ES2947564T3

ES2947564T3 - Método y dispositivo de medición para medir la distancia de una superficie, el grosor y las propiedades ópticas de un objeto

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Publication number: ES2947564T3
Application number: ES13837251T
Authority: ES
Inventors: Heimo Keränen
Original assignee: LMI Technologies Inc
Current assignee: LMI Technologies Inc
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2023-08-11
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: EP2901102C0; EP2901102A1; EP2901102A4; US9476707B2; FI20125958A7; PL2901102T3; US20150219454A1; WO2014041254A1; FI125408B; EP2901102B1

Abstract

En el dispositivo de medición (1) y el método de medición según la invención, se utiliza el principio de medición confocal. Cierto componente de una señal de medición óptica está, desde el punto de vista tanto de la iluminación como de la formación de imágenes, enfocado solo en un punto de la superficie de medición virtual (3). En el dispositivo de medición, la superficie (2a) a medir siempre incide en un punto de enfoque común de la iluminación y la formación de imágenes, por lo que se genera un reflejo. La señal óptica reflejada es directa a un detector (13) que pertenece a los medios de formación de imágenes, donde un elemento de imagen del detector corresponde a un determinado punto de enfoque, respectivamente. Se indica la eficiencia óptica recibida por cada elemento de imagen. La luz que se refleja desde la intersección de la superficie de medición virtual (3) y la superficie (2a) del objeto (2) produce un máximo de intensidad para el detector. Este punto máximo se indica y convierte en la unidad de imagen (13) en la altura de la superficie (2a) del objeto (2). Por medio de la distribución de intensidad medida en la proximidad de este punto máximo, se pueden determinar además las características de reflexión óptica de la superficie. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método y dispositivo de medición para medir la distancia de una superficie, el grosor y las propiedades ópticas de un objeto

La invención se refiere a un método y equipo de medición para determinar el nivel, el grosor y las propiedades ópticas de un objeto a medir con un dispositivo de medición óptica.

En los procesos industriales existe la necesidad de medir el relieve de la superficie de un producto o su grosor como una medida relacionada con el proceso de producción. De esta manera, el producto que es objeto de la medición, por ejemplo, un material similar a una película se desplaza por el punto de medición. Ejemplos de este tipo de productos incluyen el papel, una banda de metal enrollada o una película de plástico. En los procesos de fabricación de todos estos productos, la medición del relieve de la superficie del producto puede realizarse, por ejemplo, mecánicamente mediante un sensor en contacto con la superficie. Sin embargo, un sensor en contacto con la superficie puede dañar la superficie de una manera no permitida por el usuario final.

Por lo tanto, se han desarrollado diferentes dispositivos de medición eléctricos y ópticos. En una medición óptica de la superficie, puede usarse la aberración cromática. En este tipo de sistema de medición, la luz se enfoca sobre la superficie a medir a través de un elemento óptico, cuya longitud focal depende de una manera conocida de la longitud de onda de la luz. La luz reflejada de la superficie se recoge o bien con el mismo elemento óptico usado para la iluminación o con otro elemento óptico hasta un detector. Se analizan las longitudes de onda de la señal recibida por el detector y se indica la parte espectral que recibió la señal más fuerte. Cuando se sabe dónde se encuentra el enfoque en el sistema de medición, puede determinarse la ubicación del punto de reflexión.

La medición de la altura de la superficie se describe para realizarse mediante el método descrito anteriormente en las publicaciones US 2012/0206710 A1 y WO 2008/046966 A1.

En la publicación JP 2007-147299 A se describe un método de medición de manera que un punto del elemento de iluminación se visualiza con una lente que tiene aberración cromática en una línea en dirección del eje óptico, de manera que en diferentes lugares se enfoca una longitud de onda diferente. La reflexión que se provoca por esta línea de la superficie a medir se visualiza en el elemento sensor con una óptica que no tiene aberración cromática. En una solución de acuerdo con la referencia, el plano de medición (= una línea dispersa en un espectro) no puede ser perpendicular a la superficie a medir. A medida que cambia el nivel de la superficie, el punto de medición en la superficie del objeto se desplaza o bien hacia el receptor o hacia el emisor. De esta manera, con el cambio de la altura de la superficie a medir, el ángulo de iluminación y el arreglo de las imágenes no permanecen iguales comparados entre sí.

En la publicación US 2012/0206710 A1 se describe un sistema de medición donde la luz usada se emite desde un único punto del área del emisor. Luego, la luz que se emite se divide en un espectro de longitud de onda, para que cada longitud de onda haga su propio enfoque en una distancia diferente en el plano de medición. Las señales de intensidad reflejadas desde estos puntos de enfoque se miden con un receptor que tiene un contrapunto para cada longitud de onda (= altura). La luz recibida en todos los puntos receptores se origina desde un único punto fuente de luz que es común a todos los puntos receptores.

La publicación "Single-shot depth-section imaging through chromatic slit-scan confocal microscopy" de Paul C. Lin, Pang-Chen Sun, Lijun Zhu y Yeshaiahu Fainman representa un microscopio confocal cromático que se construye con una fuente de luz blanca. El sistema de medición incluye una hendidura a través de la cual se transmite la luz. El sistema de medición que se representa incluye también un filtro variable lineal antes de una celda CCD. Mediante el sistema que se representa es posible una codificación de longitud de onda a profundidad para mediciones de perfil de una muestra tridimensional. Sin embargo, cualquier punto en la hendidura que se representa tiene varios puntos receptores en la celda CCD que funciona como un receptor.

En la publicación JP 2007-147299 A se describe un sistema de medición donde la luz usada se emite desde un único emisor. Luego, la luz que se emite se enfoca mediante una lente hacia un agujero del pasador que es el único punto emisor del sistema de medición. El agujero del pasador es, por lo tanto, el único contrapunto a todos los puntos receptores.

En la publicación US 2008/0137061 A1 se describe un sistema de medición donde se describe un principio confocal para medir pequeños cambios en la distancia al utilizar luz monocromática. Hay una fuente de luz (láser). Cada distancia de la superficie de destino desde la lente objetivo seleccionará rayos angulares específicos capaces de trazar la trayectoria a través de la lente objetivo y la abertura. Cada ángulo entonces corresponderá a una distancia específica. La luz recibida en todos los puntos receptores se origina desde un único punto fuente de luz que es común a todos los puntos receptores.

En la publicación EP 0890822 A2 se describe un método de medición que comprende las etapas de proporcionar luz incidente de un ancho de banda de longitud de onda sustancialmente amplio desde una fuente de luz. La luz de diferentes longitudes de onda se enfoca en diferentes ubicaciones con relación al eje. Las diferentes ubicaciones definen un área de medición multicolor. Una distancia entre ubicaciones extremas a lo largo del eje define una altura del objeto. La luz recibida en todos los puntos receptores se origina desde un único punto fuente de luz que es común a todos los puntos receptores.

En la publicación EP 2124085 A1 se proporciona un microscopio confocal de barrido de hendidura con una fuente de luz en forma de hendidura; un sistema óptico de iluminación para formar la imagen de la fuente de luz sobre una muestra perpendicular a la superficie del objeto a medir; y un sistema óptico de formación de imágenes, que forma una imagen en un sensor de línea que se dispone en una posición conjugada ópticamente con la fuente de luz mediante la luz de reflexión, la luz transmitida o fluorescencia de la muestra. La fuente de luz similar a una hendidura se divide en fuentes de luz unitarias, cada una de las cuales tiene un tamaño conjugado ópticamente con un píxel del sensor de línea. Durante la fase de medición, se enciende una fuente de luz a la vez.

En la medición de triángulos por láser, el lugar de la línea láser punteada o lineal cambia de acuerdo con la distancia del objeto a medir. En el método, el objeto se ilumina por láser y la luz láser se refracta en la superficie. El punto de la luz reflejada en el sensor corresponde a un cierto nivel de superficie. Si el objeto es transparente, se obtiene entonces una reflexión separada de ambas interfaces. Los puntos de reflexión en el sensor representan, en este caso, el grosor del objeto.

El contorno de la superficie de un objeto también puede medirse mediante tomografía de coherencia óptica (OCT). En el método, la medición del contorno de la superficie se basa en la figura de interferencia de la luz que se obtiene con láser al encontrarse con la superficie a medir.

El objeto de la invención es describir un arreglo de medición óptica y un método de medición, donde el nivel o grosor de la superficie del objeto o las propiedades ópticas del objeto se miden ópticamente mediante el uso del principio confocal.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo de medición para medir una altura y las propiedades ópticas de una superficie de un objeto por medio de radiación óptica, de acuerdo con la reivindicación independiente 1.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para medir ópticamente una altura de una superficie de un objeto, de acuerdo con la reivindicación independiente 14.

Las modalidades preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

Una ventaja de la invención es que la óptica del dispositivo de medición es simple y económica en cuanto a sus partes estructurales.

Además, una ventaja de la invención es que, en la medición, la profundidad de campo de enfoque de iluminación y la formación de imágenes es arbitrariamente pequeña, por ejemplo, algunos micrómetros, incluso si el intervalo de distancia es, por ejemplo, diez milímetros.

Además, una ventaja de la invención es que en la invención puede utilizarse la máxima luminosidad, ya que el espacio angular tanto de la iluminación como de la formación de imágenes es grande. Un gran espacio angular permite la medición de superficies brillantes en un amplio intervalo angular.

Además, una ventaja de la invención es que es un dispositivo de medición completamente óptico y sin contacto con la superficie que es capaz de medir simultáneamente varios puntos de medición con una resolución de partes de micrómetros también en objetos que se desplazan muy rápidamente.

Además, es una ventaja de la invención que sea adecuada también para materiales mates, brillantes y transparentes.

Además, una ventaja de la invención es que la medición del grosor de las piezas transparentes puede realizarse desde un lado de la superficie a medir.

Además, una ventaja de la invención es que, por medio de ella, las mediciones de control de calidad que se realizan tradicionalmente en un laboratorio pueden realizarse en tiempo real directamente en una línea de proceso, de manera que los datos de medición pueden usarse para ajustar el proceso.

La idea básica de la invención es la siguiente: La invención comprende un arreglo óptico donde una superficie se ilumina por un arreglo de iluminación y se visualiza por un arreglo de formación de imágenes separada. La iluminación y la formación de imágenes se realizan biaxialmente, para que la iluminación se dirija a la superficie desde una dirección diferente a la de la formación de imágenes. En el arreglo de iluminación, con una fuente de luz se ilumina un elemento de salida que puede comprender o bien una hendidura/hendiduras de salida o un filtro de banda de longitud de onda (filtro variable lineal; LVF) para proporcionar una región de luz. Una región de luz también puede proporcionarse por diferentes componentes de luz fijados al elemento de salida, tal como los LED. La apariencia del área de luz creada por las hendiduras de salida, el filtro de banda de longitud de onda o los LED se enfocan en la superficie de medición virtual que interseca la superficie del objeto a medir. La misma superficie de medición virtual se visualiza desde la otra dirección con ópticas de formación de imágenes, cuyos puntos de enfoque también se ubican en dicha superficie de medición virtual. La superficie de medición virtual puede comprender puntos de la superficie, un conjunto de líneas en la superficie o múltiples puntos de medición en dicha superficie, en el arreglo de formación de imágenes, señal de medición reflejada desde un cierto punto de enfoque común para la iluminación y la formación de imágenes que se encuentra en la superficie del objeto a medir. El nivel del objeto se define a partir del lugar del máximo de intensidad que se incluye en los datos de imagen formateados para el sensor de imagen por la óptica de formación de imágenes.

Los puntos de enfoque de los arreglos de iluminación y formación de imágenes se proporcionan en la superficie de medición que interseca la superficie a medir. La superficie de medición puede ser un plano que puede ser perpendicular a la superficie a medir, pero esto, sin embargo, no es esencial. La formación de imágenes y la iluminación se realizan confocalmente, de manera que tanto los puntos de enfoque de la óptica de iluminación como los puntos de enfoque que se forman por la óptica de formación de imágenes coinciden en la superficie de medición virtual de manera que un punto individual de la región de la fuente de luz que se encuentra enfocada se enfoca a un punto correspondiente del detector de la óptica de formación de imágenes. Con este arreglo, la superficie del objeto a medir siempre alcanza uno de los varios puntos de enfoque comunes para la óptica de iluminación y la óptica de formación de imágenes del arreglo óptico de acuerdo con la invención (principio de medición confocal). La reflexión de la señal óptica que ocurre en el punto de enfoque es múltiple en comparación con otras reflexiones que ocurren desde la superficie del objeto que proceden a través de la óptica de formación de imágenes hacia el medio detector. El lugar de la señal de medición reflejada desde el punto de enfoque se indica mediante un sensor sensible a la luz que se incluye en el arreglo de formación de imágenes. El lugar que se indica del punto en el sensor se calibra para corresponder a un cierto nivel del objeto a medir.

Para definir las propiedades ópticas de la superficie del objeto ventajosamente en el punto definido de máxima reflexión, también se mide el perfil de intensidad de la luz recibida en una dirección que se desvía de la dirección del eje de medición de posición al menos en un punto. La forma de este perfil de intensidad se determina por las características de la superficie del objeto a medir. A partir de este perfil puede hallarse, por ejemplo, el grado de brillo de la superficie. El grado de brillo puede indicarse, por ejemplo, al medir la intensidad de la luz en uno o en varios puntos fuera del eje de medición de posición en los alrededores del punto de máxima reflexión.

A continuación, la invención se describirá en detalle. En la descripción, se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que

La Figura 1a muestra a manera de ejemplo una estructura general de un dispositivo de medición óptica de acuerdo con la invención,

La Figura 1b muestra un ejemplo del principio de operación de un dispositivo de medición óptica de acuerdo con la invención,

La Figura 1c muestra a manera de ejemplo la aplicación de un dispositivo de medición óptica de acuerdo con la invención para la medición del grosor en un caso donde la luz no transmite el objeto a medir.

La Figura 2a muestra un dispositivo de medición de acuerdo con la invención,

La Figura 2b muestra en el dispositivo de medición óptica de la Figura 2a el resultado de la medición de una película transparente,

La Figura 2c muestra a manera de ejemplo la realización en principio de un dispositivo de medición de acuerdo con una modalidad de la invención,

La Figura 2c1 muestra en el dispositivo de medición óptica de la Figura 2c el resultado de la medición del grosor de una película transparente,

La Figura 2c2 muestra un resultado de medición, que se obtiene por un dispositivo de medición óptica y que describe las propiedades ópticas de una película,

La Figura 2d muestra ejemplos de regiones de luz que se forman en el elemento de salida del dispositivo de medición óptica que se muestra en la Figura 2a,

La Figura 2e muestra a manera de ejemplo un arreglo de medición de acuerdo con la invención donde los planos de enfoque de la óptica de iluminación y la óptica de formación de imágenes se dirigen entre sí al inclinar el elemento de salida y el elemento de entrada.

La Figura 2f muestra los resultados de la simulación del arreglo de medición óptica de la Figura 2e en una superficie de espejo y en una superficie difusa,

La Figura 3 muestra a manera de ejemplo una realización óptica en principio de un dispositivo de medición de acuerdo con otra modalidad de la invención, donde las regiones de enfoque se logran mediante el uso de la aberración cromática,

La Figura 4 muestra a manera de ejemplo una realización óptica en principio de un dispositivo de medición de acuerdo con otra modalidad de la invención, donde las regiones de enfoque se logran mediante el uso de la aberración esférica,

La Figura 5a muestra a manera de ejemplo una realización de un elemento de salida donde se utiliza un filtro variable lineal de alternancia de lugar,

La Figura 5b muestra, a manera de ejemplo, una realización óptica en principio de un dispositivo de medición de acuerdo con otra modalidad de la invención, donde se usa un filtro variable lineal de alternancia de lugar tanto en la iluminación como en la formación de imágenes,

La Figura 5c muestra a manera de ejemplo la realización óptica en principio de un dispositivo de medición de acuerdo con una modalidad de la Figura 5b de la invención en una vista en perspectiva,

La Figura 6a muestra, a manera de ejemplo, una realización óptica en principio de un dispositivo de medición de acuerdo con otra modalidad de la invención en una vista lateral donde se utilizan tanto un sensor variable lineal de alternancia de lugar como una aberración cromática,

La Figura 6b muestra a manera de ejemplo una realización óptica en principio de un dispositivo de medición de acuerdo con las modalidades de la invención y

La Figura 7 muestra a manera de ejemplo las etapas principales del método de medición de las propiedades superficiales y ópticas de un objeto de acuerdo con la invención.

Las modalidades en la siguiente descripción se describen solo como ejemplos.

A continuación, se describen algunas modalidades de la invención donde se utiliza el principio de medición confocal. En las modalidades descritas, la iluminación y la formación de imágenes de la superficie del objeto se realizan biaxialmente desde diferentes direcciones. Por lo tanto, puede crearse una superficie de medición virtual sobre la que se crean numerosos puntos de enfoque (líneas de medición y/o grupos de puntos de medición de puntos de enfoque) que son comunes para dicha óptica, tanto por la óptica de formación de imágenes como por la óptica de medición. A medida que el objeto a medir interseca la superficie de medición virtual, un punto de enfoque de la superficie de medición virtual común para la iluminación y la óptica de formación de imágenes alcanza dicha superficie. El lugar de una fuerte reflexión que se genera a partir de este punto de enfoque común se indica mediante un sensor de luz que pertenece a la óptica de formación de imágenes y se convierte en datos de nivel del objeto.

La Figura 1a muestra una estructura de principio de un arreglo de medición de acuerdo con la invención que utiliza el principio confocal. Para intersecar la superficie 2a del objeto a medir, se proyecta ventajosamente sobre una superficie de medición virtual la forma geométrica de la región de la fuente de luz, y esta imagen se monitorea con la óptica receptora donde la distribución de luz, de la luz reflejada desde el objeto a medir se mide con un sensor de luz. En la distribución de luz del sensor de luz, se crean máximos de intensidad en aquellos puntos que corresponden a las intersecciones de la superficie del destino y la imagen de la región de luz que se proyecta sobre la superficie de medición virtual. La distancia de la superficie se determina desde el lugar del máximo de intensidad de la distribución de luz que se define por el sensor de luz. Si la superficie consta de varias superficies parcialmente permeables a la luz y reflectantes, tal como, por ejemplo, una película de plástico o una placa de vidrio, el método crea a partir de estas superficies un máximo de intensidad individual, respectivamente, y el grosor de la película puede definirse en base a la diferencia entre las posiciones de estos máximos de intensidad.

El arreglo de medición 1 de la Figura 1a comprende las partes del transmisor óptico 10a y 11 y las partes del receptor óptico 14 y 13 que se dibujan por separado para mayor claridad. Para un experto en la técnica, es obvio que las partes del dispositivo de medición pueden formar uno o más agregados en lugar de partes separadas, de manera que el arreglo de medición 1 es un dispositivo de medición óptica.

El arreglo de medición 1 de acuerdo con la invención comprende entre otros una unidad de iluminación óptica 10 que comprende una fuente de luz y uno o más elementos de salida ópticos 102 para proporcionar una región de fuente de luz, como se define con la reivindicación 1.

La fuente de luz se inclina ventajosamente mediante un ángulo p en relación con el eje óptico 11a de la iluminación.

El elemento de salida óptica 102 puede ser ventajosamente una hendidura o una máscara translúcida similar a una película inversa. Cuando la luz se dirige hacia él, la luz procede a través de la hendidura desde la fuente de luz de la unidad de iluminación 10. La imagen de la región de la fuente de luz donde se distingue la forma del elemento de salida o la distribución de intensidad o la longitud de onda preparada por él, se crea cuando la óptica de iluminación 11 la visualiza 11b en una imagen de la región de la fuente de luz sobre la superficie de medición virtual 3. Las características de la óptica de iluminación 11, tal como, por ejemplo, el área del ángulo de incidencia y el aumento, determinan además qué características de la región de luz del elemento de salida 100 se visualizan en la superficie de medición virtual 3. El eje óptico de la óptica de iluminación se denota con la referencia 11a.

El arreglo de medición 1 comprende además la óptica de formación de imágenes 12 y la unidad de formación de imágenes 13. La unidad de formación de imágenes 13 comprende ventajosamente un elemento de entrada óptico y un sensor de luz que puede ser ventajosamente un sensor CCD. El eje óptico de la óptica de formación de imágenes 12 se denota con la referencia 12a. Para el elemento de entrada, en la superficie de medición virtual 3 por medio de la óptica de formación de imágenes 12 se visualiza una imagen de la región de la fuente de luz que se forma por la óptica de iluminación 11. Esta formación de imágenes que se genera en el elemento de entrada se muestra con la referencia 12b.

Por radiación óptica en esta solicitud se entiende la radiación electromagnética cuya banda de longitud de onda se ubica desde la radiación ultravioleta (longitud de onda de aproximadamente 50 nm) hasta la radiación infrarroja (longitud de onda de aproximadamente 1 mm). La fuente de luz puede irradiar en dependencia de la aplicación, o bien luz blanca (todas las longitudes de onda visibles) o una o más longitudes de onda. La óptica de iluminación 11 dirige la radiación óptica que llega de la unidad de iluminación 10 al objeto a medir de manera que las diferentes partes de la región de luz que se forma por el elemento de salida óptica 102 se enfocan a diferentes alturas sobre la superficie de medición virtual 3 que interseca la superficie para ser salida óptica, su punto de enfoque se dirige por encima de la superficie del objeto a medir y parte de estas pueden tenerlo dirigido dentro del objeto (bajo la superficie 2a).

Por reflexión se entiende en esta solicitud una reflexión de espejo y una reflexión difusa (difusión) donde la reflexión puede ocurrir desde una superficie lisa o una superficie rugosa. Además, por reflexión en esta solicitud se entiende también la radiación que difunde, refracta y refleja la luz desde el interior del objeto a medir.

Tanto los medios ópticos de iluminación como los medios ópticos de formación de imágenes del arreglo de medición se configuran para definir los puntos de enfoque de ambos a la superficie de medición virtual 3, de manera que la óptica del transmisor y del receptor enfoquen diferentes puntos del área de iluminación y de formación de imágenes de una manera conocida en la superficie de medición virtual 3 a diferentes posiciones. De esta manera, siempre hay un punto correspondiente para cada punto de enfoque que se crea tanto por la óptica de iluminación como por la óptica de formación de imágenes en la superficie de medición 3. Cuando la superficie 2 del objeto a medir se encuentra en un cierto punto de enfoque de la superficie de medición virtual 3, la reflexión que se genera desde de ella es muy fuerte en comparación con la luz reflejada desde otros puntos de la superficie 2. Con la óptica de formación de imágenes 12, la luz 12b reflejada desde la superficie 2 del objeto a medir se forma y se dirige al elemento de entrada de la unidad de formación de imágenes 13, la posición del máximo de intensidad de la luz que penetra se detecta por el sensor de luz y los datos de posición se forman en una señal eléctrica. El sensor de luz puede ser, por ejemplo, una matriz CCD o CMOS. Desde la unidad de formación de imágenes 13 la señal eléctrica de máxima reflexión que representa el nivel se dirige ventajosamente a los medios de presentación (no se muestran en la figura 1a) del nivel, mediante los cuales se presenta el nivel de la superficie medida 2a del objeto 2.

El ejemplo de la Figura 1b muestra a manera de ejemplo una modalidad ventajosa de la invención que realiza la Figura 1a. La Figura 1b no muestra la fuente de luz óptica que precede al elemento de salida 100. El elemento de salida 100 se inclina mediante un ángulo p en comparación con el eje óptico 11a de la iluminación. El elemento de salida 100 puede comprender una o más hendiduras de salida 102c. Los puntos relacionados con los extremos finales de la hendidura de salida se representan con las referencias K ⁱ(S) y Kⁿ(S). La óptica de iluminación 110 visualiza la hendidura de salida 102c sobre la superficie de medición virtual 3 de manera que el punto M(kⁱ) correspondiente al punto K ⁱ(S) se enfoca en el extremo superior de la superficie de medición virtual 3. En consecuencia, el punto correspondiente M(kⁿ) del punto Kⁿ(S) se enfoca en el extremo inferior de la superficie de medición virtual 3.

La óptica de formación de imágenes 120 visualiza la luz reflejada desde la superficie 2a. El sensor de luz que pertenece a la óptica de formación de imágenes y que se incluye en el elemento de entrada 130 se inclina mediante un ángulo p' en relación con el eje de formación de imágenes. Con este arreglo, la óptica de formación de imágenes 12 se enfoca en la superficie de medición virtual 3, de manera que el punto M(kⁱ) se enfoca solo en el punto K ⁱ(R) del sensor de luz 130. En consecuencia, el sensor de luz 130 tiene un punto Kⁿ(R) correspondiente para el punto M(kⁿ) del plano de medición virtual 3. Por lo tanto, para cada punto de la región de luz del elemento de salida 100 entre K ⁱ(S) -> Kⁿ(S) un punto correspondiente entre K ⁱ(R) -> Kⁿ(R) puede formarse para el sensor de luz a través de la superficie de medición virtual 3. Cuando un cierto par de puntos correspondientes alcanza la superficie 2a del objeto 2, se crea una fuerte reflexión, cuya ubicación se indica por el sensor de luz 130. La ubicación se calibra para indicar la altura de la superficie 2a.

La Figura 1c muestra un ejemplo de medición del grosor de un objeto no transparente. El objeto comprende dos superficies cuya distancia entre sí es el grosor del objeto en una cierta posición. En el ejemplo de la Figura 1c, la superficie 2a se denomina superficie superior y la superficie 2b se denomina superficie inferior.

La superficie superior del objeto se mide mediante el arreglo de medición 1 que se muestra en relación con la Figura 1a, el arreglo de medición que comprende los componentes funcionales descritos en relación con la Figura 1a.

El lado de la superficie inferior 2b del objeto comprende otro arreglo de medición 5. Por su estructura y operación corresponde al arreglo de medición 1. Por lo tanto, comprende ventajosamente una fuente de luz óptica 50 y una parte de procesamiento óptico de iluminación, una parte óptica 51 de iluminación, una parte óptica 52 de formación de imágenes, una parte de procesamiento óptico de formación de imágenes y medios detectores de formación de imágenes. La radiación óptica que se emite por la fuente de luz óptica 50 se forma con la parte óptica 51 al plano de medición 53. La luz que se produce por la iluminación se refleja en el plano de medición 53 desde la superficie 2b del objeto. La luz reflejada se modifica con la parte óptica 52 de la formación de imágenes, cuya luz reflejada modificada se dirige a la parte de procesamiento óptico 56 de la formación de imágenes, donde la luz se altera aún más en una señal eléctrica. La señal eléctrica puede indicarse mediante los medios de detección.

El grosor de un cierto punto del objeto puede hallarse al combinar los resultados de medición de las superficies superior e inferior de los medios detectores del arreglo de medición 1 y el arreglo de medición 5. La diferencia entre los resultados de medición de las superficies superior e inferior corresponde al grosor en el punto de medición cuando los datos de ubicación del plano de medición de ambos arreglos de medición 1 y 5 se calibran en tres dimensiones.

La Figura 2a muestra a manera de ejemplo la realización en principio del dispositivo de medición mediante el uso de una manera de medición confocal de acuerdo con la primera modalidad de la invención. Tanto la óptica de iluminación 11 como la óptica de formación de imágenes 12 son idénticas. Para intersecar la superficie 2a del objeto a medir, se crea una superficie de medición virtual 3 con dichos medios ópticos. En el ejemplo de la Figura 2a, la superficie de medición 3 es un plano que es perpendicular a la superficie 2a.

En la superficie de medición virtual 3, ciertas partes tanto de la región de la fuente de luz de la iluminación como de los medios detectores de la formación de imágenes se enfocan en las mismas posiciones.

El elemento de salida 100 de la Figura 2a es un plano con una hendidura de salida lineal 102c o hendiduras de salida. El punto de un extremo final de la hendidura de salida se denota con la referencia K ⁱ(S) y el punto del otro extremo final con la referencia Kⁿ(S). La dirección de la hendidura de salida 102c se gira ventajosamente al ángulo de rotación a con respecto al plano que se define por los ejes ópticos de la óptica de iluminación 11 y la óptica de formación de imágenes, para que la imagen 31 de la hendidura de salida 102c pueda enfocarse sobre la superficie de medición virtual 3, la dirección de la imagen se encuentra en ángulo de rotación 9 con respecto al plano que se define de la óptica de iluminación 11 y la óptica de formación de imágenes. Además, el elemento de salida 100 se inclina ventajosamente en un ángulo de inclinación p en la dirección del eje óptico de la óptica de iluminación, para que cada punto K ⁱ(S)->Kⁿ(S) de la hendidura de salida 102c sea capaz de enfocarse en la superficie de medición virtual como puntos M(kⁱ)->M(kⁿ).

En la unidad de formación de imágenes 13, la hendidura de entrada o el elemento detector 132 que se incluye en el elemento de entrada 130 gira mediante un ángulo de rotación a'. Además, el elemento de entrada 130 se inclina mediante un ángulo de inclinación p' en la dirección del eje óptico de la óptica de formación de imágenes, de manera que la imagen 31 que se forma por la óptica de iluminación 11 desde la región de la fuente de luz 102 sobre la superficie de medición virtual 3 puede enfocarse con la óptica de formación de imágenes 12 hacia la hendidura de entrada o al elemento detector 132 en los puntos K ⁱ(R)->Kⁿ(R) correspondiente a los puntos K ⁱ(S)->Kⁿ(S) de la fuente de luz.

Para el sensor de luz de la unidad de formación de imágenes 13 se obtiene una señal máxima local h01 a partir de la cual puede definirse la posición de la superficie 2a. La señal máxima llega a la hendidura de entrada o detector desde la posición h⁰, donde la imagen lineal común 31 interseca la superficie 2a del objeto a medir en el punto M(k^x). Esta intersección se visualiza por la óptica de formación de imágenes 12 hacia la hendidura de entrada o al elemento detector 132 como el punto K^x(R).

Si el objeto 2 a medir es al menos parcialmente de material transparente, en este caso otra fuerte señal de luz reflejada arriba desde la superficie 2b (no se muestra en la figura 2a) a la hendidura de entrada o al elemento detector 132. La otra señal máxima h¹que se genera desde la superficie 2b alcanza una posición diferente en la hendidura de entrada que la señal máxima h⁰.

Ventajosamente, el ángulo de rotación a' no es igual a cero. De esta manera, el arreglo de medición puede usarse tanto en superficies de espejo como mates. Si el ángulo de rotación a' es cero, con ello puede medirse la distancia de la superficie a una superficie difusa que hace un claro máximo de intensidad estrecha a la hendidura de entrada o al elemento detector 132. En una superficie similar a un espejo, el ancho de la región del máximo de intensidad crece y no es necesariamente posible definir la posición máxima con precisión.

Si el ángulo de rotación a' es exactamente 90 grados, la medición funciona solo en una posición de la altura de la superficie. La luz llega a la hendidura de entrada o al elemento detector 132 solo cuando la superficie 2a se encuentra en cierta posición h⁰. A otras alturas de la superficie, no llega luz a la hendidura de entrada o al elemento detector 132. Con este ángulo de 90 grados, el método puede usarse para indicar cuándo la superficie se encuentra exactamente en cierta posición.

Con la solución de acuerdo con la Figura 2a, se lograrán las siguientes ventajas técnicas. La óptica de iluminación 11 forma una imagen enfocada 31 de la región de la fuente de luz 102, tal como, por ejemplo, las hendiduras de salida o los LED, en la superficie de medición virtual 3, y simultáneamente la óptica de formación de imágenes 12 se configura para visualizar la imagen de la región de la fuente de luz que se crea sobre la medición virtual a la hendidura de entrada o al elemento detector 132. El arreglo de medición permite el hecho de que la profundidad de campo de enfoque de la iluminación y/o formación de imágenes puede ser arbitrariamente pequeña, por ejemplo, micrómetros, incluso si la región de nivel a medir fuera, por ejemplo, diez milímetros.

Otra ventaja técnica de la solución es que cuando se usa la hendidura de salida, la eficiencia luminosa se dirige a la imagen que se crea 31 de la hendidura de salida desde todo el espacio angular de la óptica de iluminación 11 (= en abertura numérica, NA). De la misma manera, la óptica de formación de imágenes 12 recoge la luz de los puntos de medición en una región angular completa. De esta manera, la máxima eficiencia luminosa llega a la hendidura de entrada o al elemento detector 132, ya que se dispone de un espacio angular máximo en la iluminación y la formación de imágenes. En una solución de acuerdo con la invención, un gran espacio angular permite la medición de superficies brillantes en una gran región angular. Si, por ejemplo, tanto la iluminación como la formación de imágenes se realizaran de manera que las aberturas numéricas de la óptica fueran muy pequeñas, incluso un pequeño cambio de ángulo de la superficie del objeto de la medición dirigiría la luz que llega del iluminador a reflejarse más allá de la óptica del receptor, lo que haría imposible la medición.

Es una ventaja técnica de la solución de acuerdo con la invención que la medición puede realizarse de manera que la iluminación llegue a la superficie desde un ángulo oblicuo mientras que la superficie de medición virtual (plano de medición en la Figura 2a) permanece todavía en un ángulo perpendicular con respecto a la superficie.

Además, una ventaja de la invención es que la medición del nivel de la superficie puede realizarse con una longitud de onda o con varias longitudes de onda.

La Figura 2b muestra un ejemplo de una señal de acuerdo con la primera modalidad, recibida desde el sensor de luz del dispositivo de medición en el caso de la Figura 2a. La Figura 2b muestra la intensidad de la luz que llega a la hendidura de entrada o al elemento detector 132 en función de la posición del elemento detector. La primera señal máxima h⁰se provoca por una reflexión de la superficie 2a del objeto 2. La segunda señal máxima h¹es el resultado de una reflexión que llega desde la superficie 2b del objeto 2. La segunda reflexión h¹es de menor tamaño que la primera reflexión h⁰, ya que la luz ha tenido que viajar a través del material 2 donde se ha absorbido parte de la energía de la luz. A partir de la diferencia de las posiciones de las señales máximas h⁰y h¹puede definirse el grosor del objeto 2 en el punto de medición cuando se conoce el índice de refracción del material. La distribución de intensidad que se muestra en la Figura 2b puede medirse, por ejemplo, al colocar un sensor de luz multielemento directamente detrás de la hendidura de entrada o mediante la formación de imágenes de la hendidura de entrada con óptica para el sensor multielemento. La hendidura de entrada también puede reemplazarse, por ejemplo, por un sensor de línea multielemento de la misma forma, de manera que no es necesaria una hendidura de entrada separada.

La Figura 2c muestra un arreglo de medición de acuerdo con la segunda modalidad de la invención. El arreglo de medición difiere del arreglo de medición de la Figura 2a en que el elemento de entrada 130a comprende un detector de matriz 132a. Con un detector de matriz 132a es posible medir simultáneamente la intensidad de la luz reflejada en dirección vertical de la superficie 2a, puntos K ⁱ(R)->Kⁿ(R), y la intensidad de la luz reflejada en un ángulo de 90 grados contra el eje de detección de dirección vertical de la superficie del objeto 2, puntos P¹(R)->Pⁿ(R). Esta distribución de intensidad representa las propiedades ópticas de la superficie del objeto 2.

La Figura 2c1 muestra las posiciones h⁰y h¹de (al menos parcialmente translúcido) dos superficies 2a y 2b del objeto 2.

La Figura 2c2 muestra la distribución de intensidad medida en la superficie 2 en la segunda dirección de medición. Las propiedades ópticas de la superficie 2a del objeto tienen un efecto en la forma de la distribución de intensidad h⁰. La estructura interna y las interfaces del objeto 2 y las propiedades ópticas de la superficie 2b tienen un efecto en la forma de la distribución de intensidad h⁰.

La Figura 2d muestra realizaciones técnicas ilustrativas del elemento de salida 100 o del elemento de entrada 130. La Figura 2d muestra elementos de salida o entrada ilustrativos con una o más hendiduras de salida o entrada 102.

La Figura 2e muestra un ejemplo de un dispositivo de medición donde el elemento de salida 100 forma un ángulo de 135 grados con el eje óptico de la óptica de iluminación 11 y donde el elemento de entrada 130 forma, correspondientemente, un ángulo de 135 con el eje óptico de la óptica de formación de imágenes 12. El aumento tanto de la óptica de iluminación 11 como de la óptica de formación de imágenes 12 es 1. Con este arreglo, la región de luz del elemento de salida 100 y el elemento detector del elemento de entrada 130 se proporcionan para tener puntos correspondientes comunes en la superficie de medición virtual 3.

La Figura 2f muestra los resultados de la simulación en el elemento de detección del dispositivo de medición de acuerdo con la Figura 2e en dos casos diferentes, sobre una superficie similar a un espejo y sobre una superficie difusa.

En el caso de una superficie similar a un espejo, en el eje de la altura de la superficie (dirección A-B) se obtuvo un valor máximo claro, la señal de posición en un punto donde el plano de medición virtual 3 interseca la superficie 2a del objeto 2. La dirección A-B en la Figura 2f corresponde a la dirección de medición del eje de altura de la superficie en el elemento detector 132 en la Figura 2c. En el caso de una superficie de espejo, la distribución de intensidad de la luz medida sustancialmente en un ángulo de intersección con respecto al eje de altura de la superficie (dirección C-D) en el punto máximo mencionado anteriormente es relativamente fuerte y amplia. En una modalidad ventajosa, el ángulo de intersección puede ser de 90 grados en comparación al eje de altura de la superficie. El valor óptimo del ángulo de intersección depende ventajosamente al menos del ángulo a de la hendidura de salida en el elemento de salida.

Si la superficie 2a del objeto 2 es difusa, entonces se obtiene también una señal de posición fuerte en un punto donde el plano de medición virtual 3 interseca la superficie 2a del objeto 2. En el caso de una superficie difusa, la distribución de intensidad de la luz medida en un ángulo de intersección con respecto al eje de altura de la superficie en el punto máximo mencionado anteriormente es estrecha y claramente menor que en el caso de la superficie de espejo. Además, la forma de la distribución de intensidad difiere claramente de la distribución de intensidad dada por la superficie de espejo. Al medir el valor de uno o más puntos que se incluyen en la distribución de intensidad, pueden definirse las características de brillo de la superficie 2a del objeto.

La Figura 3 muestra una segunda modalidad ventajosa de la invención donde se utilizan la hendidura de salida 102c y las hendiduras de entrada o el sensor de luz y la aberración cromática. Gracias a la aberración cromática, las imágenes de la hendidura de salida 102c en las longitudes de onda A¹(S), Aⁿ(S) y las imágenes de la hendidura de entrada en las longitudes de onda A¹(R), Aⁿ(R) se forman a diferentes distancias de las ópticas 111 y 121, de manera que el elemento de salida 100 y el sensor de luz no necesitan inclinarse con respecto a los ejes 11a y 12a de la óptica de iluminación 111 o de la óptica de formación de imágenes 121 (ángulos p y p' = 90), pero los planos de imagen se encuentran entre sí en la superficie de medición virtual 3 en las mismas longitudes de onda A¹(S), A¹(R) -> Aⁿ(S), Aⁿ(R). De esta manera, el elemento de salida 100 y el sensor de luz pueden encontrarse en un ángulo perpendicular con respecto al eje óptico, lo que es ventajoso desde el punto de vista de la estructura del dispositivo.

En esta modalidad, la luz se genera ventajosamente por un LED que irradia luz blanca (no se muestra en la Figura 3), de manera que se obtiene una luz con suficiente banda ancha en cuanto a su distribución de longitud de onda, cuyas diferentes longitudes de onda pueden enfocarse a diferentes distancias en la dirección del eje óptico.

En el ejemplo de la Figura 3, en el elemento de salida 100 se muestra una hendidura de salida ilustrativa. En el borde superior izquierdo de la Figura 3, la posición de la hendidura de salida 102c en el elemento de salida 100 se muestra vista en la dirección del eje óptico de la óptica de iluminación 111. La hendidura de salida 102c se gira mediante un ángulo de rotación a con respecto al plano que se define por los ejes ópticos de la óptica de iluminación 111 y la óptica de formación de imágenes 121.

En una modalidad ventajosa de la invención, la óptica de iluminación cilíndrica 111 aplana la imagen del elemento de salida 100 en la relación x = 1 e y = 0,2.

Mediante la óptica de iluminación 111 se produce una aberración cromática axial. De esta manera, en el ejemplo de la Figura 3, los componentes Aⁿ(S), Aⁿ(R) del extremo rojo de la luz se enfocan en la superficie de medición virtual 3 bajo la superficie 2 del objeto y, correspondientemente, los componentes A¹(S), A¹(R) del extremo azul de la luz se enfocan sobre la superficie 2a.

En el ejemplo de la Figura 3, ambos extremos azules A¹(S), A¹(R) de la iluminación y la formación de imágenes se enfocan en el borde superior de la superficie de medición virtual 3. En consecuencia, los extremos rojos Aⁿ(S), Aⁿ(R) de los espectros se enfocan en el borde inferior de la superficie de medición (bajo la superficie 2a en la Figura 3). La altura de la superficie 2a tiene un efecto sobre que componente del espectro se refleja desde la superficie 2a. El color del componente del espectro no es importante en esta modalidad, ya que la señal de luz reflejada desde la superficie 2a se detecta ventajosamente por un sensor/cámara de línea o matriz en blanco y negro. Además, en esta modalidad, la posición de la superficie 2a se indica por la posición del máximo de la señal recibida en el sensor de la cámara que funciona como indicador. La posición de la señal máxima recibida se calibra para que corresponda a una cierta altura de la superficie 2a.

En el ejemplo de la Figura 3, tanto la iluminación como la formación de imágenes se muestran en un ángulo simétrico con respecto a la superficie 2a. Sin embargo, la invención no se limita a este tipo de situación de medición simétrica, sino que el borde de la iluminación y la formación de imágenes con respecto a la superficie 2a pueden ser de diferente tamaño sin tener un efecto del evento de medición. Aunque el ángulo entre la iluminación y la formación de imágenes cambia, sin embargo, en las regiones de medición de solapamiento siempre pueden hallarse en la línea de medición donde pueden hallarse puntos de enfoque individuales para diferentes longitudes de onda.

Hay varios efectos técnicos ventajosos de esta modalidad. Por ejemplo, el cambio de longitud focal de la longitud de onda (deriva) que se provoca por la temperatura no tiene un efecto en el resultado de la medición. Si las derivaciones de temperatura de la iluminación y la óptica de formación de imágenes y la aberración cromática son iguales, la posición de la superficie de medición permanece constante con el cambio de temperatura, y la iluminación y la formación de imágenes permanecen enfocadas en la superficie de medición en la misma longitud de onda entre sí.

Además, en esta modalidad, el sensor de luz de la óptica de formación de imágenes puede encontrarse verticalmente contra el eje óptico 12a de la óptica de formación de imágenes. Por lo tanto, el tamaño y la forma de la región de medición pueden definirse libremente con la óptica de iluminación y formación de imágenes usada. Por ejemplo, en la formación de imágenes el tamaño de la región de medición puede ampliarse ventajosamente para el sensor de medición de la cámara de matriz.

La Figura 4 muestra la tercera modalidad ventajosa de la invención de manera que se usa la aberración esférica para proporcionar confocalidad. La Figura 4 muestra además un ejemplo del significado de la aberración esférica. Una lente ilustrativa 112 o 122 retrae la luz a diferentes puntos de enfoque 0 ⁱ(S), 0 ⁿ(S) y 0 ⁱ(R), ©ⁿ(R) sobre la base de donde penetra la luz en la lente 112 o 122. Los haces de luz que penetran la lente en el centro tienen su punto de enfoque 0 ⁿ(S), 0 ⁿ(R) más lejos que los haces de luz que penetran en los bordes exteriores de la lente.

En la modalidad de la Figura 4, la medición de la altura se basa en la aberración esférica de la lente o lentes y en la formación de imágenes confocales. La aberración esférica usada es ventajosamente del mismo tamaño en la formación de imágenes y en la iluminación. De esta manera, las señales que tienen la misma abertura angular se visualizan sobre el plano de medición en la dirección de la normal de la superficie. En esta modalidad, la medición puede realizarse o bien con una longitud de onda o con luz blanca.

La aberración esférica hace que la óptica visualice la hendidura de salida en el elemento de salida 100 a diferentes distancias en dependencia de la abertura angular de la óptica. Por ejemplo, los haces de luz que llegan a una gran abertura angular forman una imagen cercana a la óptica de formación de imágenes 112 y, en consecuencia, los haces que llegan a una pequeña abertura angular incidente forman una imagen más alejada de la óptica de formación de imágenes 112. De esta manera, el elemento de salida 100 y el sensor de luz no necesitan inclinarse en relación con los ejes 11a y 12a de la óptica de iluminación o la óptica de formación de imágenes (ángulos p y p' = 90), sino que los planos de imagen se encuentran entre sí en la superficie de medición virtual 3 con aberturas angulares iguales de la óptica. De esta manera, el elemento de salida 100 y el sensor de luz pueden encontrarse en un ángulo perpendicular con respecto al eje óptico, lo que es ventajoso desde el punto de vista de la estructura del dispositivo.

En la modalidad de la invención que se muestra en la Figura 4, además de la aberración esférica, se utilizan la hendidura de salida 102c y el sensor de luz. Gracias a la aberración esférica, la imagen de la hendidura de salida 102c en la superficie de medición virtual 3 se forma a diferentes distancias con diferentes aberturas angulares 0¹(S), 0 ⁿ(S). En consecuencia, la óptica de formación de imágenes 122 comprende la misma propiedad. De esta manera, el elemento de salida 100 y el sensor de luz no necesitan inclinarse en relación con los ejes 11a y 12a de la óptica de iluminación 111 o la óptica de formación de imágenes 121, sino que los planos de imagen se encuentran entre sí en la superficie de medición virtual 3 con aberturas angulares iguales 0¹(S), 0¹(R) y 0 ⁿ(S), 0 ⁿ(R). De esta manera, el elemento de salida 100 y el sensor de luz pueden encontrarse en un ángulo perpendicular con respecto al eje óptico, lo que es ventajoso desde el punto de vista de la estructura del dispositivo. También en esta modalidad, un cierto punto del sensor de luz 133 de la unidad de formación de imágenes se calibra para que corresponda a una cierta altura de la superficie 2a.

La Figura 5a muestra una modalidad ilustrativa del elemento de salida o entrada 100 o 130, de manera que se utiliza un filtro variable lineal 102. Un filtro variable lineal, también conocido como LVF (Filtro Variable Lineal), deja pasar en ciertas posiciones solo una cierta longitud de onda A¹, A², Aⁿ. Por lo tanto, cada longitud de onda tiene su propia hendidura de salida estrecha en una posición diferente, cuya imagen puede enfocarse con la óptica de formación de imágenes 11 en la superficie de medición virtual 3.

La Figura 5b muestra la cuarta modalidad ventajosa de la invención, donde al proporcionar confocalidad se utiliza un filtro variable lineal (LVF) tanto en la iluminación como en la formación de imágenes. Un filtro LVF deja pasar en diferentes partes diferentes longitudes de onda. En un extremo de un filtro LVF, se permite el paso de longitudes de onda más cortas, y en el otro extremo, pueden pasar longitudes de onda más largas.

La fuente de luz de la iluminación tiene que ser una fuente de luz con una banda ancha suficiente en cuanto a su distribución de longitud de onda (no se muestra en la Figura 5b), para ser capaz de enfocar diferentes longitudes de onda Aⁱ(S)->Aⁿ(S) con la óptica de iluminación 113 a diferentes posiciones sobre la superficie de medición virtual 3. A partir de una imagen que se crea sobre la superficie de medición virtual 3, con la óptica de formación de imágenes 123 se obtiene desde la superficie 2a hasta el sensor de luz una señal máxima local, a partir de la cual puede definirse la distancia a la superficie 2a.

En esta modalidad, el elemento de salida 100 comprende un filtro variable lineal dependiente de la posición 102a que comprende longitudes de onda A¹->Aⁿ. Se obtiene una imagen del filtro LVF que se enfoca sobre la superficie de medición virtual 3 al inclinar el elemento de salida 100 mediante un ángulo p en relación con el eje óptico 11a de la óptica de iluminación 113. El ángulo p puede ser ventajosamente, por ejemplo, de 135 grados, de manera que la región de enfoque de la iluminación alcanza la superficie de medición virtual 3.

El sensor de luz es ventajosamente de forma lineal o rectangular, y tiene delante de él como elemento de entrada un filtro variable lineal 102a sensible a la posición. El filtro LVF 102a comprende además las longitudes de onda A¹->Aⁿ, se inclina con respecto al eje óptico 12a de la óptica de formación de imágenes mediante un ángulo p', para que su imagen A¹(R)->Aⁿ(R) se una al plano de la imagen proyectada desde el elemento de salida 102a sobre la superficie de medición virtual 3. El ángulo p' puede ser ventajosamente, por ejemplo, de 135 grados, de manera que la región de enfoque de la iluminación alcanza la superficie de medición virtual 3.

La Figura 5c muestra el arreglo de medición de la Figura 5b en una vista en perspectiva. Las diferentes longitudes de onda A¹->Aⁿdel filtro LVF que se incluye en el elemento de salida se muestran vistos desde la dirección del eje óptico 11a de la iluminación. En consecuencia, las diferentes longitudes de onda A¹->Aⁿdel filtro LVF 102a que pertenece al elemento de salida se muestran vistos desde la dirección del eje óptico 12a de la formación de imágenes.

Con el dispositivo de medición de acuerdo con esta modalidad, puede realizarse la medición del nivel de la altura del perfil 2h0. El método produce el resultado de medición 132h^ode la superficie, el perfil de altura de la superficie, para el detector de matriz 132a desde el elemento de salida de la formación de imágenes para el ancho de la imagen proyectada al objeto 2. Por lo tanto, mediante la medición, por ejemplo, puede realizarse una medición del perfil de altura de la superficie de 1000 píxeles mediante el uso de un sensor de imagen CCD con un tamaño de 1000 x 1000 píxeles como un sensor de luz.

La Figura 6a muestra la quinta modalidad ventajosa de la invención en una vista lateral. En esta modalidad de la invención, para proporcionar confocalidad, se utiliza un filtro variable lineal (102a) tanto en la iluminación como en la formación de imágenes. Además, se proporciona aberración cromática en la óptica de iluminación 114 y la óptica de formación de imágenes 124. Además, en esta modalidad, se obtiene una señal máxima local para el detector 132a, a partir de la cual puede definirse la distancia a la superficie 2a.

Como elemento de salida se utiliza ventajosamente un filtro variable lineal dependiente de la posición 102a. En la óptica de iluminación 114 y la óptica de formación de imágenes 124 se proporciona una aberración axial cromática de tamaño adecuado, por medio de la cual la imagen del filtro LVF 102a del elemento de salida y la imagen del filtro LVF delante del sensor de luz de la óptica de formación de imágenes 124 se enfocan mediante longitudes de onda en la superficie de medición virtual 3. De esta manera, el ángulo de inclinación p puede ser de 90 grados. En consecuencia, el ángulo de inclinación p' del elemento de entrada puede, de esta manera, ser de 90 grados, lo que hace más fácil el posicionamiento del sensor de luz y la óptica de formación de imágenes 124 en relación entre sí. En el ejemplo de la Figura 6a, los extremos azules (A) de los espectros tanto de la iluminación como de la formación de imágenes se enfocan en el borde superior de la superficie de medición virtual 3. En consecuencia, los extremos rojos (Aⁿ) de los espectros se enfocan en el borde inferior de la superficie de medición virtual 3 (más abajo la superficie 2a en la Figura 6a). La altura de la superficie 2a tiene un efecto en el que la longitud de onda del espectro se refleja desde la superficie 2a. Cuando se refleja una longitud de onda desde la superficie 2a que se encuentra en el punto de enfoque común tanto de la iluminación como de la formación de imágenes, esta longitud de onda reflejada penetra en el filtro LVF 102a delante del sensor de luz solo en una posición. La posición del componente del espectro que ha penetrado en el filtro LVF 102a se indica, por ejemplo, mediante una cámara de matriz en blanco y negro. Además, en esta modalidad, la posición de la superficie 2a se indica por la posición de la señal máxima recibida en el sensor de luz y no por la longitud de onda del espectro recibido. La posición de la señal máxima recibida en el sensor de luz se calibra para que corresponda a una cierta altura de la superficie 2a.

Con el dispositivo de medición de acuerdo con esta modalidad, puede realizarse la medición del perfil de altura de la superficie. Un dispositivo de medición de acuerdo con esta modalidad produce un resultado de medición de distancia en todo el ancho de la imagen proyectada desde la hendidura de salida al objeto. Por lo tanto, mediante la medición, por ejemplo, puede realizarse una medición de un perfil de distancia de 1000 píxeles mediante el uso de un sensor de imagen ^cC^dcon un tamaño de 1000 x 1000 píxeles como un sensor de luz.

La Figura 6b muestra ópticas de iluminación ilustrativas 114 u ópticas de formación de imágenes 124, un filtro LVF 102a y una fuente de luz 40 o sensor de luz, mediante los cuales puede realizarse la modalidad de la invención de acuerdo con la Figura 6a. En el bastidor 580 de la óptica se montan tres lentes 581, 582 y 583, mediante las cuales se producen tanto la aberración cromática axial como los aumentos de las lentes en dirección de los ejes x e y. Con la referencia 585 se indica una abertura contra la cual se sujeta el filtro LVF 102a.

Si se trata de la óptica de iluminación 114, entonces delante del filtro LVF 102a hay, por ejemplo, una fuente de luz LED que emite luz blanca. La luz del LED pasa a través del filtro LVF 102a de manera que las diferentes longitudes de onda de la luz blanca pasan solo en ciertas posiciones en el filtro LVF. Las lentes 581, 582 y 583 modifican la luz A que se dispersa en diferentes longitudes de onda del espectro que pasa a través del filtro LVF de manera que el resultado es una aberración cromática axial.

Si se trata de la óptica de formación de imágenes 124, entonces detrás del filtro LVF 102a hay un sensor de luz que puede ser un sensor de medición CCD convencional. La cierta longitud de onda de la luz B reflejada desde la superficie 2a pasa a través del filtro LVF 102a de manera que penetra en el filtro LVF 102a solo en una cierta posición. Esta posición de penetración de la longitud de onda se indica por el sensor CCD. En el arreglo de medición, la cierta posición del sensor CCD se calibra para indicar una altura conocida de la superficie 2.

El filtro LVF que se muestra en la Figura 6b puede ser, por ejemplo, del tipo JDSU LVF4007003A, cuyo intervalo de filtrado es de 400-700 nm. Las dimensiones del filtro son 12,5 x 5,4 x 1,5 mm (largo; ancho; alto). El ancho de banda de 3 dB de este filtro LVF se encuentra en el intervalo de 10 nm.

La Figura 7 muestra en un diagrama de flujo ilustrativo las principales fases de un método de medición. El método de acuerdo con la invención se define con la reivindicación 14. El método como se indica con la Figura 7 comparte algunas características con el método de la reivindicación 14.

En una etapa 70 que precede a la medición, el equipo que pertenece al arreglo de medición se monta en el objeto de medición. Al mismo tiempo, las regiones de enfoque tanto de la óptica de iluminación como de la óptica de formación de imágenes se alinean entre sí. Al mismo tiempo, ventajosamente, se define o calibra que altura de superficie se representa por la posición recibida de la señal máxima en el sensor de medición. A medida que el equipo de medición se encuentra en su ubicación de medición y se calibra para la medición, se procede al proceso de medición real.

En la etapa 71, se genera la luz a utilizar en el arreglo de medición. La luz puede ser o bien monocromática o de banda ancha, por ejemplo, luz blanca, en dependencia de la modalidad. Como una fuente de luz, generalmente se usa o bien un LED que emite una longitud de onda o un LED que emite luz blanca.

En la etapa 72, en la medición, se genera una región de fuente de luz para el elemento de salida 100 de la iluminación que tiene una apariencia geométrica óptima desde el punto de vista del objeto de la medición. En una modalidad ventajosa de la invención, esto significa guiar la luz a través de una estructura de rejilla inclinada. La estructura de rejilla se proporciona mediante hendiduras 102 hechas en el plano. En esta modalidad, desde cada hendidura de la rejilla se crea una señal de medición óptica que puede dirigirse al plano de medición que se encuentra sustancialmente en la dirección de la normal de la superficie del objeto de medición.

En otra modalidad ventajosa de la invención, en esta etapa 72 se utiliza la luz blanca que se dirige al filtro LVF 102a. En esta modalidad, la luz blanca se dispersa en un espectro con el filtro LVF, y el espectro dispersado se dirige a un plano de medición en dirección de la normal de la superficie del objeto de medición.

En la etapa 73, la imagen de la región de la fuente de luz que se crea en la etapa 72 se modifica por la óptica de iluminación. Como resultado final de la modificación, se proporciona una superficie de medición virtual 3 que interseca sustancialmente la superficie 2 a medir, o un grupo conocido de puntos de enfoque que la representan. En la etapa 74, la imagen de la región de la fuente de luz que se modifica por la óptica de iluminación alcanza la superficie 2 que es objeto de la medición. Ya que los puntos de enfoque que se forman por la óptica de iluminación se encuentran en la superficie de medición virtual 3, solo uno de los posibles puntos de enfoque alcanza la superficie 2a a medir, ya que la superficie de medición virtual 3 interseca la superficie 2a que es objeto de la medición. Desde este punto de enfoque se refleja un haz de luz, cuya intensidad es mucho mayor que la luz que se refleja desde las otras ubicaciones de la superficie 2a sobre la óptica de formación de imágenes, ya que también la óptica de formación de imágenes tiene un punto de enfoque en el punto de reflexión.

En la etapa 75, el haz de luz se visualiza desde la superficie 2a con la óptica de formación de imágenes sobre los medios de medición de posición usados. La óptica de formación de imágenes es tal que sólo los puntos de la superficie de medición virtual 3 se enfocan también en los medios detectores 130, 130a utilizados en la formación de imágenes.

En una modalidad ventajosa de la invención, la óptica de formación de imágenes comprende además un filtro LVF 102a que puede utilizarse ventajosamente también como medio indicador de posición.

En la etapa 76, la luz reflejada desde la superficie 2a se recibe o bien con un detector de línea 132, un detector de matriz 132a, una cámara en blanco y negro o una cámara en color.

En la etapa 77, la posición del valor máximo se define a partir de la luz reflejada recibida por los medios detectores 132, 132a. Cada posición individual de valor máximo en los medios detectores se calibra para corresponder a una cierta distancia de la superficie.

En la etapa 78, se comprueba si también se miden las propiedades ópticas de la superficie 2a del objeto 2. Si no se miden otras propiedades ópticas, el proceso procede a la etapa 79.

En la etapa 79, se comprueba si hay varios valores máximos individuales que se indican a partir de la luz reflejada por el objeto recibido 2. Si sólo hay un valor máximo, el valor que se mide representa la distancia de la superficie que es objeto de la medición.

Si se hallan dos o más valores máximos en la etapa 79, entonces en la etapa 80 se define la distancia de los puntos de reflexión desde la superficie. En este caso, se trata de una estructura similar a una película translúcida que consiste de una o más capas de material. En este caso, el primer valor máximo indicado representa la altura de la superficie superior de la película y el último valor máximo indicado representa la altura de la superficie inferior de la película. Si hay más de dos valores máximos, cada uno de los otros valores máximos indicados representa una interfaz que refleja la luz dentro del material a medir. A partir de las posiciones de los máximos indicados puede calcularse el grosor de cada capa que pertenece a la estructura de película. Si un material parcialmente translúcido no incluye películas separadas obvias, pero es en su naturaleza, por ejemplo, un material de difusión difusa, la señal producida por el método produce información sobre la intensidad de la dispersión de la luz desde diferentes profundidades. Un objeto de la medición de este tipo podría ser, por ejemplo, la piel.

Si en la etapa 78 se halla que también se miden las propiedades ópticas del objeto 2, entonces se procede a la etapa 81. En la etapa 81, se miden las características de difusión de la superficie 2a. Las características de difusión se hallan por la medición en la posición de máxima reflexión que indica la posición de la superficie y también el perfil de intensidad en uno o más puntos en la dirección de intersección en relación con el eje de posición. Los puntos medidos que se incluyen en el perfil de intensidad de la luz en esta dirección son proporcionales a las características de difusión de la superficie 2a del objeto 2. Cuando se definen las características de difusión del objeto 2, el proceso de medición procede a la etapa 82. En una modalidad ventajosa de la invención, en los alrededores del punto de máxima reflexión provocado por la superficie, el perfil de intensidad de la luz se mide como una especie de perfil regional.

Un proceso de medición individual de la altura de la superficie finaliza en la etapa 82. Es obvio para un experto en la técnica que el proceso de medición puede volver a la etapa 71 de manera que se produce un proceso de medición continuo.

Anteriormente se describen algunas modalidades ventajosas del método y el dispositivo de acuerdo con la invención. La invención no se limita a las soluciones descritas anteriormente, sino solo por el alcance de las reivindicaciones anexas, y la idea inventiva puede aplicarse de numerosas maneras dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un dispositivo de medición (1, 5) que se configura para medir una altura y las propiedades ópticas de una superficie (2a, 2b) de un objeto (2) por medio de la radiación óptica, el dispositivo de medición que comprende:

- una unidad de iluminación óptica (10) que comprende una fuente de luz,

- ópticas de iluminación (11, 110, 111, 112, 113, 114, 124) que se disponen para dirigir la luz de la fuente de luz al objeto (2) a medir,

- una unidad de formación de imágenes (13), y

- ópticas de formación de imágenes (12, 120, 121, 122, 123, 124) que se configuran para recoger la luz reflejada o difundida desde el objeto hacia la unidad de formación de imágenes (13), en donde

la unidad formación de imágenes (13) se configura para indicar una distribución de intensidad de la luz que llega del objeto (2),

en donde

- la fuente de luz consiste en un elemento de salida (100) que comprende uno o más elementos de salida ópticos similares a líneas (102) o un grupo de elementos de salida ópticos formados por puntos (102), los elementos de salida ópticos se configuran para producir la luz de la fuente de luz al menos en una longitud de onda,

- la unidad de formación de imágenes (13) comprende un sensor de luz que consiste en uno o más elementos detectores similares a líneas, un grupo de elementos detectores formados por puntos o similares a regiones (132, 132a), la unidad formación de imágenes (13) se configura para definir los valores de intensidad de la luz admisibles en los puntos (K1(R)->Kn(R)) del elemento detector (132, 132a) y para definir la ubicación de la superficie a medir (2a, 2b) a partir de la posición de la intensidad máxima de la luz (Kx(R)) en el elemento detector (132, 132a),

caracterizado porque

- la óptica de iluminación (11) y la óptica de formación de imágenes (12) se configuran para formar puntos de enfoque confocalmente comunes al crear una superficie de medición virtual (3) de manera que una imagen que se forma por la óptica de iluminación (11) a partir de los puntos (K1(S)->Kn(S)) del elemento de salida óptica (102) de la unidad de iluminación óptica (10) se solapa con una imagen que se forma por la óptica de formación de imágenes (12) a parir de los puntos correspondientes (K1(R)->Kn(R)) del elemento detector (132, 132a) al menos en una longitud de onda común (A) o abertura angular (0) de la óptica de iluminación (11) y la óptica de formación de imágenes (12), en donde se forma un máximo de un punto de enfoque común para cada punto individual (K1(S)->Kn(S)) del elemento de salida óptica (102) y un punto detector correspondiente (K1(R)->Kn(R)), y en donde cada uno de los puntos de enfoque comunes se ubica en un plano geométrico diferente paralelo a un plano que se define por un eje óptico (12a) de la óptica de formación de imágenes (12) y un eje óptico (11a) de la óptica de iluminación (11).
2. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo de medición comprende además medios para definir un grado de brillo o propiedades ópticas de la superficie a medir (2a, 2b) en un área que rodea el área de intensidad máxima que indica la posición de la superficie (2a, 2b) a partir de una distribución de los valores de intensidad (P¹(R), Pⁿ(R)) de la luz medida.
3. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la superficie de medición virtual (3) es una de las siguientes: un plano, una superficie curva, una línea, un conjunto de líneas o un grupo de puntos.
4. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el elemento de salida (100) de la unidad de iluminación óptica (10) comprende uno o más elementos de salida ópticos (102) que tienen hendiduras de salida similares a líneas (102c) que forman un ángulo de rotación a de las hendiduras de salida similares a líneas (102c) con el plano que se define por el eje óptico (11a) de la óptica de iluminación (11) y el eje óptico (12a) de la óptica de formación de imágenes, y dicho ángulo de rotación a es más de 0 a 90 grados.
5. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la fuente de luz óptica forma un ángulo de inclinación p con respecto al eje óptico (11a) de la óptica de iluminación (11) y por dicho ángulo de inclinación p la óptica de iluminación (11) se configura para enfocar la imagen de las hendiduras de salida (102c) sobre la superficie de medición virtual (3).
6. El dispositivo de medición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-3, en donde en la óptica de iluminación (11) y la óptica de formación de imágenes (12) se proporciona una aberración cromática longitudinal de manera que la imagen que se forma por la óptica de iluminación (11) a partir de las hendiduras de salida (102c) y la imagen que se forma por la óptica de formación de imágenes (12) del elemento detector (132, 132a) se solapan en la superficie de medición virtual (3) al menos en alguna longitud de onda común (An(S), An(R)) al llegar a sus puntos correspondientes.
7. El dispositivo de medición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-3, en donde en la óptica de iluminación (11) y la óptica de formación de imágenes (12) se proporciona una aberración esférica de manera que la imagen que se forma por la óptica de iluminación (11) a partir de las hendiduras de salida (102c) y la imagen que se forma por la óptica de formación de imágenes (12) del elemento detector (132, 132a) se solapan en la superficie de medición virtual (3) al menos en alguna abertura angular común (0n(S), 0n(R)) al llegar a sus puntos correspondientes.
8. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde

- la unidad de iluminación óptica (10) comprende una fuente de luz de luz no monocromática y el elemento de salida (100) comprende un filtro variable lineal dependiente de la posición (102a),

- el elemento detector (132) comprende además un filtro variable lineal dependiente de la posición (102a), cuyos puntos correspondientes del elemento detector tienen la misma longitud de onda (A1, An) de banda de paso como los puntos correspondientes del filtro variable lineal (102a) del elemento de salida de la fuente de luz (100)

- el elemento de salida (100) se inclina hasta el ángulo de inclinación p en relación con el eje óptico (11a) de la óptica de iluminación (11) y también el elemento detector (132) se inclina al correspondiente ángulo de inclinación p' de manera que un punto del filtro variable lineal (102a) del elemento de salida (100) y el punto correspondiente del filtro variable lineal (102a) del elemento de entrada (130) tienen un punto de enfoque común en la superficie de medición virtual (3) en las mismas longitudes de onda mutuas (An(S), An(R)).
9. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde

- la unidad de iluminación óptica (10) comprende una fuente de luz de luz no monocromática y el elemento de salida (100) comprende un filtro variable lineal dependiente de la posición (102a)

- el elemento de entrada (130) comprende además un filtro variable lineal dependiente de la posición (102a), cuyos puntos correspondientes tienen la misma longitud de onda (A1, An) de banda de paso como los puntos correspondientes del filtro variable lineal (102a) del elemento de salida (100)

- en la óptica de iluminación (11) y la óptica formación de imágenes (12) se proporciona una aberración cromática longitudinal de manera que el punto del filtro variable lineal (102a) del elemento de salida (100) y el punto correspondiente del filtro variable lineal (102a) del elemento de entrada (130) tienen un punto de enfoque común en la superficie de medición virtual (3) en las mismas longitudes de onda mutuas (An(S), An(R)).
10. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el elemento detector de luz (132, 132a) es una cámara de barrido lineal, una cámara de matriz o un detector de centro de masa de luz.
11. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde al medir un objeto ópticamente transparente (2) cada interfaz interna o externa (2a, 2b) del objeto (2) produce una señal máxima separada (h0, h1), a partir de cuya diferencia el dispositivo de medición (1) se configura para determinar un grosor del objeto transparente (2).
12. El dispositivo de medición de acuerdo con la reivindicación 11, en donde a partir de una distribución de intensidad de la luz difundida/de difusión desde el interior del objeto (2) se configura para determinarse una estructura interior del objeto (2) a partir de la intensidad de la luz difundida a diferentes profundidades.
13. Un arreglo de medición para medir el grosor de un objeto (2) a medir, que comprende un primer dispositivo de medición (1) para medir una primera superficie (2a) y un segundo dispositivo de medición (5) para medir una segunda superficie (2b), en donde ambos dispositivos de medición corresponden a la reivindicación 1 y el primer dispositivo de medición (1) se configura para medir una altura de la superficie superior (2a) del objeto, y el segundo dispositivo de medición (5) se configura para medir una altura de una superficie inferior (2b) del objeto, y una diferencia entre los resultados de medición se configura para indicarse en un arreglo de medición como un grosor del objeto.
14. Un método para medir ópticamente una altura de una superficie (2a) de un objeto (2), de manera que una iluminación óptica y una formación de imágenes óptica de la superficie del objeto se realizan biaxialmente con al menos una longitud de onda de manera que tanto la iluminación como la formación de imágenes se dirigen a la superficie desde diferentes direcciones, en donde la formación de imágenes y la iluminación se realizan confocalmente al formar puntos de enfoque comunes que crean una superficie de medición virtual (3) que se interseca con la superficie (2a, 2b) del objeto (2), de manera que

la iluminación se proporciona al formar una imagen mediante la óptica de iluminación (11) a partir de puntos (K1(S)->Kn(S)) de uno o más elementos de salida ópticas similares a líneas (102) o un grupo de elementos de salida ópticas formados por puntos (102) de un elemento de salida (100) de una unidad de iluminación óptica (10) que se configura para producir luz al menos en una longitud de onda, la formación de imágenes se proporciona al formar una imagen por la óptica de formación de imágenes (12) a partir de los puntos correspondientes (K1(R)->Kn(R)) de un elemento detector (132, 132a) similar a una línea o similar a una región de una unidad de formación de imágenes (13), de manera que

la imagen que se forma a partir de los puntos (K1(S)->Kn(S)) del elemento de salida óptica (102) se dispone para solaparse con la imagen que se forma a partir de los puntos correspondientes (K1(R)->Kn(R)) del elemento detector (132, 132a) al menos en una longitud de onda común (A) o abertura angular (0) de la óptica de iluminación (11) y la óptica de formación de imágenes (12) en la superficie de medición virtual (3), y de manera que

se forma como máximo un punto de enfoque común para cada punto individual (K1(S)->Kn(S)) del elemento de salida óptica (102) y un punto detector correspondiente (K1(R)->Kn(R)), en donde cada uno de los puntos de enfoque comunes se ubica en un plano geométrico diferente paralelo a un plano que se define por un eje óptico (12a) de la óptica de formación de imágenes (12) y un eje óptico (11a) de la óptica de iluminación (11), y en donde se definen los valores de intensidad de la luz recibida en los puntos (K1(R)->Kn(R)) del elemento detector (132, 132a) y se indica la ubicación de la superficie (2a, 2b) desde la posición (K^x(R)) de la intensidad máxima de luz en el elemento detector (132, 132a) por la unidad de formación de imágenes (13).
15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde se crea un patrón de luz óptica al iluminar (71, 72) una o más hendiduras de salida similares a líneas (102c) del elemento de salida óptica (102), la imagen que se produce por estas se modifica (73) por la óptica de iluminación (11) de manera que diferentes partes (K ⁱ(S), Kⁿ(S)) de un patrón de luz (11b, 31) que se crea por las hendiduras de salida (102c) se enfocan en la superficie de medición virtual (3) en diferentes posiciones.
16. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la óptica de iluminación (11, 111, 112) enfoca el patrón de luz óptica que se crea por las hendiduras de salida (102c) sobre la superficie de medición virtual (3) mediante el uso o bien de aberración cromática o de aberración esférica.
17. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde, para lograr la confocalidad, la óptica de formación de imágenes (12, 121, 122) visualiza un punto de reflexión que se genera en la intersección de la imagen (11b, 31) de la hendidura de salida (102c) en la superficie de medición virtual (3) y la superficie (2a, 2b) del objeto (2) por el elemento de entrada (130) sobre un elemento detector (132, 132a) mediante el uso o bien de aberración cromática o de aberración esférica.
18. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la luz no monocromática se filtra con un filtro variable lineal dependiente de la posición (102a) antes de la óptica de iluminación (113) y la imagen de la hendidura de salida que se crea por el filtro variable lineal dependiente de la posición (102a), que se visualiza por la óptica de iluminación (113) en la superficie de medición virtual (3) y una longitud de onda de luz (A¹, Aⁿ) que se refleja desde una intersección de la superficie (2a, 2b) del objeto (2) se visualizan a través de un filtro variable lineal dependiente de la posición (102a) después de la óptica de formación de imágenes (123) sobre un elemento detector (132, 132a).