DE1099185B

DE1099185B - Interferenzlineal

Info

Publication number: DE1099185B
Application number: DEL36338A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Fromund Hock
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1960-06-09
Filing date: 1960-06-09
Publication date: 1961-02-09

Description

Interferenzlineal Die Erfindung betrifft ein optisches Lineal, das unter Verwendung der bekannten Interferenzerscheinungen als Fluchtungslineal oder zur Vermessung der Ebenheit von Flächen usw. verwendet werden kann.
Derartige optische Lineale sind bereits bekannt. So ist schon ein optisches Lineal vorgeschlagen worden, bei dem die Interferenz -durch ein Biprisma oder ähnliche optische Mittel erzwungen wird. Diese bekannten Lineale weisen jedoch--den.Nachteil auf, daß sie eine sehr geringe Helligkeit besitzen und von Luftbewegungen, beispielsweise Luftschlieren, nicht unabhängig sind.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, bei der diese Nachteile vermieden sind und die zur Messung der Abweichung von einer Ebene entsprechend der Reichweite von Autokollimationsfernrohren verwendet werden kann. Sie ist durch die Verwendung eines Tnterferometers mit umlaufenden paralleIen Strahlen, welches Interferenzen gleicher Neigung erzeugt, gekennzeichnet. Die einfachste optische Anordnung, die dieses leistet, besteht aus einem Kösters-Prisma, je einer Beleuchtungs- und Beobachtungseinrichtung, die symmetrisch zum Kösters-Prisma angeordnet sind, und symmetrisch zur Symmetrieebene des Kösters-Prismas angeordnete optische Mittel, die gemeinsam eine Strahienumkehr bewirken. In einer besonderen Ausführungsform können die Beleuchtungs- und Beobachtungseinrichtung zu einerBaueinheitzusammengefaßt sein. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines Autokollimationsfernrohrs als Beleuchtungs- und Beobachtnngseinrichtung. Als strahlenumkehrende optische Mittel können Winkel spiegel oder Prismen oder auch Tripel-Spiegel verwendet werden. Es ist aber auch möglich, zur Strahlenumkehr einen Kollimator und einen in seinemBrennpunkt angeordneten Planspiegel vorzusehen. Dieser letzteren Einrichtung äquivalent sind ein Hohlspiegel und ein in seinem Brennpunkt angeordneter Planspiegel. Zur Verwendung des Interferenzlineals als Meßgerät verbindet man die strahlenumkehrenden optischen Mittel zweckmäßig mit einem Meßtaster, der in an sich bekannter Weise an einem Schlitten od. dgl. angeordnet ist. Dabei ist es möglich, an Stelle der Feinverstellvorrichtung eine mit einer Feinverstellvorrichtung versehene schwenkbare Planparallelplatte zwischen dem Kösters-Prisma und den strahlenumkehrenden optischen Mitteln anzuordnen. Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Anordnungen ist es auch möglich, Kippungen der strahlenoptischen Mittel gegenüber der Symmetrieebene des Kösters-Prismas dadurch meßbar zu machen, daß der Planspiegel, der mit einem Kollimator- bzw. Hohlspiegel verbunden ist, eine Strichmarke, beispielsweise ein Strichkreuz, und gegebenenfalls konzentrisch dazu angeordnete kreisförmige Marken trägt.
Die Wirkungsweise des Interferenizlineals beruht darauf, daß durch die Verwendung gegenläufiger, den gleichen optischen Weg zurücklegender Teilstrahlen der Gangunterschied der Teilstrahlen bis auf den durch die Parallelversetzung der Teilstrahlen verursachten Anteil stets gleich 0 ist, so daß sich unabhäneCig vom Auszug des Interferometers ohne Justieraufwand stets mit weißem Licht Interferenzen erzeugen lassen und bei Versetzung der strahlenumkehrenden optischen Mittel gegenüber der Symmetneebene des Kösters-Prismas aus dem Interferenzring mit dem Durchmesser oo, der bei genauer Justierung der gesamten Einrichtung als Interferenzerscheinung auftritt, ein paralleles Streifensystem wird, da die Pupillen um den doppelten Betrag der Versetzung nebeneinanderliegen. Durch die empfindliche Veränderung der Interferenzerscheinung in der Höhe der Parallelversetzung O werden Parallelver setzungen von der Größenordnung 1 Wellenlänge bereits gut meßbar.
Das gleiche Gerät kann jedoch auch als Winkelmeßgerät verwendet werden, wenn man zur Strahlenumkehr zwei in geeigneter Entfernung angeordnete Vorrichtungen der oben angegebenen Art durch Strahlenumkehr vorsieht, die auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine einfache Anordnung mit getrennter :Beleuchtungs- und B eobachtungs einrichtung, Fig. 2 bis 4 Varianten -der strahlenumkehrenden optischen Mittel, Fig. 5 eine Meßvorrichtung mit einem Autokollimationsfernrohr und einer schwenkbaren Planparallelplatte, Fig. 6 eine Vorrichtung zur Winkelmessung, Fig. 7 eine Variante zu den optischen Umkehrmitteln nach Fig. 6.
Symmetrisch zu dem Kösters-Prisma 1 ist eine Beleuchtungseinnchtung 2, bestehend aus der Lichtquelle 3 und Kondensor 4, der Spaltblende 5 und dem - Kollimator 6 sowie die Beobachtungseinrichtung 7, bestehend aus dem Objektiv 8, der Spaltblende 9 und dem Okular 10, angeordnet. Gegenüber dem Kösters-Prismal ist der Winkelspiegel 11 vorgesehen.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Das Objektfeld 5 wird durch den Kollimator 6 ins Unendliche abgebildet. Die Parallelstrahlen durchsetzen nun das Kösters-Prisma, und zwar dringt ein Teil der Strahlen durch die in der Symmetrieebene des Kösters-Prismas liegende Teilerschicht hindurch und wird an der gegenüberliegenden Seite des Prismas total reflektiert. Nach dem Austritt aus dem Kösters-Prisma werden diese Strahlen an dem Winkeispiegel 11 zur Umkehr gezwungen und treten nach Total reflexion an der zweiten Fläche des Kösters-Prismas und erneuten Durchgang durch die Teilerschicht in die Beobachtungseinrichtung ein. Der andere Teil der Strahlen wird zunächst an der Teilerschicht reflektiert, dann auf derselben Seite des Kösters-Pnsmas totalreflektiert und anschh eß end über den Winkelspiegel, die zweite Fläche des Kösters-Prismas und die Teilerschicht ebenfalls in die Beobachtungseinrichtung reflektiert. Ist der Winkelspiegel 11 symmetrisch zum Kösters-Prisma angeordnet, dann treten in der Beobachtungseinrichtung 7 Interferenzen gleicher Neigung wegen des Gangunterschiedes 0 mit dem Durchmesser oo auf.
Da die beiden Teilstrahlenbündel auf ihrem Weg zwischen dem Kösters-Prisma und dem Winkelspiegel 11 dieselben Wege, wenn auch du umgekehrter Richtung, durchlaufen, wird die Einrichtung von etwaigen Luftschlieren u; dgl. unabhängig.
An Stelle des Winkelspiegels 11 können auch Einrichtungen nach den Fig. 2 bis 4 verwendet werden.
Tn der Fig. 2 ist ein Tripelspiegel 11 o dargestellt, in der Fig. 3 ein Spiegelkollimator 11 b, der aus der Kollimatorlinse 11 c und dem Planspiegel 11 d besteht. Die Fig. 4 zeigt eine weitere Vorrichtung 11 e, die zu dem gleichen Zweck verwendet werden kann.
Sie besteht aus dem Hohlspiegel 11f und dem Planspiegel lig.
In dem Meßgerät nach Fig. 5 ist als Beleuchtungs-und Beohachtungseinrichtung ein Alutokollimationsfernrohr 12 vorgesehen, Dieses Autokollimationsfernrohr ist mit seinem Nösters-Prisma 13 verbunden, vor dem eine Planparallelpiatte 14 angeordnet ist. Diese Pl-anparnllelpltte 14 ist um die Achse 15 schwenkbar.
Die Verschwenkung der Planplatte wird durch die Feinverstellvorrichtung 16 vorgenommen. Zu dem Meßgerät gehört ferner ein Meßschlitten 17, der über die zu vermessende Flächel8 in an sich bekannter Weise verschiebbar ist. An dem Meßschlitten 17 ist ein Winkelspiegel 19 befestigt, der gegebenenfalls mit einem gesonderten Meßtaster 20 starr verbunden sein kann.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Wird beim Vermessen der Oberfläche > der Winkel- spiegel 19 aus der Symmetrieebene des Kösters-Prismas 13 herausbewegt, dann treten in der Beobachtungseinrichtung des Autokollimationsfernrohrs 12 die bereits oben geschilderten Interferenzerscheinungen auf. Durch Verschwenken der Planparallelplatte 14 kann diese-Versetzung des Winkelspiegels 19 optisch rückgängig gemacht werden. Aus dem Grad der Verschwenkung der Planparallelplatte 14, die an der Feinversteilvorrichtung 16 abgelesen werden kann, ist das Maß der Versetzung des Winkelspiegels 19 ablesbar.
In der Vorrichtung nach Fig. 6, die im übrigen mit der Fig. 1 übereinstimmt, sind an Stelle des Winkelspiegels 11 zwei Winkelspiegel 31 und 31 a auf einem gemeinsamen Träger32 vorgesehen. Bei einem Kippen dieses Trägers in Richtung des Doppelpfeils tre--ten ebenfalls die geschilderten Interferenzerscheinungen auf. Diese sind ein Maß für das Kippen des Trägers 32.
Die Fig.. 7 stellt eine Variante der strahlenumkehrenden optischen Mittel nach Fig. 6 dar. Dabei sind auf dem Träger 33 mehrere oberflächenverspiegelte 450-Prism.eu angeordnet, PATENTANSPRtJCIIE 1. Interferenzlineal, .gekennzeichnet durch die Verwendung eines Interferometers mit umlaufenden parallelen Strahlen, welches Interferenzen gleicher Neigung erzeugt.

Claims

2. Interferenztineal nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Kösters-Prisma, je eine Beleuchtungs- und Beobachtungsvorrichtung, die symmetrisch zum Kösters-prisma angeordnet sind, und symmetrisch zur Symmetrieebene des Kösters-Prismas angebrachte optische Mittel, die gemeinsam eine Strahlenumkehr bewirken.

3. Interferenzlineal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungs- und die Beobachtungsvorrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

4. Interferenzlineal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungs- und Beobachtungsvorrichtung als Autokollimationsfernrohr ausgebildet ist.

5. Interferenzlineal nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strahlenumkehr ein Winkelspiegel oder Prisma verwendet ist.

6. Interferenzlineal nach mindestens einem der Asspruche 1 bis 4,- dadurch gekennzeichnet, daß zur Strahlenumkehr ein Tripeispiegel verwendet ist.

7. Interferenzlineal nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strahlenumkehr ein Kollimator und ein in seinem Brennpunkt angeordneter Planspiegel verwendet sind 8. Interferenzlineal. nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strahlenumkebr ein Hohlspiegel und ein in seinem Brennpunkt angeordneter Planspiegel verwendet sind, 9. Interferenzlineal nach mindestens einem der Ansprüche bis - 8, dadurch. gekennzeichnet, daß die strahlenumkehrenden optischen Mittel mit einen1 Meßtaster verbunden sind.

10. Interferenzlineal nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichllet, daß zwischen die strahlenumkehrenden optischen Mittel und den Feintaster eine Feinverstellvorrichtung eingeschaltet ist.

11. Interferenzlineal nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kösters-Prisma und den strahl enumkehren den optischen Mitteln eine mit einer Feinversteilvorrichtung versehene schwenkbare Planparalleiplatte angeordnet ist.

12. Interferenzlineal nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Planspiegel mit einer Marke, beispielsweise einem Strichkreuz, versehen ist.