (120) und erster konfokaler Blende (130) aufnimmt.
16. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine erste Wellenlänge der Lichtquelle (120) sich von der Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine zweite Wellenlänge der Lichtquelle (120) um einen Betrag df unterschiedet, wobei der Quotient aus df und der Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge befindliche Wellenlänge mehr als 5% beträgt.
17. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die longitudinale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen mindestens 0,1-mal die laterale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen beträgt.
18. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste Linsensystem (230) mindestens eine Linse mit einer Abbe-Zahl kleiner 40 umfasst.
19. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Liniensegment, welche durch die Fokuspunkt-Lagen der unterschiedlichen Wellenlängen geht, einen Winkel kleiner als 60° und/oder größer als 30°, oder 45°, zu einer Mittenachse des ersten Linsensystems (230) aufweist.
20. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eine Kollimatorlinse (220, 225) umfasst, welche zwischen Lichtquelle (120) und erstem aufspaltendem optischen Element (210) angeordnet ist.
21. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Licht kollimiert auf das erste aufspaltende optische Element (210) trifft.
22. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste aufspaltende optische Element (210) ein Gitter ist und das erste Linsensystem (230) mindestens eine Diffraktivlinse umfasst.
23. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste Linsensystem (230) eine Mittenachse aufweist, welche geneigt zu einer Strahlrichtung vor dem ersten aufspaltenden optischen Element (210) ausgerichtet ist.
24. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 23, dadurch gekennzeichnet, dass
- - Licht mit einer Wellenlänge f0 der von der Lichtquelle (120) emittierten Wellenlängen parallel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) auf das erste Linsensystem (230) fällt.
25. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die erste konfokale Blende (130) eine Schlitzblende ist, wobei für jede Wellenlänge eine Fokuslinie gebildet wird, welche entlang einem Flächensegment angeordnet ist, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet.
26. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Detektions-Abbildungsoptik (300) ein zweites aufspaltendes optisches Element (310), welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist, und ein zweites Linsensystem (330) umfasst.
27. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 26, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das zweite aufspaltende optische Element (310) baugleich zum ersten aufspaltenden optischen Element (210) ausgeführt ist und/oder dass das zweite Linsensystem (330) baugleich zum ersten Linsensystem (230) ausgeführt ist.
28. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Detektor (400) ein Spektrometer (405) umfasst und dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Wellenlängen maximaler Intensität und/oder eine oder mehrere, zu einer jeweiligen Wellenlänge korrespondierende maximale Intensitäten zu bestimmen.

Nachfolgend werden Merkmale strukturiert wiedergegeben. Diese können einzeln verwendet werden und können untereinander sowie mit anderen hierin offenbarten Merkmalen kombiniert werden.
Die nachfolgend wiedergegebenen Merkmale beziehen sich insbesondere auf die Ausführungen der 6 und 7.

1. Chromatisch konfokale Messeinrichtung (100), umfassend
- - eine Lichtquelle (120), welche Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und/oder mit einem kontinuierlichen Spektrum von Wellenlängen emittiert,
- - eine erste konfokale Blende (130), durch welche Licht der Lichtquelle (120) tritt,
- - eine zweite konfokale Blende (140),
- - eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200), umfassend mindestens
  - - ein erstes aufspaltendes optisches Element (210), welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist,
  - - sowie ein erstes Linsensystem (230) mit mindestens einer ersten Linse, welche vom ersten aufspaltenden optischen Element (210) räumlich getrennt ist, wobei das erste Linsensystem (230) Licht von dem ersten aufspaltenden optischen Element (210) empfängt und die effektive Brennweite des ersten Linsensystems (230) sich für verschiedene Wellenlängen unterscheidet,
  - - so dass die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) derart ausgebildet ist, dass Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für mindestens einen Durchtrittspunkt des Lichts durch die erste konfokale Blende (130) an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments (160) liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet,
  - - wobei die Messeinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, ein Objekt (105) zu vermessen, welches das Liniensegment (160) schneidet und zumindest einen Teil des Lichts reflektiert,
- - eine Detektions-Abbildungsoptik (300),
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, von dem Objekt (105) reflektiertes Licht ausschließlich aus Richtungen zu empfangen, welche sich von Richtungen, aus der das Beleuchtungslicht auf das Objekt (105) einfällt, unterscheiden,
  - - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, die Fokuspunkte aller Wellenlängen auf die zweite konfokale Blende (140) abzubilden,
- - einen Detektor (400), welcher dazu eingerichtet ist, eine Intensität des durch die zweite konfokale Blende (140) tretenden Lichts zu erfassen, und
- - eine Gegenlichtquelle (600), welche dazu eingerichtet ist, Gegenlicht an der zweiten konfokalen Blende (140) auf die Detektions-Abbildungsoptik (300) zu emittieren.
2. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Gegenlicht von der Detektions-Abbildungsoptik (300) auf das Objekt (105) gerichtet wird.
3. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Gegenlicht entgegengesetzt zum Licht der Lichtquelle (120), welches durch die erste konfokale Blende (130) zur Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) gelangt, gerichtet wird.
4. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Gegenlichtquelle (600) einen Laser zur Erzeugung des Gegenlichts aufweist und/oder das Gegenlicht ein Laserlicht ist oder aufweist.
5. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Gegenlichtquelle (600) eine Quelle mit kontinuierlichem Spektrum aufweist und/oder das Gegenlicht ein Licht mit kontinuierlichem Spektrum ist oder aufweist.
6. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Gegenlichtquelle (600) Licht mit mehreren diskreten Wellenlängen oder mit mehreren nicht überlappenden Wellenlängenbereichen emittiert.
7. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- - eine oder mehrere diskreten Wellenlängen und/oder ein oder mehrere Wellenlängenbereiche der Gegenlichtquelle (600) außerhalb des Spektrums der Lichtquelle (120) liegen.
8. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) einen Gegenlichtdetektor zur Erfassung des Gegenlichts nach Durchgang durch die Detektions-Abbildungsoptik (300) und die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) aufweist.
9. Messeinrichtung (100) nach einem der Merkmale 6 oder 7 sowie nach Merkmal 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Messeinrichtung (100) eine Auswerteeinrichtung (110) aufweist, welche dazu konfiguriert ist, basierend auf jeweiligen Intensitäten der diskreten Wellenlängen oder der Wellenlängenbereiche eine Abschätzung einer Höhe des Objekts (105) zu ermitteln.
10. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die zweite konfokale Blende (140) einen Schlitz (142) aufweist, durch welchen Licht zum Detektor (400) hindurchtritt, wobei der Schlitz (142) eine Längserstreckung aufweist und die Gegenlichtquelle (600) das Gegenlicht ganz oder teilweise auf einer Verlängerung der Längserstreckung emittiert.
11. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die zweite konfokale Blende (140) einen Schlitz (142) aufweist, durch welchen Licht zum Detektor (400) hindurchtritt, wobei der Schlitz (142) eine Längserstreckung aufweist und die Gegenlichtquelle (600) das Gegenlicht ganz oder teilweise benachbart zu einer Längsseite des Schlitzes (142) emittiert.
12. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine erste Wellenlänge der Lichtquelle (120) sich von der Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine zweite Wellenlänge der Lichtquelle (120) um einen Betrag df unterschiedet, wobei der Quotient aus df und der Brennweite des ersten Linsensystems (230) für eine zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge befindliche Wellenlänge mehr als 5% beträgt.
13. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die longitudinale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen mindestens 0,1-mal die laterale Aufspaltung der Fokuspunkt-Lagen beträgt.
14. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste Linsensystem (230) mindestens eine Linse mit einer Abbe-Zahl kleiner 40 umfasst.
15. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Liniensegment (160), welche durch die Fokuspunkt-Lagen der unterschiedlichen Wellenlängen geht, einen Winkel kleiner als 60° und/oder größer als 30°, oder 45°, zu einer Mittenachse des ersten Linsensystems (230) aufweist.
16. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eine Kollimatorlinse (220, 225) umfasst, welche zwischen Lichtquelle (120) und erstem aufspaltendem optischen Element (210) angeordnet ist.
17. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das Licht kollimiert auf das erste aufspaltende optische Element (210) trifft.
18. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste aufspaltende optische Element (210) ein Gitter ist und das erste Linsensystem (230) mindestens eine Diffraktivlinse umfasst.
19. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das erste Linsensystem (230) eine Mittenachse aufweist, welche geneigt zu einer Strahlrichtung vor dem ersten aufspaltenden optischen Element (210) ausgerichtet ist.
20. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 19, dadurch gekennzeichnet, dass
- - Licht mit einer Wellenlänge f0 der von der Lichtquelle (120) emittierten Wellenlängen parallel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) auf das erste Linsensystem (230) fällt.
21. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die erste konfokale Blende (130) eine Schlitzblende ist, wobei für jede Wellenlänge eine Fokuslinie gebildet wird, welche entlang einem Flächensegment angeordnet ist, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet.
22. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Detektions-Abbildungsoptik (300) ein zweites aufspaltendes optisches Element (310), welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist, und ein zweites Linsensystem (330) umfasst.
23. Messeinrichtung (100) nach Merkmal 22, dadurch gekennzeichnet, dass
- - das zweite aufspaltende optische Element (310) baugleich zum ersten aufspaltenden optischen Element (210) ausgeführt ist und/oder dass das zweite Linsensystem (330) baugleich zum ersten Linsensystem (230) ausgeführt ist.
24. Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Detektor (400) ein Spektrometer (405) umfasst und dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Wellenlängen maximaler Intensität und/oder eine oder mehrere, zu einer jeweiligen Wellenlänge korrespondierende maximale Intensitäten zu bestimmen.

Bezugszeichenliste

100: chromatisch konfokale Messeinrichtung
105: Objekt
106: Messlicht
107: Gegenlicht
108: Messstelle
110: Auswerteeinrichtung
120: Lichtquelle
130: erste konfokale Blende
132: Schlitz
133: Rücklauföffnung
134: Kontrollöffnung
135: Lichtleiter
136: Kontrolllichtquelle
137: Rücklaufdetektor
138: Kontrolldetektor
140: zweite konfokale Blende
142: Schlitz
144: Öffnung
160: Liniensegment
200: Beleuchtungs-Abbildungsoptik
210: erstes aufspaltendes optisches Element
220: Sammellinse
225: Sammellinse
230: erstes Linsensystem
300: Detektions-Abbildungsoptik
310: erstes aufspaltendes optisches Element
320: Sammellinse
325: Zerstreuungslinse
330: zweites Linsensystem
400: Detektor
405: Spektrometer
410: Sammellinse
420: Element
430: Sammellinse
440: Sammellinse
450: lichtsensitive Oberfläche
500: aufspaltendes optisches Element
505: Verbindungsstück
506: Außenfläche
507: Kontaktfläche
508: Kontaktfläche
510: erster Teil
520: zweites Teil
600: Gegenlichtquelle
610: Lichtleiter
620: Gegenlichtdetektionsöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018130901 A1 [0003]

Claims

Chromatisch konfokale Messeinrichtung (100), umfassend - eine Lichtquelle (120), welche Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und/oder mit einem kontinuierlichen Spektrum von Wellenlängen emittiert, - eine erste konfokale Blende (130), durch welche Licht der Lichtquelle (120) tritt, - eine zweite konfokale Blende (140), - eine Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200), umfassend mindestens - ein erstes aufspaltendes optisches Element (210), welches als Prisma oder Gitter ausgeführt ist, - sowie ein erstes Linsensystem (230) mit mindestens einer ersten Linse, welche vom ersten aufspaltenden optischen Element räumlich getrennt ist, wobei das erste Linsensystem (230) Licht von dem ersten aufspaltenden optischen Element empfängt und die effektive Brennweite des ersten Linsensystems (230) sich für verschiedene Wellenlängen unterscheidet, - so dass die Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) derart ausgebildet ist, dass Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen für mindestens einen Durchtrittspunkt des Lichts durch die erste konfokale Blende (130) an unterschiedlichen Orten gebildet werden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments (160) liegen, welches einen spitzen Winkel zur Mittenachse des ersten Linsensystems (230) bildet, - wobei die Messeinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, ein Objekt (105) zu vermessen, welches das Liniensegment (160) schneidet und zumindest einen Teil des Lichts reflektiert, - eine Detektions-Abbildungsoptik (300), - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, von dem Objekt (105) reflektiertes Licht ausschließlich aus Richtungen zu empfangen, welche sich von Richtungen, aus der das Beleuchtungslicht auf das Objekt (105) einfällt, unterscheiden, - wobei die Detektions-Abbildungsoptik (300) dazu eingerichtet ist, die Fokuspunkte aller Wellenlängen auf die zweite konfokale Blende (140) abzubilden, und - einen Detektor (400), welcher dazu eingerichtet ist, eine Intensität des durch die zweite konfokale Blende (140) tretenden Lichts zu erfassen, - wobei die zweite konfokale Blende (140) einen Schlitz (142) aufweist, durch welchen Licht zum Detektor (400) hindurchtritt, und seitlich zu diesem Schlitz (142) auf einer der Detektions-Abbildungsoptik (300) zugewandten Seite ganz oder teilweise verspiegelt ist, so dass auftreffendes Licht zumindest teilweise in die Detektions-Abbildungsoptik (300) zurückgespiegelt wird.
Messeinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste konfokale Blende (130) einen Schlitz (132) aufweist, durch welchen Licht der Lichtquelle (120) hindurchtritt, und - eine Kontrollöffnung (134) aufweist, welche neben dem Schlitz (130) angeordnet ist, - wobei die zweite konfokale Blende (140) zumindest derart verspiegelt ist, dass aus der Kontrollöffnung (134) in Richtung der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) austretendes Licht auf die Kontrollöffnung (134) zurückgespiegelt wird.
Messeinrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - der Schlitz (132) eine Längserstreckung aufweist, und - die Kontrollöffnung (134) auf einer Verlängerung der Längserstreckung angeordnet ist.
Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messeinrichtung (100) einen Lichtleiter (135) aufweist, der an einer zur Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) entgegengesetzten Seite an der Kontrollöffnung (134) angeschlossen ist.
Messeinrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messeinrichtung (100) eine Kontrolllichtquelle (136) aufweist, welche Kontrolllicht in den Lichtleiter (135) einkoppelt.
Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messeinrichtung (100) einen Kontrolldetektor (138) aufweist, welcher optisch an den Lichtleiter (135) gekoppelt ist und durch die Kontrollöffnung (134) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendes Licht detektiert.
Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - der Lichtleiter (135) zur Detektion von durch die Kontrollöffnung (134) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendem Licht mit dem Detektor (400) optisch gekoppelt ist.
Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messeinrichtung (100) eine Kontrolleinrichtung aufweist, welche dazu konfiguriert ist, basierend auf detektiertem, durch die Kontrollöffnung (134) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendem Licht eine Helligkeit der Reflektion auf dem Objekt (105) zu bestimmen.
Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messeinrichtung (100) eine Kontrolleinrichtung aufweist, welche dazu konfiguriert ist, basierend auf detektiertem, durch die Kontrollöffnung (134) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendem Licht und basierend auf vom Detektor (400) detektiertem, durch die zweite konfokale Blende (140) hindurchtretendem Licht eine Fehlstellung der Messeinrichtung (100) zu erkennen.
Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste konfokale Blende (130) einen Schlitz (132) aufweist, durch welchen Licht der Lichtquelle (120) hindurchtritt, und - mindestens eine Rücklauföffnung (133) aufweist, welche neben dem Schlitz (132) angeordnet ist, - wobei die zweite konfokale Blende (140) zumindest derart verspiegelt ist, dass aus dem Schlitz (132) der ersten konfokalen Blende (130) in Richtung der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) austretendes Licht zumindest bei einer Anordnung eines Objekts (105) auf mindestens eine Rücklauföffnung (133) zurückgespiegelt wird.
Messeinrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - der Schlitz (132) eine Längserstreckung aufweist, und - jede Rücklauföffnung (133) benachbart zu einer Längsseite des Schlitzes (132) angeordnet ist.
Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messeinrichtung (100) mindestens einen Rücklaufdetektor (137) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, durch eine Rücklauföffnung (133) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendes Licht zu detektieren, und/oder - die Messeinrichtung (100) mindestens einen Lichtleiter (135) aufweist, welcher durch eine Rücklauföffnung (133) von Seiten der Beleuchtungs-Abbildungsoptik (200) eintretendes Licht dem Detektor (400) zur Detektion zuleitet.
Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste konfokale Blende (130) zwei Rücklauföffnungen (133) aufweist, welche beidseitig des Schlitzes (132) angeordnet sind.
Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messeinrichtung (100) eine Rücklauf-Auswerteeinrichtung (110) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, basierend auf detektiertem, durch eine oder mehrere Rücklauföffnungen (133) hindurchtretendem Licht eine Fehlstellung der Messeinrichtung (100) zu erkennen.
Messeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Schlitz (142) der zweiten konfokalen Blende (140) eine rechteckige Form hat und/oder langgestreckt ist.