DE1498071A1

DE1498071A1 - Photoelektrisches Mikroskop

Info

Publication number: DE1498071A1
Application number: DE19651498071
Authority: DE
Inventors: Suntop Morris Aaron; Larraburu Philip Michel
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Bausch and Lomb Inc
Priority date: 1964-10-21
Filing date: 1965-10-21
Publication date: 1968-11-07
Also published as: GB1094230A; US3317739A

Description

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Dr. Expl.

Bausch & Ijomb Incorporated, Bochester/Hew York (V.St.v.A.)

Photoelektrisches Mikroskop

Gegenstand der Erfindung ist ein photoelektrisches Mikroskop und im besonderen eine Photofühleinrichtung, die den Ort einer genau bestimmten Skalenlinie anzeigt.

Das photoelektrische Mikroskop wurde entwickelt,um die Genauigkeit von Messungen zu erhöhen, um persönliche Fehler des Beobachters zu beseitigen sowie die Sehschwäche infolge .Ermüdung, und um eine genaue Fernanzeigeanlage zu schaffen. In photoelektrischen Mikroskopen wurden verschiedene Abtasteinrichtungen zum Abtasten einer Skalenlinie benutzt, die optisch ein Lichtsignal erzeugen, das von einem Photofühler ermittelt wird. Diese verschiedenen Abtasteinrichtungen weisen innewohnende Beschränkungen auf infolge der Trägheit des Abtastelementes, der üngenauigkeit bei der Abtastgeschwindigkeit als von Erschütterung©

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der Ableitung von Wärme und aus anderen Gründen. Die Erfindung sieht einen vibrierenden Draht als Abtasteinrichtung vor, die die Bildebene der Skalenlinie vor einem Phot ode te 1st or abtastet, der ein elektrisches Signal zum Bestimmen des genauen Ortes der Skalen, linie in bezug auf eine kikroskopachse erzeugt.

Die Erfindung sieht vor:

ein photoelektrisches Mikroskop mit einem Photof iihler zum genauen Bestimmen des Ortes einer genau bestimmten Skalenlinie ,

eine photoelektrische Einrichtung, die auf der Verwendung eines einzelnen Photofühlers basiert und in einem Mikroskop zum. Anzeigen des genauen Ortes einer Skalenlinie in bezug auf die optische Achse verwendet wird, und

ein Verfahren zum photoelektrischen Ermitteln des genauen Ortes einer Skalenlinie, die auf einem vor einem Photodetektor angeordneten vibrierenden Draht abgebildet wird.

Die Ziele der Erfindung werden dadurch erreicht, dass ein mikroskopisches optisches System zum Scharfeinstellen auf Skalenlinien vorgesehen wird. Der Durchsichtsteil des Mikroskops wird in erster Linie als maßgebendes Mittel benutzt. Bei einer der Ausführungsformen der Erfindung wird Licht aus einer Lichtquelle in das optische System geleitet zwecks senkrechter Beleuchtung der Skalenflache. Zwischen der Lampe und dem optischen System kann ein Element aus geschliffenem Glas angeordnet werden, um eine gleichmäßige Beleuchtung der Skalenflache zu erzielen. Die zum Beleuchten der Skala benutzte Einrichtung ist nicht kritisch; es ist jedoch wichtig, dass die Skalenflache gleichmäßig stark beleuchtet wird, da. eine ungleichmäßige Beleuchtung

dazu führt, dass der Photodetektor ein falsches Signal erzeugt.

Das Abbild der Skalenlinie wird auf die Vibrationsebene eines Drahtes scharf eingestellt, der von einer elektromagnetischen Einrichtung in Vibration versetzt wird. Her Ort des Abbildes einer Skalenlinie in bezug auf den vibrierenden Draht wird von einem Photodetektor ermittelt, der ein Lichtsignal aufgrund des durch die Ebene des vibrierenden Drahtes hindurchstrahlenden Lichtes empfängt. Der Photodetektor erzeugt ein elektrisches Signal, das zu einem phasenempfindlichen Demodulator geleitet wird, der die Phase des von dem Photodetektor erzeugten elektrischen Signals in bezug auf die Phase der Bezugsspannung ermittelt, die den Draht in Vibration versetzt. Der phasenempfindliche Demodulator führt ein Signal einem Mikroamperemeter zu, dass so geeicht werden kann, dass der genaue Ort des Skalenlinienbildes in bezug auf die neutrale Lage des vibrierenden Drahtes abgelesen werden kann. Eine Nullmarke auf dem Messinstrument zeigt an, wenn die optische Mittellinie des Skalenlinienbildes genau über der neutralen Achse des vibrierenden Drahtes liegt unabhängig von der Stärke der Beleuchtung, von dem Verstärkungsgrad des Verstärkers oder von der Empfindlichkeit des Detektors·

Die Erfindung sieht ein photoelektrisches Mikroskop vor mit einer Abtasteinrichtung zum Bestimmen des Ortes einer Linie auf einer Skalenfläche in bezug auf die Achse des Mikroskops, mit einer Skala, deren Fläche Teilstriche trägt, mit einer Beleuchtungseinrichtung, die mindestens einen Teil der Skalenflache gleichmäßig stark beleuchtet, mit einem optischen System, das die Skalenfläche in einer Bildebene abbildet, wobei die Abtasteinrichtung einen Teil der Bildebene aotastet, mit einem Photo-

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Photodetektor, der ein Bild aufgrund des durch die genannte Bildebene übertragenen Lichtes empfängt und ein Signal erzeugt, dessen Amplitude sich in Abhängigkeit von der Lage der Skalenlinie in bezug auf die genannte Abtasteinrichtung verändert, und mit einer Phasenermittlungseinrichtung, die das genannte Signal aus dem Fhotodetektor empfängt, mit einem Bezugssignal vergleicht und dabei den relativen Ort des Abbildes der Skalenlinie in bezug auf die genannte Abtasteinrichtung anzeigt.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

Fig.1 eine Darstellung des optischen Systems und der elektrischen Einrichtung zum Ermitteln des Ortes der Skalenlinie» Fig«2 eine Darstellung der Lage des vibrierenden Drahtes in bezug auf das Abbild der Skalenlinie,

Fig.3 eine andere Ausführung der Skale mit einer Beleuchtung von der Bückseite her, wobei die Skalenlinien hell auf einem dunklen Untergrund erscheinen, Fig.4- eine Darstellung von Wellenformen des Oszillatorsignals und der vom Photodetektor erzeugten Signale,

Fig.5 eine graphische Darstellung des Demodulatorausgangee, der einem Messinstrument als Funktion des Ortes des Skaleniinienbildes in bezug auf die neutrale Lage des vibrierenden Drahtes zugeführt wird, und die

Iig.6 eine vergröfiert gezeichnete Darstellung von Teilen.deβ Skaleniinienbildes und des Drahtea.

Wie aus der Iig.1 zu ereemtfi ist, beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung 5 eine geschliffen· (}la*scheibe 4, die auf einer

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Skalenfläche abgebildet wird, die eine Anzahl von Skalenlinien oder Teilstrionen 2 trägt. i)ie Fläche 1 reflektiert das Licht in das optische System zurück. Jede Skalenlinie zerstreut oder verschluckt das auffallende Licht, so dass dieses nicht in das optische System gelangt, so dass auf einem hellen !Feld eine dunkle Iiinie erscheint, die vom Photofühler ermittelt werden kann. Der teilweise reflektierende Lichtstrahlteiler 6 reflektiert das licht nach unten durch die ObjektivlinsenanOrdnung ?. Bas Licht wird auf die Skalenfläche 1 und die Skalenlinie 2 gebündelt, wobei das auf die fläche 1 fallende Licht in das optische System zuriickref lektiert wird. Das Licht tritt durch den Strahlteiler hindurch und wird auf den Strahlteiler 8 gerichtet. Ein 'Jjeil des reflektierten Lichtstrahls durchwandert das Okular 9 und kann mit dem Auge beobachtet werden. Der Betrachtungsteil des optischen Systems aient in erster Linia zur Scharfeinstellung und ausrichtung auf die Skala und als ßezugsbasisanzeiger. itin Teil des reflektierten Strahle wird von dem Liohtstraiiiteiler 8 durch die Schlitzöffnungen 11 an den Polstucken eines aus einem Permanentmagneten bestehenden Hufeisenmagnetes 12 reflektiert« Der durch die Schlitzöffnungen 11 hindurchtretende Lichtstrahl wird in der Ebene des vibrierenden Drahtes 13 zwischen den Enden des Permanentmagneten 12 fokussiert.

Sine elektromagnetische Einrichtung versetzt d.en Draht in Schwingungen. Der Draht 13 verläuft straff gespannt zwischen den Halterungen 14 und 15. lin Oszillator 10 erzeugt einen Wechselstrom, der durch den Draht zu ürde 16 abgeleitet wird. Der Fluss des Stromes durch den Draht im konstanten Magnetfeld bewirkt, dass der Draht in einer zu den magnetischen Kraftlinien senkrechten Ebene hin- und herschwingt, welche Ebene auch senk-

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senkrecht zur Achse des durch die Schlitzöffnungen 11 an den Enaen des Magneten 12 hindurchtretenden Lichtstrahls verläuft. Ein von einem Grleichstrom durchflossener und in einem elektromagnetischen (SiechseifeId angeordneter Draht würde gleichfalls zu befriedigenden Ergebnissen führen. Der Draht 16 schwingt über einen Teil der Schiit ζ öffnungen 11 hin und her, wie in der fig.2 dargestellt, und verdunkelt zum Teil den durch die Schlitze hindurchtretenden Lichtstrahl. Eine Linse 17 richtet den Lichtstrahl auf den ,Photof dhler 18, der ein der Menge des durch die Schlitzöffnungen 11 hindurchtretenden Lichtes entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.

Ein Abbild der Skalenlinie 2 wird in der Ebene des schwingenden Drahtes fokussiert und wandert seitlich über die Brennpunktsebene hinweg in bezug auf die Schlitzöffnungen 11, wenn die Skala in der Objektivebene des Mikroskops bewegt wird. Die Breite der Skalenlinie ist ungefähr gleich dem Drahtdurchmesser. Bei der Bewegung der Skalenlinie durch die itbene des schwingenden Drahtes wird die Intensität des auf den Photofühler fallenden Lichtes verändert und damit die Stärke des von dem thotofühler 18 erzeugten Signals.

Die Fig,2 zeigt die Schlitζöffnung 11 an dem einen Pol des Permanentmagneten 12. Anstelle der Schlitzöffnungen können auch andere Mittel vorgesehen werden, die im optischen System eine öffnung bilden, sofern sie das Magnetfeld nicht stören oder schwächen. Die schlitzförmige Öffnung begrenzt die Lichtstärke

aes aui den JrhQtof ühler fallenden Lichtes und vermindert den Störpegel im Aus gangs signal des .thotof ühlers. .uei einer kleinen öffnung besteht zwischen den üüdea des magneten ein gleichförmigeres Magnetfeld. Das Bild 19 eier Linie 2 ist in der aiitte der

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Schlitzöffnungen 11 dargestellt.Fließt ein Wechselstrom durch den Draht 13 so schwingt dieser im Mittelteil der Schiitζöfinungen hin und her.

Das dem Draht 13 zugeführte Osζi11atorsignal, das den Draht im Magnetfeld in Schwingungen versetzt, wird zugleich dem phasenempfindlichen Demodulator 20 zugeführt. Die Frequenz des Oszillators 10 kann jeden geeigneten tfert aufweisen, der innerhalb des Frequenzansprachebereiches des Detektors liegt, vorausgesetzt, dass der Draht bei dieser Frequenz mechanisch schwingen kann. Die Frequenz des dem Draht zugeführten Oszillatorsignals muss wesentlich verschieden sein von der mechanischen Resonanzfrequenz des Drahtes, damit die Versetzung des Drahtes aus der neutralen Lage heraus die gleiche Phase aufweist wie der Erregungsstrom, und damit die Amplitude der Schwingungen für kleine Schwankungen des Oszillatorstromes weniger empfindlich ist.

Der Photofühler 18 erzeugt ein Signal, dessen Stärke dem einfallenden Licht entspricht. Das vom Photofühler 18 erzeugte Signal wird zum Verstärker 21 geleitet, der das Signal verstärkt und dem phasenempfindlichen Demodulator 20 zuführt. »Der phasenempfindliche Demodulator vergleicht das verstärkte Signal aus dem Photofühler mit dem Bezugssignal aus dem Oszillator. Der Ausgang des Demodulators 20 wird gefiltert und zur Null-Anzeigevorrichtung 23 geleitet, an der die Anzeige KuIl abgelesen werden kann, wenn das Abbild der Skalenlinie mit der neutralen Lage des Drahtes zusammenfällt, wodurch bestätigt wird, dass die Skalenlinie 2 auf die Achse des optischen Systeme des photoelektrischen Mikroskop» ausgerichtet ist. Das Anzeigegerät zeigt auch eine Jiull an, wenn im Feld des Mikroskops keine Skalenlinie sichtbar ist, weshalb auch im Ablesekreis eine Signalanzeige-

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Signalanzeigeeinrichtung benutzt wird. Nachstellend wird die Arbeitsweise des phasen_empfindlichen Demodulators 20 beschrieben.

Wie bereits bemerkt, zeigt die Wull-Anzeigevorrichtung 23 eine WuIl an, wenn im optischen Feld des Mikroskops keine Skalenlinie sichtbar ist. Dementsprechend ist eine Signalanzeigeeinrichtung 26 vorgesehen, die die Anwesenheit einer Skalenlinie im Feld des Jwikroskopes anzeigt. Dies wird durch den Umstand ermöglicht, dass bei einem Zusammenfallen eines Abbildes der Skalenlinie mit der neutralen Lage des schwingenden Drahtes eine Verdopplung der frequenz des AusgangsSignaIs des Photodetektors erfolgt. Diese verdoppelte Frequenz wird vom Verstärker 21 verstärkt und dem Filter 24 zugeführt sowie dem phasenempfindlichen Demodulator 20. Das Filter 24 leitet die zweite Harmonische der Grundfrequenz des Oszilla tors zu einem bistabilen kultivibrator 50. 'Wird diesem ein Signal mit einer vorherbestimmten Amplitude zugeführt, so erzeugt der Multivibrator 50 eine Spannung, die zum Betreiben der Signalanzeigeeinrichtung 26 benutzt werden kann, welche Anzeigeeinrichtung aus einer Lampe bestehen kann. Befindet sich unter dem photoelektrischen Mikroskop eine Skalenlinie und führt zu einer Abbildung in der nahe der neutralen Lage des schwingenden Drahtes, so zeigt die $ullanzeigeeinrichtung eine WuIi an, und die Signalanzeigeeinrichtung zeigt die Anwesenheit der Skalenlinie auf der optischen Achse oder in deren Nähe an.

Die Skala 30 trägt auf der Oberseite eine Anzahl von Skalenlinien oder -strichen 2. Das Mikroskop wird auf die Oberseite 2 der Skala scharf eingestellt. Das Beleuchtungsmittel 3 wirft Lichtstrahlen auf die gesch'liffene Glasscheibe 4, so dass diese gleichmäßig stark beleuchtet wird. Die beleuchtete Glasscheibe wirft das Licht durch die .kondensorlinse 5 auf den

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Lichtstrahlteiler 6. Danach tritt das Licht durch die Objektivlinsenanordnung 7 und wird auf eine Seite der Skala 1 fokussiert. HierDei werden alle im Feld des kikroskopes gelegenen !Teile der Skalenfläche senkrecht und gleichmäßig stark beleuchtet.

Die Skaienflache reflektiert das Licht durch das optische System, wobei eine Skalenlinie als dunkle Linie abgebildet wird. Das durch las optische System zurii.cK.reflektierte Licht wird vom Lichtstrahlteiler 8 geteilt, wobei ein Teil des Lichtes ein Abbild erzeugt, das beobachtet werden kann, während aer übrige Seil des reflektierten Lichtstrahls in der Ebene des schwingenden Drahtes 15 fokussiert wird. Der Draht 13 wird im Feld des Permanentmagneten in einer zur optischen Achse des Lichtstrahls senkrechten Ebene in Schwingungen versetzt..Die Schwingungsfrequenz des Drahtes wird vom Oszillator 10 bestimmt, der außerdem ein Bezugssignal erzeugt, das dem phasenempfindlichen Demodulator 20" zugeführt wird. In der Fig«4a ist eine Sinuswelle dargestellt, die vom Oszillator erzeugt und dem schwingenden Draht zugeführt wird. Befindet sich im Feld des Mkroskopes keine Skalenlinie, so wird in der Ebene des schwingenden Drahtes auch kein Abbild einer Skalenlinie projiziert, und der Signalausgang des Photodetektors 18 besteht aus einer Gleichspannung mit konstanter Höhe.

Die Fig.6 zeigt die relativen Proportionen des Drahtdurchmessers, der Breite des Abbildes der Skalenlinie und einer Schwingungsamplitude des Drahtes innerhalb der Grenzen von 0,075 um· Der Draht weist einen Durchmesser von 0,025 nim und das Abbild der Skalenlinie eine Breite von gleichfalls 0,025 ιωα auf. Diese Werte werden nur als- Beispiel genannten und stellen keine Beschränkung auf diese dar.

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Die Fig.4b zeigt die Wellenform des vom Photodetektor erzeugten Signals, wenn das Abbild der Skalenlinie 52 gerade die außengrenzen der Schwingungsweite des Drahtes 13 überschreitet. Die Fig.4c zeigt die Wellenform, die vom Photodetektor erzeugt wird, wenn das Abbild der Skalenlinie sich näher zur neutralen Lage des schwingenden Drahtes bewegt, wobei eine größere Überlappung des Abbildes der Skalenlinie mit dem Dreht erfolgt, wenn dieser aus der neutralen Lage nach der einen Seite abgelenkt wird. Es wird eine Wellenform mit einer größeren amplitude erzeugt, da ein Teil des Drahtes, der bisher das Licht aus dem Photodetektor abdeckte, nunmehr einen Teil des Abbildes der Skalenlinie überlappt, die für den Detektor als dunkler Bezirk erscheint. Die Gesamtwirkung der Überlappung des Abbildes der Skalenlinie mit dem schwingenden Draht besteht darin, dass nunmehr mehr Licht auf den Detektor fallen kann, so dass ein Signal mit einer größeren Amplitude erzeugt wird.

Bewegt sich das Abbild 52 der Skalenlinie näher an die neutrale Lage des schwingenden Drahtes heran, so wird ein Punkt erreicht, bei dem das Abbild der Skalenlinie gänzlich innerhalb der Schwingungsweite des Drahtes liegt. Dieser Punkt ist in der 3?ig.4d dargestellt» Jede weitere Bewegung des Abbildes der Skalenlinie bewirkt eine itinsenkung 53, wenn der Draht über das Abbild der Skalenlinie hinausschwihgt. Diese in der Fig.4e dargestellte

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itlnsekung wird ausgeprägter, wenn das Abbild der Skalenlinie sich weiter zur neutralen Lage des Drahtes hinbewegt. Die Fig.4f zeigt die neutrale Lage sowie die zweite Harmonische der Grundfrequenz des Oszillators. Die Verdopplung der Grundfrequenz stellt eine Möglichkeit dar zum Anzeigen, wenn das Abbild der Skalenlinie mit aer neutralen Lage des Drahtes zusammenfällt. Die Figuren 4g

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4g, 4h und 4i zeigen die Wellenformen, die erzeugt werden, wenn das Abbild der SkalenLinie die Stelle der neutralen Lage des schwingenden i)rahtes verlässt und sich über die Schwingungsweite des Drahtes hinausbewegt. Die Wellenformen weisen die gleiche Gestalt auf, sind jedoch in bezug auf einander um eine halbe Periode des Bezugssignals des Oszillators zeitlich verschoben im Vergleich zu den in den Figuren 4a-e dargestellten flellenformen. Die dargestellten Wellenformen bieten die Möglichkeit, den Ort des Abbildes der Skalenlinie in bezug auf den schwingenden Draht zu messen. Diese Signale werden im Verstärker 21 verstärkt und dem Filter 24 sowie dem phasenempfindlichen Demodulator 20 zugleich zugeführt. Im phasenempfindlichen Demodulator wird das Bezugssignal aus dem Oszillator 10 mit dem verstärkten Signal aus dem Photof iihler verglichen. Die Anzeige der WuI!-Anzeigeeinrichtung 23, die aus einem Gleichstrom-Voltmeter bestehen kann, ist allgemein in der Fig.5 dargestellt, wenn das Abbild der Skalenlinie in den Schwingungsbezirk des Drahtes eintritt. Der Ausgang des Demodulators weist anfang ein positives Vorzeichen auf, da das Detektorsignal die gleiche Phase aufweist wie das Bezugssignal aus dem Oszillator, und der Ausgang verstärkt sich, solange die Amplitude der Grundirequenzkomponente des Detektorsignals ansteigt, wie in den Figuren 4b, 4c und 4d dargestellt« Die Amplitude wird kleiner, wenn die Doppelfrequenzkomponente wirksam wird, wie in der Fig,4e dargestellt· Das resultierende Absinken der Amplitude der Grundfrequenzkomponente bewirkt ein Absinken des Demodulatorausganges und zwar im wesentlichen linear in der üiähe des Mittelpunktes der Kurve nach der Fig.5. Wegen der Linearität der Kurve in diesem Teil kann das Instrument ohne Schwierigkeit so geeicht werden, dass die Stelle der optischen Mitte der Skalenlinie in

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in bezug auf die optische Zeigerachse des Mikroskopes genau bestimmt werden kann. Die Anzeigeeinrichtung 23 zeigt den Wert Mull an, wenn das Abbild der Skalenlinie über der neutralen Lage des schwingenden Drahtes liegt. Hierbei wird ein Signal erzeugt, dessen Frequenz im wesentlichen eine reine zweite Harmonische der Grundfrequenz ist, wie in der Fig_o4f dargestellt« Bewegt sich das Abbild der Skalenlinie über diesen Punkt hinaus, so tritt wieder die Grundfrequenzkomponente in .Erscheinung, weist jedoch die entgegengesetzte Phase auf wie das Bezugssignal. Infolgedessen wird die Polarität der Demodulatorausganges, der von der Mullanzeigeeinrichtung 23 verzeichnet wird, negativ, und der Ausgang erhöht sich in der dargestellten Weise.

Obwohl die in der Fig.4 dargestellten Wellenformen einem pulsierenden Gleichstrom entsprechen, so sind doch die tatsächlich erzeugten Wellen Formen bis zu einem gewissen Ausmaß einer Sinuswelle ähnlicher als dargestellte Die Zeichnungen sollen in erster Linie eine Wellenform zeigen und wie diese sich von der Grundfrequenz aus zu einer zweiten Harmonischen verändert, wodurch eine genaue photoelektrische Einrichtung zum Bestimmen der Lage der Skaienlinie geschaffen wird«,

Wie bereits bemerkt, Zeigt die Anzeigeeinrichtung den Äert Null an, wenn sich im Feld des Mikroskopes keine Skalenlinie befindet. Es muss daher auch angezeigt werden, wenn im Feld des Mikroskopes eine Skalenlinie vorliegt, und die Mullanzeigeeinrichtung muss anzeigen, wenn eine Skalenlinie auf der optischen Achse des Mikroskopes liegt. Dies wird mit Hilfe eines Filters 24 erreicht, das die zweite Harmonische dem Verstärker 25 zuführt· Das Signal aus dem Verstärker 25 schaltet den bistabilen Multivibrator 50 um, so dass einer Lampe oder einer Anzeigeeinrichtung

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iirregungsstrom zugeführt -wird.

Bei einer anderen Ausführung des photoeiektrischen jjuikroskopes werden helle Skalenlinien mit dunklen Zwischenräumen benutzt, wie in der Fig«>3 dargestellt. Dies kann auf verschiedene ltfeise erzielt werden, nach der Fig ο3 ist jedoch eine Unterlage 40 vorgesehen, die zu beleuchtende Skalenlinien 42 trägt, zwischen denen sich liehtundurchläsoige Felder 41 befinden. Die hinter der Skala angeordnete Lichtquelle 43 wirft das Licht in das optische System, das das Licht in der Ebene des schwingenden Drahtes fokussiert. Die mit dieser Skala und der Beleuchtungseinrichtung erzeugten tfellenformen sind im wesentlichen dieselben, wie in der Fig*4 dargestellt; jedoch ist die Polarität der "ϊ"-Achse umgekehrt, wodurch die Starke des durch die Ebene des schwingenden Drahtes projizierten Lichtes vermindert wird, wenn der Draht einen '!eil des Abbildes der Skalenlinie zudeckt. Bei einem Signal mit umgekehrter Polarität ist die Anzeige der elektrischen Ableseeinrichtung im wesentlichen dieselbe insofern, als bestimmt werden kann, wenn die Skalenlinie durch den Schwingungsoezirk des schwingenden Drahtes wandert.

An der vorstehend beschrieben Ausführungsform der Erfindung können von Sachkundigen im Hahmen des Erfindungsgedankens Änderungen, Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Die Erfindung selbst wird daher nur durch die beiliegenden Ansprüche abgegrenzt.

Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

1) Photoelektrisches Mikroskop mit einer Abtasteinrichtung zum Bestimmen des Ortes einer Linie auf einer Skalenflache in bezug auf die Achse des Mikroskopes, gekennzeichnet durch eine Skala mit Skalenlinien auf einer Seite, durch eine Beleuchtungseinrichtung, die mindestens einen Teil der Skalenfläche gleichmäßig beleuchtet, durch ein optisches System, das die Skalenflache in einer Bildebene abbildet, durch eine Abtasteinrichtung, die einen !eil der Bildebene abtastet, durch einen Photodetektor, aer ein dem durch die genannte Bildebene geleiteten Licht entsprechendes Abbild empfängt und ein Signal erzeugt, dessen Amplitude sich entsprechend der Lage der Skalenlinie in bezug auf die genannte Abtasteinrichtung verändert, durch eine phasenempfindliche Einrichtung, die das genannte Signal aus dem Photodetektor empfängt, dieses Signal mit einem Bezugssignal vergleicht und dabei die relative Lage des Abbildes der Skalenlinie in bezug auf die genannte Abtasteinrichtung anzeigt.

2) Photoelektrisches Mikroskop nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Abtasteinrichtung einen in der genannten Bildebene angeordneten schwingenden Draht umfasst, und dass eine elektromagnetische Einrichtung vorgesehen ist, die den genannten Draht in der Bildebene in Schwingungen versetzt.

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3) Photoelektrisches Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Strahlteiler, der den Strahl des reflektierten Lichtes von der genannten Skala aus teilt und einen Teil des Lichtstrahls auf der Bildebene fokussiert.

4·) Photoelektrisches Mikroskop nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die ein die Bildebene durchsetzendes Magnetfeld erzeugt, durch eine Einrichtung, die einem Draht einen Wachselstrom zuführt, so dass der Draht in der genannten Bildebene hin- und herschwingt, durch einen phasenempfindlichen Demodulator, der das Bezugssignal· aus der genannten Einrichtung empfängt, die ein Wechselstromsignal erzeugt, sowie ein Signal aus dem genannten Photofühler, und der ein Signal für eine Anzeigeeinrichtung erzeugt, das die Lage des Abbildes der Skaienlinie in der genannten Abbildungsebene in bezug auf den schwingenden Draht anzeigt.

5) PhotoeJß ktrisches Mikroskop nach Anspruch 2, 3 oder 4·, gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Einrichtung, die den genannten Draht im Magnetfeld in bezug auf das Abbild der genannten Skalenlinie in der Bildebene in Schwingungen versetzt=

6) Photoelektrisches Mikroskop nach Anspruch 4- oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bildebene durchsetzende Magnetfeld von einem Magneten erzeugt wird, und dass der phasenempfindliche Demodulator das Photofühlersignal aus einem Verstärker empfängt und dieses Signal mit dem dem Draht zugeführten Wechselstrombezugssignal vergleicht, wobei ein Ausgangssignal für die Anzeigeeinrichtung erzeugt wird.

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7) Photoelektrisches Mikroskop nach Anspruch 4·, 5 oder 6, • dadurch gekennzeichnet, dass ein Oszillator eine Grundfrequenz für das Bezugssignal erzeugt und das Signal dem genannten Draht zuführt, wodurch der Draht in der Bildebene in Schwingungen versetzt wird, und dass der phasenempfindliche Demodulator das Signal aus dem Oszillator mit der Grundirequenz und das Photofühlersignal empfängt und die Phasenbeziehung zwischen den genannten · Signalen ermittelt.

8) Photoelektrisches Mikroskop nach Anspruch 7j gekennzeichnet durch eine Ku11-Anzeigeeinrichtung, die die Phasenbeziehung zwischen den genannten beiden Signalen anzeigt, wobei die relative Lage der Skalenlinie in bezug auf die optische Achse des photoelektrischen Mikroskops bestimmt wird.

9) Photoelektrisches Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Photofdhlersignal ein Signal mit der Grundfrequenz oder deren zweite Harmonische erzeugt, dass die ülullanzeigeeinrichtung ein Signal aus der gena-nnten phasenempfindlichen Einrichtung empfängt und den Wert liull anzeigt, wenn das Abbild der Skalenlinie mit der neutralen Lage des schwingenden Drahtes zusammenfällt, dass eine Filtereinrichtung vor-

- gesehen ist, die das Photofdhlersignal empfängt und nur die zweit.e Harmonische des genannten Signals einer Auslöseschaltung zuführt, die einer Signalanzeigeeinrichtung eine Spannung zuführt, wodurch die Anwesenheit der vom Photofühler erzeugten zweiten Harmonischen und damit angezeigt wird, dass die Lage einer Skalenlinie mit der neutralen Lage eines schwingenden Mittels zusammenfällt.

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10) Photoelektrisches Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Skala lichtdurchlässige Skalenlinien mit zwischen gelegenen lichtundurchlässigen Feldern, aufweist.

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