DE102006062157A1 - Gleichzeitige Messung hoher Gangunterschiede und der Verdrehung der optischen Achse von doppelbrechenden Medien - Google Patents

Gleichzeitige Messung hoher Gangunterschiede und der Verdrehung der optischen Achse von doppelbrechenden Medien Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen, berührungslosen, lichtstarken und schnellen Messung hoher Gangunterschiede R von doppelbrechenden und durchsichtigen optischen Medien oder Proben und zur gleichzeitigen Erfassung der Orientierungslage der optischen Achse dieser Proben. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Messung mit einem Keilkompensator in der ersten Ordnung analog einem Wrightschen Okular, photoelektrischer Abtastung bei mehreren Wellenlängen und mechanischer, azimutaler Drehung dieses Mess-Systems in der optischen Achse dieses Systems durchgeführt wird. Nach dem Verfahren können alle durchsichtigen Folien und anderen Flächengebilde, aber auch Fasern und Filamente online im noch schmelzeflüssigen Zustand bei der Herstellung oder im festen und ruhenden Zustand im Labor und am Mikroskop mit schnellen und langsamen Veränderungen untersucht werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen, berührungslosen, lichtstarken und schnellen Messung hoher Gangunterschiede R von doppelbrechenden und durchsichtigen optischen Medien oder Proben und zur gleichzeitigen Erfassung der Orientierungslage der optischen Achse dieser Proben (Auslöschungsschiefe) mit einem Keilkompensator in der ersten Ordnung analog einem Wrightschen Okular, photoelektrischer Abtastung bei mehreren Wellenlängen und mechanischer, azimutaler Drehung dieses Mess-Systems, insbesondere von Folien und anderen Flächengebilden, aber auch von Fasern und Filamenten, sowohl im Labor, am Mikroskop als auch online während des Herstellungsprozesses mit schnellen oder langsamen Veränderungen (ms- oder Sekundenbereich). Nach dem Verfahren können alle durchsichtigen Folien und anderen Flächengebilde, aber auch Fasern und Filamente im noch schmelzeflüssigen Zustand bei der Herstellung oder im festen und ruhenden Zustand untersucht werden. Die Messung des Gangunterschiedes R der genannten Proben ist deshalb wichtig, weil sich daraus mit Hilfe der Dicke D dieser Proben die Doppelbrechung Δn = R/D (1)ergibt, die in vielen Fällen die Orientierung der Makromoleküle in den Folien und Fasern charakterisiert, deren Kenntnis für Grundlagenuntersuchungen oder technische Eingriffe wichtig ist (Proportionalität zur Festigkeit, umgekehrte Proportionalität zur Reißdehnung; Gleichmäßigkeit der Doppelbrechung ist zur Farbgleichmäßigkeit proportional, usw).
  • Die Doppelbrechung Δn ist dabei im Falle der Fasern immer die Differenz der Brechungsindizes parallel und senkrecht zur Faserlängsachse, d. h. Δn = n|| – n. (2)
  • Für den Gangunterschied R gilt dies analog. Im Falle von optisch einachsigen Fasern mit dem Durchmesser D ist der Gangunterschied R die Differenz der optischen Lichtwege n||·D und n·D, d. h. R = (n|| – n)·D. (3)
  • Im ersten Fall (n||·D) schwingt der elektrische Vektor des Lichtes senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, aber parallel zur Zylinderachse der Faser. Im zweiten Fall schwingt er senkrecht dazu.
  • Ist der Gangunterschied R kleiner als die verwendete Vakuum-Lichtwellenlänge λ, dann nennt man dieses Gebiet das Gebiet der 1. Ordnung (N + 1 = 1, also N = 0). Liegt der Gangunterschied zwischen den Wellenlängen λ und 2λ, dann ist dies das Gebiet der 2. Ordnung (N + 1 = 2, also N = 1) usw. Man spricht ganz allgemein von der optischen Ordnung (N + 1).
  • [Stand der Technik]
  • Zur automatischen und berührungslosen Bestimmung des Gangunterschiedes im Gebiet bis zu einer Wellenlänge wird vielfach die Senarmont-Methode eingesetzt ( CH342768 , DE-AS 1097167 , DE 4123936 A1 , DE 4235065 A1 und DE 19529899 A1 ), die mit monochromatischem Licht arbeitet. Für größere Gangunterschiede ist dieses Verfahren nicht geeignet.
  • Bei Gangunterschieden von größer als einer Lichtwellenlänge λ wird deshalb die Soleil-Babinet-Methode angewendet ( DE 4123935 A1 und DE 4235065 A1 ), die mit weißem Licht arbeitet. Nach DE 3 129 505 ist der Messbereich sogar auf eine halbe Wellenlänge beschränkt.
  • Patente mit mehreren Wellenlängen gehen nicht auf die Konvergenz der verschiedenen Ordnungen bei verschiedenen Wellenlängen ein ( US 4 973 163 ). In US 5 406 371 ist zwar die Möglichkeit der Variation der Wellenlängen vorhanden, sie ist aber nicht gleichzeitig für die im vorliegenden Patent als Mess- und Hilfswellenlänge bezeichneten Größen realisierbar.
  • Einen Ausweg bei der Bestimmung des Gangunterschiedes beim Vorliegen von Falschfarben bietet hier die Senarmont-Methode, allerdings angewendet mit zwei Wellenlängen.
  • Für Gangunterschiede R > λ wird das Minimum der Differenz der Gangunterschiede der beiden Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen bestimmt ( DE 4306050 A1 ). Der Nachteil dieser Methode ist jedoch, daß sie wegen der zeitlich aufwendigen Bestimmung des Minimums nicht schnell genug ist, d. h. es sind keine hohen Abtastfrequenzen möglich. Außerdem ist die Genauigkeit wegen des flachen Maximums eingeschränkt.
  • Hohe Abtastfrequenzen sind aber notwendig, um beim Herstellungsprozeß die schnelle Verlagerung von besonderen Erscheinungen, z. B. die Schulter (neck point) beim Schnellspinnen oder beim Verstreckprozeß zu erfassen.
  • Außerdem werden hohe Abtastfrequenzen in der Qualitätsprüfung verlangt, wenn z. B. ein Monofilament von der Spule abgewickelt wird und die Orientierung längs des Fadens bei hoher Abzugsgeschwindigkeit ermittelt werden soll.
  • Eine elegante Methode zur Lösung dieser Probleme ist die Anwendung des Senarmont-Verfahrens mit mindestens zwei Wellenlängen in sehr vielen Winkellagen des Analysators ( DE 198 19 670 A1 ).
  • Wird dieses letztgenannte Verfahren zur Messung des Gangunterschiedes von glänzenden und beispielsweise 15 μm dicken Fasern mit geringster Lichtstreuung eingesetzt, dann ist die gleichzeitige (simultane) Messung der Lichtintensitäten bei mindestens zwei Wellenlängen in sehr vielen Winkellagen (z. B. 10) des Analysators sehr schwierig, weil sich das gestreute Licht ebenso auf sehr viele Empfänger verteilt. Dieses beschriebene Verfahren ist also zu lichtschwach und damit letztlich zu ungenau.
  • Ein neueres Patent ( DE 10 2004 051 247 ) beschreibt ein Verfahren, indem die Senarmont-Methode simultan oder zeitlich sukzessiv mit der diskreten Fourier-Analyse (DFA) mit vorzugsweise drei Winkellagen und mindestens zwei Mess-Wellenlängen durchgeführt wird. Beim Senarmont-Verfahren mit simultaner DFA werden zur Abtastung des vom zu messenden Objekt kommenden Signals vorzugsweise drei Winkellagen gleichzeitig realisiert und mindestens drei Lichtleitkabel mit vorgeschalteter λ/4-Platte und drei Polarisatoren benötigt. Beim Senarmont-Verfahren mit zeitlich sukzessiver DFA werden nur ein Lichtleitkabel, ein Photoempfänger und ein elektrischer Verstärker benötigt. Damit erhöht sich die Lichtstärke gegenüber dem oben genannten Senarmont-Verfahren mit sehr vielen Winkellagen des Analysators.
  • Nachteilig ist bei den genannten Verfahren zur Bestimmung kleiner Gangunterschiede, dass die Orientierung der optischen Achse der Probe nicht gleichzeitig bestimmt werden kann, weil dazu der Mechanismus fehlt. Aber gerade die optische Achse ist z. B. am Rande von Folien sowohl bei ihrer Herstellung als auch bei der Weiterverarbeitung nicht unbedingt der Abzugsrichtung oder anderer Vorzugsrichtungen parallel (Auslöschungsschiefe). Ohne Korrektur der Orientierung der Messapparatur können schon bei Winkelabweichungen bis zu 5° Fehler beim Gangunterschied von über 2% wirksam werden.
  • Bei den Verfahren zur Bestimmung großer Gangunterschiede muss zusätzlich zur Negation der Auslöschungsschiefe die Linearität der Photoempfänger vorausgesetzt werden. Sie ist von vornherein nicht immer gegeben.
  • Außerdem sind bei kleinen Proben und dünnen Fäden die genannten Verfahren nicht lichtstark genug. Dies betrifft insbeson dere das Mehrfarben-Senarmont-Verfahren mit diskreter Fourier-Analyse, weil hier beim Betrieb mit zwei Wellenlängen und drei Kanälen pro Wellenlänge sich die zur Messung verfügbare Lichtintensität auf sechs Kanäle verteilt.
  • [Aufgabe der Erfindung]
  • Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für die automatische, berührungslose, lichtstarke und schnelle Messung hoher Gangunterschiede R von doppelbrechenden und durchsichtigen optischen Medien oder Proben und zur gleichzeitigen Erfassung der Orientierungslage der optischen Achse dieser Proben (Auslöschungsschiefe), wobei die Linearität der Photoempfänger nicht vorausgesetzt werden muss, sowohl im Labor, am Mikroskop als auch on-line während des Herstellungsprozesses mit schnellen oder langsamen Veränderungen (ms- oder Sekundenbereich).
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Messung mit einem Keilkompensator in der ersten Ordnung analog einem Wrightschen Okular, photoelektrischer Abtastung bei mehreren Wellenlängen und mechanischer, azimutaler Drehung dieses Mess-Systems durchgeführt wird.
  • Die Verwendung des Keilkompensators in Verbindung mit zwei Wellenlängen und photoelektrischer Abtastung mittels zweier CCD-Zeilen kommt z. B. mit nur zwei Kanälen aus und ist deshalb auch lichtstark, schnell und für die Messung hoher Gangunterschiede geeignet. Durch die Drehung des Mess-Systems wird in komplizierten Fällen die Messung überhaupt erst möglich und die Orientierung der optischen Achse der Probe (die Auslöschungsschiefe) kann angegeben werden.
  • Das Verfahren kann zur automatischen, berührungslosen, lichtstarken und schnellen Messung des Gangunterschiedes doppel brechender Proben herangezogen werden, selbst wenn sich die Lage der optischen Achse der Probe ändert. Die Ausführung des Verfahrens wird an den folgenden Beispielen erläutert.
  • [Beispiele]
  • 1. Schema des Verfahrens
  • 1.1 Große Gangunterschiede
  • In 1 ist das Schema des Verfahrens dargestellt, wonach die Strahlung der Lichtquelle (2) über den Kondensor (3) und den Polarisator (4) auf die Probe (5) gelangt, die mit der Linse (6) in die Zwischenbildebene abgebildet wird. Zur Messung des Gangunterschiedes bei der Mess-Wellenlänge λ1 wird ein Keilkompensator (7) (in der ersten Ordnung) analog einem Wrightschen Okular verwendet. Hinter dem Kompensator (7) befindet sich der Analysator (8). Durch die Verwendung der beiden Filter (9) und (10) wird ein Zweiwellenlängen-Mess-Verfahren garantiert, wobei λ1 die Mess-Wellenlänge und λ2 die Hilfs-Wellenlänge bedeuten.
  • Mit den CCD-Zeilen wird die Intensität des Lichtes entlang des Keilkompensators verfolgt, getrennt für die Mess-Wellenlänge (11) und für die Hilfs-Wellenlänge (12). Nach der Verstärkung der Strahlungsintensitäten mit den Verstärkern (13) und (14) wird mit dem PC (15) das jeweilige Intensitätsminimum für die Strahlung der Mess-Wellenlänge λ1 und der Hilfs-Wellenlänge λ2 ermittelt. Durch die bekannte Zuordnung vom Ort des Intensitätsminimums und dem Gangunterschied R beim Keilkompensator (7) können die Gangunterschiede Rλ1(1) und Rλ2(1) in der ersten Ordnung angegeben werden. Der PC berechnet daraus die absolute und gerundete Größe N = {Rλ2(1) – Rλ1(1)}/{λ1 – λ2}, woraus sich der Gangunterschied Rλ1 für die Mess-Wellenlänge λ1 zu Rλ1 = Rλ1(1) + N·λ1 ergibt.
  • Der PC dient
    • – zum Aufsuchen des Intensitätsminimums Iλ1 und Bestimmung der Zuordnung des Ortes L und des Gangunterschiedes Rλ1(1) in der ersten Ordnung für die Mess-Wellenlänge;
    • – zum Aufsuchen des Intensitätsminimums Iλ2 und Bestimmung der Zuordnung des Ortes L und des Gangunterschiedes Rλ2(1) in der ersten Ordnung für die Hilfs-Wellenlänge;
    • – zum Berechnen der absoluten und gerundeten Größe N = {Rλ2(1) – Rλ1(1)}/{λ1 – λ2} und schließlich
    • – zum Berechnen des gesuchten Gangunterschiedes für die Wellenlänge λ1 Rλ1 = Rλ1(1) + N·λ1.
  • Die mechanische Achse, die in der optischen Achse des Mess-Systems liegt ist mit einem Schrittmotor gekoppelt, der das gesamte Mess-System azimutal um den Winkel α drehen kann. Der Schrittmotor wird solange gedreht, bis das Minimum der Intensität der Strahlung der Wellenlänge λ1(Iλ1) erreicht ist. Dann liegt der Keilkompensator senkrecht zur Probe. Die Berechnung des gesuchten Gangunterschiedes Rλ1 kann beginnen Für die einwandfreie Messung müssen Probe und Keilkompensator sowie Polarisator und Analysator jeweils senkrecht aufeinander stehen, wie dies in 2 dargestellt ist.
  • Die gegenseitige Zuordnung von Dicke D des Keilkompensators (7) und Gangunterschied R wird im ersten Teilbild von 3 gezeigt. Der schwarze Balken soll das Lichtintensitätsminimum andeuten.
  • In der gleichen 3 darunter ist die zum Keilkompensator (7) zugeordnete Lage der CCD-Zeile (11) angegeben, bei der sich das im Keilkompensator (7) zustandegekommene Licht-Intensitätsminimum am Ort L dieser Zeile dokumentiert.
  • 1.2 Auslöschungsschiefe
  • Verstellt sich die Orientierung der optischen Achse der Probe auf Grund veränderter technologischer Bedingungen, d. h. liegt sie schief zu einer ausgezeichneten Vorzugsrichtung (Auslöschungsschiefe), dann dreht sie sich azimutal um den Winkel α1, siehe 4. Dadurch verändert sich die Lichtintensität, die daraufhin ein Signal zur azimutalen Drehung des Mess-Systems mit dem Schrittmotor auslöst. Diese Drehung des Mess-Systems um den Winkel α2 erfolgt solange, bis das Lichtminimum wieder erreicht ist. Dann ist gleichzeitig α1 = α2. Die neue Messung kann beginnen.
  • 2. Verfahren für ein 1–1/4-λ-Plättchen
  • Für ein 1–1/4-λ-Plättchen ergab sich der Gangunterschied in der ersten Ordnung mit dem Keilkompensator (7) bei der Mess-Wellenlänge
    589,3 nm zu Rλ1(1) = 84,7 nm.
  • Bei der Hilfs-Wellenlänge ergab sich mit dem Keilkompensator (7) für
    656,3 nm der Gangunterschied in der ersten Ordnung zu Rλ2(1) = 24,2 nm.
  • Daraus folgt der absolute und gerundete N-Wert zu N = (24,2–84,7)/(589,3–656,3) = 0,903 ≈ 1.
  • Damit lässt sich der Gangunterschied für das 1–1/4-λ-Plättchen bei der Mess-Wellenlänge von 589,3 nm mit N = 1 zu Rλ1 = 84,7 + 1·589,3 = 674 nmberechnen.
  • Mit dem Ehringhaus-Kompensator wurden dazu vergleichsweise 677 nm bestimmt, d. h. eine gute Übereinstimmung der Resultate.
  • 3. Auslöschungsschiefe mit einem λ-Plättchen
  • Bei der Mess-Wellenlänge von 589,3 nm ergab sich für ein λ-Plättchen bei Drehung um den Winkel α nach vorheriger Minimumstellung folgende Intensitäts-Zunahme: Winkel α Lichtintensität in SKT
    7
    10° 180
    20° 618
    30° 1090
    40° > 1200
  • Durch die azimutale Nachdrehung des Mess-Systems um die optische Achse dieses Systems war in allen Winkellagen die einwandfreie Messung des Gangunterschiedes möglich.
  • 4. Variante zum Ausführungsbeispiel 1.1
  • In 5 ist das Schema einer Variante des Verfahrens dargestellt, wonach die Strahlung der Mess- und der Hilfs-Wellenlänge (λ1 und λ2) von vornherein durch zwei Laserdioden (19) und (20) realisiert werden. Beide Strahlungen werden alternativ angeregt, sodass in einem kurzen Zeitintervall die Mess- und danach die Hilfswellenlänge zur Verfügung stehen. Die Hilfswellenlänge wird über das Prisma (21) in den Hauptstrahlengang geleitet. Das Prisma ist da für den geraden Durchgang der Strahlung der Mess-Wellenlänge λ1 und für die 90°-Ablenkung für die Hilfs-Wellenlänge λ2. Mess- und Hilfs-Wellenlänge gelangen zeitlich getrennt über den Kondensor (3) und den Polarisator (4) auf die Probe (5), die mit der Linse (6) in die Zwischenbildebene abgebildet wird. Zur Messung des Gangunterschiedes bei der Mess-Wellenlänge λ1 und bei der Hilfs-Wellenlänge λ2 wird ein Keilkompensator (7) (in der ersten Ordnung) analog einem Wrightschen Okular verwendet. Hinter dem Kompensator (7) befindet sich der Analysator (8). Mit der CCD-Zeile (22) wird die Intensität des Lichtes entlang des Keilkompensators verfolgt, zeitlich getrennt für die Mess-Wellenlänge (19) und für die Hilfs-Wellenlänge (20). Nach der Verstärkung der Strahlungsintensitäten mit dem Verstärker (23) wird mit dem PC (15) das jeweilige Intensitätsminimum für die Strahlung der Mess-Wellenlänge λ1 und der Hilfs-Wellenlänge λ2 ermittelt. Durch die bekannte Zuordnung vom Ort des Intensitätsminimums und dem Gangunterschied R beim Keilkompensator (7) können die Gangunterschiede Rλ1(1) und Rλ2(1) in der ersten Ordnung angegeben werden. Der PC berechnet daraus die absolute und gerundete Größe N = {Rλ2(1) – Rλ1(1)}/{λ1 – λ2}, woraus sich der Gangunterschied Rλ1 für die Mess-Wellenlänge λ1 zu Rλ1 = Rλ1(1) + N·λ1 ergibt.
  • 5. Variante zu den Ausführungsbeispielen 1.1 und 4
  • Wird als Probe ein Faden oder ein Fadenbändchen verwendet, dann muss wie beim Senarmont-Verfahren oder bei Anwendung der Soleil-Babinet-Methode der Strahlengang abgeknickt werden ( Sz-PS-342768 , DE-AS 1097167 , DE 4123936 A1 , DE 4235065 A1 , DE 19529899 A1 , DE 4123935 A1 und DE 4235065 A1 ).
  • 6. Vorrichtung zur Messung großer Gangunterschiede
  • In 1 ist das Schema und die Anordnung der Vorrichtung dargestellt, bei der alle optischen Elemente entlang der optischen Achse (1) angeordnet sind. Auf die Lichtquelle (2) und den Kondensor (3) folgen der Polarisator (4) und die Linse (6). Zwischen Polarisator (4) und Linse (6) befindet sich die zu messende, laufende oder ruhende Folie (5). An die Linse (6), die die Abbildung in die Zwischenbildebene übernimmt, schließt sich der Keilkompensator (7) an, wonach der Analysator (8) angeordnet ist. Analysator (8) und Polarisator (4) sind gekreuzt, d. h. deren Polarisationsrichtungen stehen senkrecht aufeinander, wie das in (2) gezeigt ist. Polarisator (4) und Analysator (8) sind deshalb mit einem Schrittmotor verbunden. Über dem Analysator (8) befinden sich zwei Filter (9) und (10), die zur Separation der Mess-Wellenlänge und der Hilfs-Wellenlänge dienen. Die darauf folgenden CCD-Zeilen (11) und (12) sind so angeordnet, dass sie die elektronische Abtastung der Lage des auf dem Keilkompensator befindlichen Interferenzsteifens übernehmen können, deren grundsätzliche Lage in (3) angegeben ist. Danach sind die Verstärker (13) und (14) angeschlossen, damit der Computer (15) letztlich die optische Ordnung (N + 1) und den gesuchten Gangunterschied R berechnen kann.
  • 7. Vorrichtung zur Bestimmung der Auslöschungsschiefe
  • Der in 1 an dritter Position angeordnete Polarisator (4) und der an siebenter Position angeordnete Analysator (8) sind um die optische Achse (1) drehbar angebracht, wobei die Drehung selbst über die mit ihnen verbundenen Schrittmotoren erfolgt. Genau das ist für das Verfahren grundsätzlich wichtig, damit Polarisator (4) und Analysator (8) einmal zueinander senkrecht stehen ((2)) und damit sie sich in 45°-Stellung zu den wiederum zueinander senkrecht zueinander stehenden Elementen Folie (5) und Keilkompensator (7) befinden können ((2)).
  • Nur so ist es möglich, dass in einer erneuerten Position der Vorrichtung sich sowohl der Analysator (8) als auch der Polarisator (4) solange drehen können, bis auf Grund der veränderten Lage der Molekülachsen in der Folie (5) das vorherige Lichtminimum wieder erreicht ist.
  • Voraussetzung ist die Kopplung der Schrittmotoren mit dem Computer (15).
  • Der PC dient
    • – zum Aufsuchen des Intensitätsminimums Iλ1 und Bestimmung der Zuordnung des Ortes L und des Gangunterschiedes Rλ1(1) in der ersten Ordnung für die Mess-Wellenlänge;
    • – zum Aufsuchen des Intensitätsminimums Iλ2 und Bestimmung der Zuordnung des Ortes L und des Gangunterschiedes Rλ2(1) in der ersten Ordnung für die Hilfs-Wellenlänge;
    • – zum Berechnen der absoluten und gerundeten Größe N = {Rλ2(1) – Rλ1(1)}/{λ1 – λ2} und schließlich
    • – zum Berechnen des gesuchten Gangunterschiedes für die Wellenlänge λ1 Rλ1 = Rλ1(1) + N·λ1.
  • Die mechanische Achse, die in der optischen Achse des Mess-Systems liegt ist mit einem Schrittmotor gekoppelt, der das gesamte Mess-System azimutal um den Winkel α drehen kann. Der Schrittmotor wird solange gedreht, bis das Minimum der Intensität der Strahlung der Wellenlänge λ1(Iλ1) erreicht ist. Dann liegt der Keilkompensator senkrecht zur Probe. Die Berechnung des gesuchten Gangunterschiedes Rλ1 kann beginnen
  • 1
    Optische Achse des Mess-Systems
    2
    Weiße Lichtquelle mit Passfilter für die Wellenlängen λ1 und λ2
    3
    Kondensorlinse
    4
    Polarisator
    5
    Probe (Folie oder andere doppelbrechende Probe [Flächengebilde])
    6
    Linse für die Zwischenabbildung der Probe 5
    7
    Keilkompensator für die erste Ordnung in der Zwischenbildebene
    8
    Analysator
    9
    Filter für die Strahlung der Wellenlänge λ1 (Mess-Wellenlänge)
    10
    Filter für die Strahlung der Wellenlänge λ2 (Hilfs-Wellenlänge)
    11
    CCD-Zeile für die Wellenlänge λ1
    12
    CCD-Zeile für die Wellenlänge λ2
    13
    Verstärkung für die Strahlung der Wellenlänge λ1(Iλ1) für alle Abschnitte L der CCD-Zeile (11) von L0 bis Lmax
    14
    Verstärkung für die Strahlung der Wellenlänge λ2(Iλ2) für alle Abschnitte L der CCD-Zeile (12) von L0 bis Lmax
    15
    PC
    16
    Mechanische Achse
    17
    α1 = Auslöschungsschiefe der Probe (Schiefe Orientierung der optischen Achse)
    18
    α2 = Azimutale Drehung des Mess-Systems bis zum Intensitätsminimum (siehe 13 und 15).
    19
    Diodenlaser für die Mess-Wellenlänge λ1
    20
    Diodenlaser für die Hilfs-Wellenlänge λ2
    21
    Prisma
    22
    CCD-Zeile für die Abtastung der Strahlung der Wellenlängen λ1 oder λ2
    23
    Verstärkung für die Strahlung der Wellenlängen λ1(Iλ1) oder λ2(Iλ2) für alle Abschnitte der CCD-Zeile (22) von L0 bis Lmax (entspricht der Wirkung von (12))

Claims (7)

  1. Verfahren für die automatische, berührungslose, lichtstarke und schnelle Messung hoher Gangunterschiede R von doppelbrechenden und durchsichtigen optischen Medien oder Proben und zur gleichzeitigen Erfassung der Orientierungslage der optischen Achse dieser Proben (Auslöschungsschiefe), wobei die Linearität der Photoempfänger nicht vorausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens zwei Wellenlängen mit einem Keilkompensator in der ersten Ordnung analog einem Wrightschen Okular unter Zuhilfenahme einer CCD-Zeile das Licht-Intensitätsminimum bestimmt, daraus die optische Ordnung und schließlich der Gangunterschied R berechnet werden, was auch bei Vorliegen einer Auslöschungsschiefe durch mechanische, azimutale Drehung des Mess-Systems um die optische Achse des Mess-Systems dadurch möglich wird, dass die Drehbewegung nach Erreichen des Licht-Intensitätsminimums automatisch abgebrochen und das System wieder messfähig wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 für genau zwei Wellenlängen, dadurch gekennzeichnet, dass die bei den Wellenlängen λ1 (Mess-Wellenlänge) und λ2 (Hilfs-Wellenlänge) mit dem Keilkompensator in der ersten Ordnung bestimmten Gangunterschiede Rλ1(1) und Rλ2(1) zu einer absoluten und gerundeten Zahl N = {Rλ2(1) – Rλ1(1)}/{λ1 – λ2} weiterverarbeitet und der Gangunterschied für die Mess-Wellenlänge zu Rλ1 = Rλ1(1) + N·λ1.berechnet wird, wobei dieses Verfahren auch noch gültig ist, wenn sich die Probe azimutal um den Winkel α dreht, weil sich dann die Lichtintensität im Licht-Intensitätsminimum verringert, was eine azimutale Drehung dieses Mess-Systems ebenfalls bis zum azimutalen Winkel α zur Folge hat, sodass die richtige Messung durchgeführt werden kann.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass für Fasern, Filamente und Fadenbändchen der Strahlengang abgewinkelt werden muss.
  4. Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens für die automatische, berührungslose, lichtstarke und schnelle Messung hoher Gangunterschiede R von doppelbrechenden und durchsichtigen optischen Medien oder Proben und zur gleichzeitigen Erfassung der Orientierungslage der optischen Achse dieser Proben (Auslöschungsschiefe), wobei die Linearität der Photoempfänger nicht vorausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass alle optischen Elemente entlang der optischen Achse (1) angeordnet sind, auf die Lichtquelle (2) und den Kondensor (3) folgen der Polarisator (4) und die Linse (6), zwischen Polarisator (4) und Linse (6) befindet sich die zu messende, laufende oder ruhende Folie (5), an die Linse (6) schließt sich der Keilkompensator (7) an, wonach der Analysator (8) angeordnet ist, Analysator (8) und Polarisator (4) sind gekreuzt und mit einem Schrittmotor verbunden, über dem Analysator (8) befinden sich zwei Filter (9) und (10) zur Separation der Mess-Wellenlänge und der Hilfs-Wellenlänge, die folgenden CCD-Zeilen (11) und (12) sind so angeordnet, dass sie die elektronische Abtastung der Lage des auf dem Keilkompensator befindlichen Interferenzsteifens übernehmen können, danach sind die Verstärker (13) und (14) angeschlossen, damit der Computer (15) letztlich die optische Ordnung (N + 1) und den gesuchten Gangunterschied R berechnen kann.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass der Polarisator (4) und der Analysator (8) um die optische Achse (1) drehbar angebracht sind, wobei die Drehung selbst über die mit ihnen verbundenen Schrittmotoren erfolgt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass Polarisator (4) und Analysator (8) zueinander senkrecht stehen und sich in 45°-Stellung zu den wiederum zueinander senkrecht zueinander stehenden Elementen Folie (5) und Keilkompensator (7) befinden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass die Schrittmotoren mit dem Computer (15) gekoppelt sind.
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