DE1933651B2

DE1933651B2 - Optische vorrichtung zum messen des durchmessers von fasern geringer dicke

Info

Publication number: DE1933651B2
Application number: DE19691933651
Authority: DE
Inventors: Andre Asnieres; Grau Gerard Paris; Fontanel (Frankreich)
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1968-07-04
Filing date: 1969-07-02
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DE1933651C3; US3623815A; CH501211A; GB1280211A; FR1603129A; NL165551B; DE1933651A1; NL165551C; NL6910130A

Description

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zugeordnet ist. sowie das erhaltene Beugungsbild;

Fig. 13B zeigt schematisch die Ausleuchtung mit parallelem Licht einer einer Zylinderlinse und einer Kugellinse zugeordneten Faser sowie das erhaltene Beugungsbild;

Fig. 14 zeigt detaillierter die in F i g. 13B dargestellte Beugungsfigur;

Fig. 15 zeigt einen Träger zur Drehung der Vorrichtung Mum die Achse des optischen Systems;

Fig. 15A ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung M, die dem Träger der F i g. 15 zugeordnet ist, und

Fig. 16 schließlich zeigt einen Träger für die Zylinderlinse.

Nach der Darstellung der F i g. 2 umfaßt die Meßanordnung:

a) Eine Quelle 5 kohärenten Lichtes, wobei es sich vorzugsweise um einen Laser handeln kann.

b) Eine Vergrößerung- und Filtervorrichtung für das Lichtbündel, die beispielsweise eine erste konvergente Kugellinse L\ mit einem kurzen Brennpunktabstand (deir über einige Millimeter nicht hinausgeht), eine zweite konvergente Kugellinse L₂ mit einer Brennweite größer als die der ersten Linse (beispielsweise etwa 10 cm oder mehr) und mit L\ ein afokales System bildet, und eine Membran Di aufweist, die zwischen den Linsen L\ und L₂ angeordnet ist und einfach ein Loch von einem Durchmesser von etlichen Mikron besitzt, welches in der optischen Achse der Vorrichtung und in der Brennpunktsebene der Linse L\ vorgesehen ist. Diese Vergrößerungs- und Filtervorrichtung ermöglicht eü, wie an sich bekannt, ein Bündel parallelen Lichtes zu erhalten, dessen Lichtstärke im wesentlichen konstant ist.

c) Eine konvergente Kugellinse Li mit einer Brennweite beispielsweise zwischen 30 cm und 100 cm.

d) Eine regelbare Membran L\, die vorzugsweise zwischen den Linsen L₂ und Li oder hinter der Linse Li angeordnet ist.

e) Eine Vorrichtung M, die als Träger für die zu messende Faser O dient und Elemente aufweist, um auf diese Faser Drehbewegungen und Translationsbewegungen in einer Richtung parallel zur Achse des optischen Systems und Translationsbewegungen in zwei Richtungen senkrecht zur optischen Achse auszuüben. Diese Vorrichtung ermöglicht es ebenfalls in gewissen Fällen, unter Ersetzen der Faser und ohne Änderung der Regelung ein Bezugsobjekt oder ein Eichkreuz für die Beugungsfigur der zu messenden Faser anzubringen. Dieses Bezugsobjekt kann ebenfalls von einem Träger M' getragen sein.

f) Ein oder mehrere regelbare Schirme F.

g) Eine Zusatzvorrichtung mit einer Trennlamelle und mehrere Spiegel für den Fall, daß systematisch die Elliptizität der Faser studiert werden muß.

h) Eine Vorrichtung P zur Sichtbarmachung oder Aufzeichnung der Beugungsfigur.

i) Eine Vorrichtung R, die den Translations- oder Rotationsbewegungen der Faser entsprechende Translation;;- oder Rotationsbewegungen der Aufzeichnungsvorrichtung PzuordneL

j) Ein Element K, genannt »optische Bank«, die als Träger für die Anordnung der die Meßvorrichtung bildenden Elemente dient und die nach den Bedürfnissen geradlinig oder abgewinkelt ausgebildet sein kann.

Selbstverständlich liegt eine Vorrichtung, bei der ein oder mehrere Elemente des Gerätes fortfallen würden, beispielsweise das Element zur Vergrößerung des Lichtbündels oder die Membran D₂ beispielsweise im Rahmen der Erfindung.

Die Membran D₂ ist zwischen Linse Li und Faser O (oder auch zwischen die Linsen L₂ und Li) derart zwischengeschaltet, daß einerseits die Länge der Faser ausgewählt wird, die Gegenstand von Messungen sein soll und andererseits das Zentrum der Beugungsfigur

ίο der Faser bestimmt wird, wie weiter unten erläutert werden wird.

Diese Membran D₂ (Fig.3) setzt sich aus zwei geradlinigen parallelen und regelbaren Lamellen 1 und zwei anderen Paaren von Lamellen 2 und 3, die untereinander senkrecht und fest sein können, zusammen, wobei die Lamellen jedes Paares geradlinig und untereinander parallel sein können. Die Lamellen 2 und 3 bilden ein Quadrat oder ein Rechteck, dessen Seiten vorzugsweise einen Winkel von 45° mit den Lamellen 1 einschließen.

Die Lamellen 1 sind in einer Richtung senkrecht zur Faser angeordnet. Auf diese Weise befindet sich keine Seite der Membran parallel zur Faser. Die Lamellen 1 können voneinander fortbewegt werden, und man erweitert den Abstand zwischen ihnen um so mehr, desto länger der Teil der zu messenden Faser ist.

Das Beugungsbild der durch die Seiten 2 und 3 der Membran begrenzten öffnung umfaßt zwei orthogonale Linien D₂" senkrecht zum Beugungsbild der Faser.

Der Schnitt der Linien D₂ und D₂" ermöglicht es, die Mitte des Beugungsbildes der Faser zu bestimmen.

Wie F i g. 4 erkennen läßt, sind die Figuren D₂' und D₂" in ihrer Ausdehnung begrenzt, wie weiter unten erläutert werden wird.

Selbstverständlich können die Lamellen 2 und 3 durch eine beliebige Anzahl geradliniger Lamellen ersetzt werden, die untereinander beliebige Winkel bilden, jedoch unter der Bedingung, daß keine dieser Lamellen parallel zur zu messenden Faser verläuft.

Die Trägervorrichtung M für die Faser weist Elemente für die Translation der Faser in einer Richtung parallel zur Achse des optischen Systems auf, wobei diese Translation beispielsweise einfach durch Gleitbewegung der Anordnung M auf dem Träger K vor sich

gehen kann.

Aufgrund dieser Translation kann die Messung des Faserdurchmessers auf dem Beobachtungsschirm vorgenommen werden, indem das Beugungsbiid mit einem ebenfalls auf den Schirm projizierten Bezugsbild

verglichen wird.

Die Vorrichtung M trägt auch Elemente zur Drehung der Faser O. Diese Drehung wird zur Untersuchung der Durchmesseränderungen bei ein und demgleichen Querschnitt und insbesondere der Elliptizität der Faser

ausgenutzt, wobei die Längsachse der Faser senkrecht zur optischen Achse im wesentlichen auf die Drehachse der Vorrichtung derart ausgerichtet wird, daß während ihrer Drehung die Faser nicht aus dem Lichtbündel austritt.

Die Elemente der Vorrichtung M zur Drehung der Faser O umfassen zwei im wesentlichen untereinander parallele Scheiben 4 (F i g. 5), zwischen denen die Faser befestigt ist. Jede Scheibe ist einem Ringzahnkranz 5 zugeordnet. Die Scheiben 4 mit ihrem Zahnkranz setzen

r>5 sich in Lager 6 in Schwalbenschwanzform, die in einem Träger 7 ausgespart sind.

Die Drehung der Scheiben 4 erfolgt in Lagern 6 mittels einer Stange 8, die unter Zwischenschaltung von

zwei auf der Stange festen Ritzeln 9 die Zahnkränze 5 antreibt.

Das obere Teil der Scheibe 4 trägt ein mit Unterteilungen versehenes kreisförmiges Ziffernblatt 10 (F i g. 5A), welches es ermöglicht, bezüglich einer Stellmarke 11 die Drehung der Scheiben 4 und damit die der Faser festzulegen bzw. zu markieren.

Der Träger 7 der Elemente für die Drehung der Fasern ist fest mit einem Rahmen 12 verbunden, welcher einen Schenkel 12i> trägt, der in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Faser sich erstreckt, und weist einen Schenkel 12a auf, der in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Faser verläuft.

Die Scheiben 4 weisen jeweils eine geradlinige, schwalbenschwanzförmige Nut 4a auf, die es ermöglicht, hierin einen später zu beschreibende Faserträgerrahmen gleitbeweglich zu lagern.

Die Form des Trägers 7, der einen in F i g. 5 dargestellten Ausschnitt 7a aufweist, ist insbesondere so ausgelegt, daß gegebenenfalls die Faser gleichzeitig durch zwei zueinander senkrechte Lichtbündel in einer Ebene senkrecht zur Faser ausgeleuchtet werden kann.

Die Konstruktion dieser Vorrichtung ermöglicht es, die vollständige Drehung der Faser vorzunehmen, ohne daß irgendein Element der Anordnung der Vorrichtung Λ/in das Lichtbündel zwischengeschaltet wäre.

Die Vorrichtung M umfaßt auch die Elemente zur Translation der Faser in einer Richtung senkrecht gleichzeitig zur Achse, beispielsweise des optischen Systems und zur Dehnungsrichtung der Faser, beispielsweise «;inen Basisträger 13, auf dem mittels einer Schraube 14 der Schenkel 12a des Rahmens 12 gleiten kann. Dies führt zu einer Translation des gesamten Drehsystems der Faser und ermöglicht es insbesondere, die Achse der Faser durch die Achse des optischen Systems laufen zu lassen.

Die Vorrichtung M umfaßt Elemente zur Translation der Faser in einer Richtung parallel zu ihrer Eigendehnung bzw. Eigenverlängerung, beispielsweise eine Schraube 15, die dem Schenkel 126des Rahmens 12 zugeordnet ist und eine Verschiebung des Trägers 7 gegenüber diesem Schenkel 12i> erlaubt.

Wie oben erwähnt, weisen die Scheiben 4 des Rotationssystems Nuten 4a zur Aufnahme eines Faserträgerrahmens auf. Dieser Rahmen 16 umfaßt zwei Elemente 17, an denen jeweils die beiden Enden der Faser O, z. B. durch Ankleben mit Wachs befestigt sind. Der Rahmen 16 (Fig.5B) weist im übrigen ein starres Element 18 auf, das die Verbindung der Elemente 17 sicherstellt. Die so gebildete Anordnung ist starr.

Der Rahmen 16 gleitet in den diametralen Nuten 4a der Scheiben 4, derart, daß die Richtung der Dehnung oder Verlängerung der Faser im wesentlichen mit der Drehachse des Systems zusammenfällt. Er kann an diese Scheiben, beispielsweise mittels Schrauben 19, befestigt werden, die in öffnungen 19a der Scheiben 4 eintreten; jede andere Befestigungsweise ist auch möglich.

Man kann in diesem Augenblick das starre Element 18 abnehmen, die Vorrichtung befindet sich dann in Betriebsstellung.

Das starre Element 18 kann an den Elemente 17 durch verschiedene Mittel befestigt sein: Schwalbenschwanznuten 20 (F i g. 5C), die in geeigneten Nuten gleiten oder durch eine Gelenkverbindung, die ein Kippen ermöglicht, die Befestigung kann aber auch magnetisch erfolgen.

Die öffnungen 19a (F i g. 5) haben vorzugsweise eine längliche Form, derart, daß eine Verschiebung der Elemente 17 gegenüber den Scheiben 4 in einer Richtung senkrecht zur Achse des optischen Systems derart möglich ist, daß eine genaue Regelung der Lage der Fasern herbeigeführt werden kann, wobei man diese Lichtbündel mit der Drehachse des Systems zusammenfallen lassen kann.

Die vollständige Vorrichtung M, die längs der optischen Bank K parallel zur optischen Achse gleiten

ίο kann, ermöglicht somit eine Drehung der Faser, eine Translation dieser Faser in zwei zueinander senkrechten Richtungen oder auch für eine vollständige Untersuchung der Faserform eine Kombination aus Rotation und Translation in einer Richtung parallel zu der der Längung dieser Faser.

Diese Translation des Trägers der Faser wird notwendigerweise von einer Translation eben dieser Richtung der Aufzeichnungsvorrichtung P begleitet, wobei diese Koordination mittels einer Steuervorrichtung R an sich bekannter Art erfolgen kann (siehe beispielsweise Ahrendt et Savant, Servomechanism Practice, McGraw-Hill Book Company).

Ein Beispiel für die während dieser Vorgänge erhaltene Beugungsfigur ist in Fig.6A dargestellt, wo die verschiedenen Zonen O\ und CV, D₂ (entsprechend dem Teil der in F i g. 4 dargestellten Beugungsfigur), Ci und die Gerade D₂" durch eine Translation der Elemente gleichen Bezugszeichens wie F i g. 6 erzeugt wurden (Reproduktion der F i g. 4). Man mißt in diesem Fall dann beispielsweise den eine der Begrenzungen der Zone O\ und die Mittelachse Cdieser Figur trennenden Abstand.

Ist die Vorrichtung P durch eine Anordnung aus photoelektrischen Zellen gebildet, so werden die

Änderungen im scheinbaren Durchmesser der Phase,

d. h. die Änderungen der Breite der Zonen O/ und CV in Form eines elektrischen Signals aufgezeichnet, das als Funktion der Zeit variiert.

Man kann auch eine Drehung der Aufzeichnungsvorrichtung um die Achse XX' des optischen Systems herbeiführen, die mittels der Vorrichtung R der Drehung der Faser O um ihre Längsachse zugeordnet ist. Man erhält dann die Aufzeichnung der F i g. 7A, wo die Zonen CV, CV, D₂', D₂" (fällt beispielsweise mit D₂' zusammen) und C₁ durch die Drehung um die Achse XX' des optischen Systems der Zonen gleichen Bezugszeichens der F i g. 7, die eine Reproduktion der F i g. 4 ist, erzeugt sind.
Die Beugungsfiguren sind immer symmetrisch bezüglieh ihrer Mitte, eine Rotation der Phase um 180° kann theoretisch ausreichen. In diesem Fall kann die Mitte der Figur jedoch wegen der zentralen Diffusionszone nicht festgelegt werden. Wenn man dagegen mit einer Rotation der Faser um 360° arbeitet, kann man, unter Ausnutzung der Symmetrie, mit Genauigkeit die Breite jeder Lichtzone diametral und symmetrisch zur Mitte messen.

F i g. 7A zeigt somit einen Durchmesser (wobei unter einem Durchmesser das Segment verstanden wird, das durch die Mitte verläuft und zwei symmetrische Punkte der ersten Dunkelzone verbindet), welche umgekehrt proportional zum scheinbaren Durchmesser der Faser, wie ja oben definiert ist, ist.

Im Falle einer Drehung oder einer Translation der

(15 Faser muß man jedoch mit Hilfe geeigneter Schirme nur den zentralen Teil der Beugungsfigur der Membran D₂ behalten, der allein notwendig ist, um die Mitte der Beugungsfigur anzugeben.

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Der Teil dieser Beugungsfigur von Ch, der nicht konserviert zu werden braucht (der von der Mitte am weitesten entfernte Teil), fällt bei der Aufzeichnung mittels der Schirme F(F i g. 8) fort.

Diese Schirme können aus opaken, beispielsweise metallischen Stäben 21 gebildet sein, deren Richtung senkrecht zu den Rändern der Membran D₂ ist und deren Achse die Achse des optischen Systems in einem Punkt ω schneidet. Sie sind im übrigen bezüglich dieser Achse symmetrisch. Diese Schirme können auch einfach aus zwei opaken Sektoren gebildet sein, die den ganzen zwischen den Schirmen 21 vorhandenen Raum in dem Teil der Ebene abdecken, wo die Beugungsfigur der Faser nicht projiziert wird.

Der den Punkt ω vom Ende jedes Stabes trennende Abstand b muß derart sein, daß in der Aufzeichnungsebene P die Beugungsfigur D₂' und D₂" der Membran D₂ im Inneren eines Kreises begrenzt ist, dessen Mitte sich auf der Achse des optischen Systems befindet und dessen Radius kleiner als die Entfernung ist, die die Mitte C vom Ende der ersten Leuchtzone O\' der Beugungsfigur der Faser trennt.

Die Elliptizität des Fadens kann ebenfalls mittels einer anderen Vorrichtung (F i g. 9 und F i g. 9Ά) gemessen werden, bei der es sich um eine neuart ge Ausbildung der Basisvorrichtung handelt.

In diesem Fall wird das Lichtbündel 22 nach der Linse Li — bezogen auf die Lichtquelle — in zwei Teile 23 u nd 24 mittels einer Trennlamelle 25 getrennt, die aus einem halbtransparenten Spiegel besteht und einen Winkel von 45° mit der Achse des Lichtbündels 22 bildet.

Einer der Schenkel 23 des Lichtbündels wechselt seine Richtung nicht, während der andere Schenkel 24 unter einem Winkel von 90° zum Bündel 22 reflektiert wird. Zwei Spiegel 26 und 27 sind jeweils in den Bündeln 23 und 24 derart angeordnet, daß diese entsprechend den Bündeln 28 und 29 reflektiert werden, die sich an der Stelle der Faser O kreuzen, indem diese erleuchtet v/ird und untereinander einen Winkel von 90° bilden. Ein Teil jedes Bündels 30,31 wird also durch die Faser gebeugt, ein anderer Teil wird nicht gebeugt.

Ein Teil des nichtgebeugten Bündels 28, 29 und ein Teil des gebeugten Bündels 30,31 wird durch Spiegel 32, 33 aufgenommen, die nahe vom O angeordnet sind, und wird reflektiert, indem Bündel 34, 35 und 36, 37 gegen die Aufzeichnungsvorrichtung P gebildet werden.

Die Spiegel 32 und 33 sind derart angeordnet, daß nur die Hälfte der Beugungsfigur, ausgehend von der Mitte, nach Phin reflektiert wird. Die andere Hälfte wird nicht reflektiert und wird daher auch nicht aufgezeichnet. Im übrigen ist joder dieser Spiegel derart orientiert, daß der Teil der Beugungsfigur, der zurückgeworfen wird, in der Aufzeichnungsebene ^bezüglich des durch den anderen Spiegel reflektierten Teiles ausgerichtet wird und daß die Mitte jeder dieser beiden Beugungsfiguren genau zusammenfällt.

Bei P wird also eine Beugungsfigur aufgezeichnet, für die die Messung, die an dem aus dem Bündel kommenden Teil vorgenommen wird, dem scheinbaren Durchmesser der Faser entspricht, die durch Bündel geschnitten wird; und die in dem aus dem Bündel kommende Messung entspricht dem scheinbaren Durchmesser der Faser, die durch das Bündel senkrecht zum Bündel 29 geschnitten wird.

Man kann auch auf jedem der Spiegel 32, 33 die Beugungsfigur auffangen und hiervon eine Hälfte mittels eines kleinen opaken (nichtdargestellten) Schirmes halten, der beispielsweise zwischen den Spiegeln und der Vorrichtung Pangeordnet ist.

Die Vorrichtung zur Messung der Elliptizität, die in Fig.9A dargestellt ist, bedeutet eine Variante gegenüber der in F i g. 9 gezeigten Vorrichtung, beruht jedoch auf dem gleichen Prinzip.

Im Fall der Vorrichtung nach F i g. 9 bilden sich die Beugungsfiguren nicht genau in der Ebene P aus, was ihrer Klarheit abträglich ist; dies wird jedoch kompensiert, wenn man eine Linse Li mit großer Brennweite ίο verwendet und die Spiegel 32 und 33 sehr nahe an der Faser O anordnet. Dieser Vorschlag existiert nicht im Falle der Vorrichtung der F i g. 9A.

Die besondere Vorrichtung der F i g. 9 oder die der

F i g. 9A kann dem Hauptgerät nach F i g. 2 zugeordnet werden, indem das Trägerelement K nach der Linse Li gegenüber der Quelle derart abgewinkelt wird, wie in den F i g. 9 und 9A dargestellt ist.

Man kann aber auch die Anordnung in Ausrichtung beibehalten und zusätzliche Spiegel 38 und 39 verwenden, die zwischen der Linse L\ und der Trennlamelle 25 (F i g. 9B) angeordnet sind.

Man kann eine SpezialVorrichtung zur Eichung der

Beugungsfigur benutzen. Diese in Fig. 10 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem opaken Schirm 42, der

2<i eine Reihe von beispielsweise kreisförmigen oder

identischen öffnungen 43 trägt, die äquidistant und ausgerichet aufeinander sind. Dieser Schirm wird in einer Ebene senkrecht zur Achse XX' des optischen Systems derart angeordnet, daß die Ausrichtung der

öffnung in einer Richtung senkrecht zu der der Faser erfolgt.

Die Entfernung zwischen den Löchern kann beispielsweise fünf- bis zehnmal größer als der mittlere Durchmesser der zu messenden Fasern gewählt sein. Die Beugungsfigur der Anordnung der Löcher (F ig. 11) besteht aus äquidistanten Geraden, die senkrecht zur Beugungsfigur O' der Faser sind, wobei der Abstand zwischen zwei Geraden umgekehrt proportional dem zwei Löcher trennenden Abstand 1 ist.
.{o Für den Fall, daß die Faser O und der Schirm 42 in ein und dergleichen Ebene angeordnet sind, wenn der Abstand 1 zwischen den Löchern beispielsweise gleich dem Fünffachen des Faserdurchmessers cTist, zählt man fünf Räume auf jeder Leuchtzone CV, O₂' der Beugungsfigur O' der Faser O. Da der Abstand zwischen den beiden Löchern bekannt ist, leitet man somit den Durchmesser der Faser aus der Anzahl der Lichtgeraden ab, die beispielsweise zwischen der Mitte Cund der ersten Dunkelzone vorhanden ist.
Nach einer praktischen Verwirklichungsform der Erfindung photographiert man bei P die Beugungsfigur der Faser und hebt dann durch eine Translationsbewegung der Vorrichtung M die Faser O des Lichtbündels ab und bringt statt dessen einen Schirm 42 an, de gegebenenfalls durch den gleichen Träger getragen werden kann. Man photographiert die Beugungsfigur des Schirmes beispielsweise auf dem gleichen empfindlichen Träger wie die Beugungsfigur der Faser und überlagert ihn der letzteren.

Die Lichtgeraden sind um so feiner und genauer, je mehr Löcher 43 der Schirm 42 aufweist. Während des Eichvorganges ist man daran interessiert, die Membran D₂ maximal zu öffnen, um eine große Anzahl vor Löchern zu beleuchten. Beispielsweise hat eine Anzah fts von zwanzig bis dreißig zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt.

Im übrigen ist es notwendig, daß ein gewisse; Verhältnis zwischen dem mittleren Durchmesser </dei

zu messenden Faser und dem Durchmesser e jedes Loches 43 des Eichschirmes existiert. Wird der Schirm in der gleichen Ebene der Faser senkrecht zur Achse des optischen Systems angeordnet, so wird es notwendig, daß der Durchmesser c eines Loches kleiner als der s mittlere Durchmesser der Faser wird.

Die Lichtstärke der Anordnung der Lichtgeraden, die durch die Beugung der Löcher hervorgerufen wird, wird durch eine Funktion beschrieben, deren Maximum in der Mitte C ist und die auf einer Entfernung e'von der |₀ Mitte proportional zum umgekehrten Durchmesser c jenes Loches zu Null wird.

1st der Durchmesser der Faser beispielsweise zweimal größer als der Durchmesser c eines Loches, so wird diese Wägungsfunktion hinter der ersten Dunkelzone der Beugungsfigur der Faser zu Null.

Entsteht diese Annullierung dagegen an eben der Stelle der ersten Dunkelzone, so wird das Eichen schwierig, da man nicht mit Genauigkeit die Anzahl der Geraden zählen kann.

Wenn dagegen die Faser einen sehr geringen Durchmesser, beispielsweise in der Größenordnung von etlichen Mikron, aufweist, so kann es schwierig sein, Löcher mit einem geringeren Durchmesser herzustellen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, Faser und Eichschirm nicht in der gleichen Ebene anzuordnen. Der Schirm wird dann durch einen anderen Träger M' getragen, der Translationsbewegungen auf der optischen Bank /Verleiden kann.

Hat die Faser beispielsweise einen Durchmesser von 2 μ, so ordnet man sie ziemlich weit von der Linse L₃ derart an, daß ihre Beugungsfigur verkleinert wird, beispielsweise unter einem Abstand derart, daß der Abstand der Faser O von Lj 6fach größer als der der Faser an der Aufzeichnungsvorrichtung /'ist. Dagegen ordnet man den Schirm 42 ganz nahe an der Linse Lj an. In diesem Fall kann der Durchmesser der Löcher etwa gleich dreimal größer als der der Faser sein.

Selbstverständlich kann man in erheblichem Maße eine Kombination der relativen Stellungen von Faser und Schirm vornehmen, um die Eichfigur den Abmessungen der Beugungsfigur der Faser anzupassen. Die Änderungen in den Abmessungen einer Beugungsfigur folgen dem genannten linearen Gesetz.

Auch kann man einen opaken Eichschirm anstatt mit den drei Löchern mit konzentrischen transparenten Kreisen versehen, deren Radii sämtlich in einem Verhältnis 1, 2, 3 etc. stehen. Die zur Eichung dienende Beugungsfigur besteht dann aus konzentrischen Kreisen, deren Radii selbst in einem Verhältnis 1, 2, 3 etc. stehen. Das Prinzip ist das gleiche wie bei dem Löcher aufweisenden Schirm, dem Durchmesser der Löcher entspricht zur Zeit jedoch die Dicke der Kreise, und der Entfernung der Löcher entspricht die Entfernung der Kreise.

Fig. 12 zeigt eine Variante der in Fig.2 gezeigten Meßvorrichtung. Entsprechend dieser Variante verwendet man eine Zylinderlinse, um ohne irgendeine Bewegung der Faser die verschiedenen Werte des Durchmessers dieser Faser über die gesamte Länge selbst in dem Fall zu erhalten, wo diese Faser wichtige Durchmesseränderungen aufweist.

Die Vorrichtung nach F i g. 12 umfaßt:

a) eine Quelle S für kohärentes Licht.

b) Eine erste Linse Li, eine Membran D₁ und eine <>s zweite Linse Li, wobei diese Elemente analog denen der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung sind;

c) eine Membran D₁, die eine rechteckige öffnung

aufweist, deren regelbare Breite größer als der mittlere Durchmesser der zu messenden Faser ist. Die ebenfalls regelbare Länge muß wenigstens gleich der dieser Faser sein. Die Ränder der öffnungen können parallel zur Faser verlaufen.

d) Die zu messende Faser O auf ihrem Träger M.

e) Ein Vergleichskreuz bzw. eine Sehritze N, die in der Ebene der Faser O angeordnet und durch die Scheiben 4 der Vorrichtung gehalten ist.

f) Eine Zylinderlinse L₄, deren Brennweite wie die von L₃ in der Größenordnung von 30 bis 100 cm liegen kann und deren Erzeugende senkrecht zur Faser O sind.

g) Eine Kugellinse L3 identisch der der Vorrichtung nach F i g. 2.

h) Eine Aufzeichnungsvorrichtung P, die in der Brennpunktsebene der Linse Li angeordnet ist, wenn Faser durch paralleles Licht ausgeleuchtet wird.

Die.Faser O kann ebenfalls durch ein konvergentes oder / Lichtbündel ausgeleuchtet werden, unter der Bedingung, daß eine Konjugierung (im Sinne der optischen Geometrie) zwischen D\ und P in einer Richtung senkrecht zur Faser (Deinerseits und zwischen O und P in einer Richtung parallel zur Faser andererseits gegeben ist.

Die Richtung der Längung oder Streckung der Faser muß senkrecht zu den Erzeugenden der Zylinderlinse L₄ sein. Die Messung ist also in diesem Fall auf im wesentlichen geradlinige Fasern begrenzt.

Arbeitet man mit einer Ausleuchtung mittels parallelen Lichtes, so kann die Entfernung zwischen den Linsen L₄ und Li beliebig sein. Insbesondere können diese beiden Linsen nebeneinander angeordnet sein oder eine einzige Kugel-Zylinderlinse bilden.

Im Fall der Fig. 12, wo die Ausleuchtung parallel erfolgt, wird die Faser O in der Ebene Objektbrennpunktes der Linse La angeordnet. Die Aufzeichnung (oder Sichtbarmachung) erfolgt also in der Brennpunktbildebene der Linse Lj.

Um die genaue Regelung der senkrechten Lage der Linse L4 gegenüber der Faser O herbeizuführen, kann man beispielsweise auf dem Aufzeichnungsträger P die Orientierung der Erzeugenden von L₄ angeben bzw. markieren, eine Anzeige, die ein für alle Mal beim In-Gang-Setzen des Gerätes erfolgt. Hierzu entfernt man die Linse L3 und die Faser O und leuchtet die Linse L₄ mit parallelem Licht aus. Man erhält auf dem Träger P, der in der Brennpunktebene von L₄ angeordnet ist, eine Lichtgerade L₄' (Fig. 13), das Licht der durch L₄ gegebenen Quelle, wobei diese Gerade parallel zu den Erzeugenden der Linse L₄ ist. Man markiert dann diese Gerade auf dem Aufzeichnungsträger P. Das Markieren erfolgt ein einziges Mal, vor dem Beginn der Meßvorgänge.

Die Faser O muß dann in einer Richtung senkrecht zu den erzeugenden von L₄ orientiert werden. Hierzu entfernt man die Linse L₄ und ordnet in dem parallelen Lichtstrahlenbündel die Kugellinse Lj sowie die Faser O an. Man beobachtet dann auf dem die Markierung L₄' tragenden und in der Brennpunktsebene von L3 angeordneten Träger die Figur der linearen Beugung O' der Faser (F i g. 13A). Gegebenenfalls nimmt man dann eine Rotation der Faser O gegenüber der Achse des optischen Systems mittels einer SpezialVorrichtung, die weiter unten beschrieben werden wird, vor, bis diese Beugungsfigur mit der Geraden L₄' zusammenfällt. Diese Regelung ist für jede neue Faser vorzunehmen.

19 33 65i

Man ersetzt dann die Linse U in ihrer ersten Stellung, die vorher bereits rr_:arkiert war. Um die Messung der scheinbaren Durchmesser mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erhalten, ist es notwendig, daß die Faser im wesentlichen geradlinig ist Weiter nimmt man an, daß die Winkelabweichungen der Längsachse der Faser gegenüber den Erzeugenden der Zylinderlinse einige Grade nicht überschreiten. Dieser Fall ist durch die in den Fig. 13B und 14 dargestellte Beugungsfigur wiedergegeben. ι ο

Diese umfaßt eine zentrale Lichtlinie Δ, das Bild der Quelle, senkrecht zu den Erzeugenden von L·, und auf beiden Seiten dieser Linie Leuchtzonen O₁ ', Oi', die von zu Δ symmetrischen Dunkelzonen geschnitten werden, genau so wie in F i g. 6A zu sehen. Die Abweichungen zwischen der zentralen Linie Δ und der ersten Dunkelzone sind in jedem Punkt umgekehrt proportional dem scheinbaren Durchmesser der Faser im entsprechenden Punkt.

Fig. 15 zeigt die Vorrichtung, die es ermöglicht, die Neigung der Faser gegenüber der optischen Achse zu regeln.

Diese Vorrichtung T weist einen festen Träger 44 mit einem schalenförmigen Zylindersektor und einem Träger 43 auf, ebenfalls in Form eines Zylindersektors, der durch Drehung gegenüber 44 beweglich ist und auf dem die Basis 13 der Vorrichtung M befestigt wird. Eine Schraube 45 ermöglicht es, den Träger 43 und damit die Vorrichtung M um die Achse des optischen Systems zu drehen, wobei die Drehachse mit dieser zusammenfällt. Der Drehwinkel wird mittels der Graduierungen 43a markiert, die auf dem beweglichen Sektor 43 aufgetragen sind sowie mittels eines Ableseindex 46, der durch den festen Träger 44 getragen ist.

In der Draufsicht ist diese Vorrichtung in Fig. 15A dargestellt.

Der Träger der Zylinderlinse L₄ ist in Fig. 16 wiedergegeben. Dieser Träger umfaßt ein Basiselement 47 mit einem Element 47a zur Verbindung mit der optischen Bank K, einen beweglichen linsentragenden Rahmen 48, der in Nuten der Basis 47 gleitet. Eine Begrenzerschraube 49 beschränkt den Weg des Rahmens 48 in den Nuten, während eine andere Schraube 50, die mit einer Kugel, die unter der Spannung einer Feder 52 steht, es ermöglicht, den Rahmen mittels Einschnitten 53a zu blockieren, die hierin vorgesehen sind, und zwar entweder >n Arbeitsstellung (Fall der Figur) oder in versenkter Stellung 53özur Vornahme der Regelung

Um die Linse L₄ aus dem Lichtstrahlenbundel zu nehmen, kann man auch ein Gerät vorsehen, das dieser eine Drehung um eine Achse parallel zu der des optischen Systems verleiht.

In Fig 15 sieht man das Eichxreuz bzw. den Eichsehritz N, wie er im Fall einer Zylinderlinse zur Anwendung kommt Dieses Eichkreuz umfaßt zwe. identische Elemente 54, die einander gegenüber au, den Scheiben 4 der Vorrichtung M senkrecht zum Faden angeordnet sind. Ihr Abstand längs einer Achse parallel zur Streckung oder Längung des Fadens ist großer als dessen Länge. Jedes Element 54 wird durch einen opaken Schirm gebildet, welcher äquidistante Auftragungen trägt Jedes Element trägt vorzugsweise etwa zwanzig Striche beliebiger Länge. Die Elemente 54 müssen in der Objektfokusebene der Zylinderlinse im Fall eines Aufbaues entsprechend F i g. 12 sich befinden, und jeder Strich des Eichkreuzes muß parallel zur Richtung der Streckung oder Längung der Faser verlaufen. , _lL .

Ihre Dicke und ihre Entfernung bzw. ihre Abweichung sind den gleichen Forderungen wie die Löcher des Schirmes 42 nach F i g. 10 ausgesetzt.

Die Beugungsfigur N'des Eichkreuzes aufgrund der den Elementen erteilten Abweichung oder des diesbezüglichen Abstandes überlagert sich in der Ebene P der Beugungsfigur des Fadens (Fig. 14), ohne sich dieser jedoch zu überlagern. .

Für den Fall, daß eine Zylinderlinse verwendet wird, sind die Vorgänge zur Untersuchung der Elliptizität der Faser die gleichen wie vorher beschrieben. Im Falle einer Aufzeichnung der halben Beugungsfiguren kann die Verbindungslinie der beiden Hälften leicht mittels der Beugungsfigur N' des Eichkreuzes N festgestellt werden. Tatsächlich wird der zentrale Strich der Figur N' durch die Lichtlinie Δ getragen, wodurch die Lichtstärke verstärkt und eine genaue Markierung möglich wird. Dreht man den Faden um seine Achse, so ist die Eichung nur dann korrekt, wenn das Eichkreuz bzw. der Sehritz sich völlig in der Brennpunktsebene von L₄ befindet.

Hie./u 14 likitl Zeichnungen

Claims

19 33 S51 Patentansprüche:

1.,Optische Vorrichtung zum Messen des Durchmessers von Fasern oder dergleichen geringer s Dicke, wobei das Meßobjekt in einem parallelen Lichtbündel monochromatischen und kohärenten Lichtes angeordnet ist und das Beugungsbild der durch die Faser bewirkten Beugung des Lichtes durch Aufzeichnungsvorrichtung aufgenommen und _r0 ausgewertet wird, gekennzeichnet durch die Vereinigung der Merkmale:

a) eine konvergente Linse (L₃), deren Brennweite vorzugsweise zwischen 30 und 100 cm liegt und das Lichtbündel konvergent werden läßt, ι ^

b) im konvergenten Lichtbündel eine Trageinrichtung (M) für wenigstens eine zu vermessende Faser (O), mit einer Translations- und einer Rotationseinrichtung (4 bis 15) für die Faser in einer durch die zu messer. Je Faser und die Achse des optischen Systems gehenden Ebene,

c) eine Steuervorrichtung (R), die den Rotationsund Translationsbewegungen der Faser entsprechende Rotations- und Translationsbewegungen der Aufzeichnungsvorrichtung (P) zuordnet und

d) eine verstellbare Anordnung der die Meßvorrichtung bildenden Elemente auf einer geradlinigen oder abwinkelbaren optischen Bank (K).

2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationseinrichtung für die Trageeinrichtung (M) zwei im wesentlichen parallele von Zahnrädern (5, 9) angetriebenen Scheiben (4) umfaßt, wobei diese Scheiben zwei jeweils zueinander parallele Nuten (4a)aufweisen.

3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vergrößerungseinrichtung mit einer ersten Linse (Li), einer ersten Membran (D\) sehr kleiner öffnung und einer zweiten Linse (Li).

4. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder hinter der Kugellinse (L_}) eine regelbare Membran (Di) mit quadratischer oder rechteckiger öffnung angeordnet ist, deren Seiten (I₁ 2, 3) in einer zur Faser (O) unterschiedlichen Richtung orientiert sind.

5. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Faserträgerrahmen mit zwei im wesentlichen parallelen Elementen (17), an denen jeweils die Enden der Fasern befestigt sind, .so und mit wenigstens einem starren lösbaren Element (18) für die Verbindung der parallelen Elemente.

6. Optische Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens einen Filterschirm (F), bestehend aus einem Rahmen (2Ia^, an dem opake symmetrische Stäbe (21) fest angebracht sind, dij jeweils senkrecht zu den Rändern (1, 2, 3) der Membran (D₂) verlaufen und deren Achsen sich in der Mitte (ω) auf der Achse des optischen Systems schneiden.

7. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Messung der Elliptizität der Faser mit einer Trennlamelle (23), die in dem aus der Kugellinse (Li) austretenden Bündel (22) unter 45° angeordnet ist, <\s mit zwei Spiegeln (26, 27), die die aus der Trennlamelle (23) austretenden Bündel (23, 24) reflektieren und zwei Strahlen (28, 29) bilden, die sich senkrecht schneiden und die Faser (O) ausleuchten, mit zwei weiteren Spiegeln (32,33), die einen Teil der nicht durch die Faser (28. 29) gebeugten Lichtstrahlen und einen Teil der Strahlen des Lichtes reflektieren, das durch die Faser (30,31) gebeugt wurde und neue Bündel (34 bzw. 35) bilden, die sich in der Vorrichtung (P) miteinander verbinden und einen zentralen Lichtfleck sowie andere Bündel (36,37) bilden, die auf die Vorrichtung (P) jeweils das Beugungsbild einer Faserhälfte zu beiden Seiten des zentralen Fleckes projizieren.

8. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Eichkreuz oder einen Eichsehritz mit einem opaken Schirm (42), der transparente gleiche äquidistante und ausgerichtete öffnungen (43) aufweist und in einer Ebene senkrecht zur Achse (XX') des optischen Systems angeordnet ist, wobei öffnungen (43) in einer Richtung senkrecht zu den Fasern ausgerichtet sind.

9. Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (43) kreisförmig ausgebildet sind.

10. Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (42) konzentrische transparente Kreise aufweist, deren Radien in einem Verhältnis von 1,2, J... stehen.

1!. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zylinderlinse (La), deren Brennweite vorzugsweise zwischen 30 und 100 cm liegt und deren Erzeugende senkrecht zur Faser (O) in Zuordnung zu einer Membran (D₃) mit einer rechteckigen regelbaren öffnung verlaufen, deren Breite größer als der Durchmesser (d) der Faser (O) und deren Länge wenigstens gleich der dieser Faser ist.

12. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine weitere Trageeinrichtung (T) zur Regelung der Neigung der Vorrichtung (M) gegenüber der Achse (XX') des optischen Systems und in einer hierzu senkrechten Ebene, wobei die Trageeinrichtung (T) ein festes Element (44) mit einer Zylindersektorschale aufweist; durch ein bewegliches Element (43) in Form eines Zylindersektors; Befestigungseinrichtungen der Basis (13) der Vorrichtung (M) an diesem beweglichen Element: Mittel (45) zur Drehbewegung des beweglichen Elementes (43) gegenüber dem festen Element (44) und Ableseeinrichtungen (43a, 46) zur Relativverschiebung dieser beiden Elemente (43; 44).

13. Optische Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Trageeinrichtung für die Zylinderlinse (L) mit einem Basiselement (47), das mit einem Elemente (47a^ zur Verbindung mit der optischen Bank (K), Nuten, einer Begrenzungsschraube (49), und einer Feder (50) und einer Kugel (51) zugeordneten Blockierungsschraube (52) ausgestattet ist, und durch einen beweglichen Linsenträgerrahmen (48), dessen Außenbreite der Entfernung zwischen den Nuten angepaßt ist und Blockierungseinschnitte (53a, 536,) in verschiedenen Stellungen aufweist.

14. Optische Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Eichkreuz oder durch einen Eichsehritz (N)m'ü zwei beweglichen einander gegenüber auf den Scheiben (4) der Vorrichtung (M) befestigten Elementen (54), die in der Ebene der Faser (O) angeordnet sind, wobei jedes Element

durch einen opaken Schirm gebildet ist und transparente äquidistante Striche aufweist, deren Dicke kleiner als der Durchmesser (d)der Faser (O) ist.

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zum Messen des Durchmessers von Fasern oder dergleichen geringer Dicke, wobei das Meßobjekt in einem parallelen Lichtbündel monochromatischen und kohärenten Lichtes angeordnet ist und das Beugungsbild der durch die Faser bewirkten Beugung des Lichtes durch Aufzeichnungsvorrichtung aufgenommen und ausgewertet wird (französische Patentschrift 15 06 288). Zur Messung von unrunden bzw. elliptischen Fasern sind nach dieser französischen Patentschrift bis auf die Ausleuchtung durch zwei orthogonale Lxhtbündel und Drehung um die eigene Achse keine brauchbaren Lösungen vorgesehen.

Andere zerstörungsfreie Meßmethoden basieren auf der Messung der Entfernung zwischen den Fransen des unendlichen Beugungsbildes einer durch paralleles Licht ausgeleuchteten Faser. Die Entfernung zwischen dem Zentrum des Beugungsbildes und der ersten Dunkelzone wird durch die bekannte Beziehung beschrieben: ~,

wobei f die Brennweite der verwendeten Linse, λ die Wellenlänge des Lichtes und d der Durchmesser der Faser ist. Haben die Fasern unterschiedlichen Durchmesser, so kann die gleiche Linse aber nicht für sämtliche Messungen dienen.

Demgegenüber soll eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, welche genaue Messungen von Fasern geringen Durchmessers auf industrieller Ebene ermöglicht, wobei die Vorrichtung möglichst ohne Auswechslung der Linse die Abmessungen des Beugungsbildes den Meßnotwendigkeiten anpaßt.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch die Vereinigung der folgenden Merkmale:

a) eine konvergente Linse, deren Brennweite vorzugsweise zwischen 30 und 100 cm liegt und das Lichtbündel konvergent werden läßt,

b) im konvergenten Lichtbündel eine Trageinrichtung für wenigstens eine zu vermessende Faser, mit einer Rotations- und einer Translationseinrichtung für die Faser in einer durch die zu messende Faser und die Achse des optischen Systems gehenden Ebene,

c) eine Steuervorrichtung, die den Rotations- und Translationsbewegungen der Faser entsprechende Rotations- und Translationsbewegungen der Aufzeichnungsvorrichtung zuordnet und

d) eine verstellbare Anordnung der die Meßvorrichtung bildenden Elemente auf einer geradlinigen oder abwinkelbaren optischen Bank.

Die Verwendung eines konvergenten Lichtbündels ermöglicht es, die Dimensionen des Beugungsbildes schnell an die Aufzeichnungsvorrichtung anzupassen, da die Dimensionen dieses Bildes von der Lage, welche dieser Faser im Bündel einnimmt, abhängen. Das Ausleuchten durch ein konvergentes Lichtbündel ermöglicht Ausleuchtung der Faser über eine sehr kurze Länge, so daß eine Überlagerung der Beugungsbilder vermieden wird.

Die Verwendung einer Trageeinrichtung für die Fasern, durch die die Faser um sich selbst gedreht werden oder in zwei orthogonalen Richtungen translatorisch bewegt werden kann, ermöglicht es, die Lage des Beugungsbildes bezüglich eines geeichten Bezugsbildes vorzunehmen. Es wird möglich, die Konstanz des Durchmessers über eine gewisse Länge zu überprüfen s und die Änderungen des Durchmessers der Faser oder ihre EHiptizität 2u studieren.

Durch die Verwendung Aufzeichnungsvorrichtung in Zuordnung zur Bewegung der Fasertrageeinrichtung wird es möglich, auf einem Schirm das Beugungsbild ίο einer Faser ohne dauernde Stellvorgänge beizubehalten.

Das Vorhandensein einer optischen Bank erlaubt es, auf der optischen Achse verschiedene zusammenhängende Elemente anzuordnen und sie bezüglich einander zu verschieben.

Sind die bekanntgewordenen Einrichtungen mehr für das Labor geeignet, so bietet sich die Vorrichtung nach der Erfindung für Messungen im industriellen Maßstab an.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden:

F i g. 1 stellt schematisch den unregelmäßigen Querschnitt einer Faser vom scheinbaren Durchmesser c/dar; 2.S Fig.2 zeigt (hier schematisch) eine Gesamtanordnung der optischen Vorrichtung nach der Erfindung;

F i g. 3 gibt das Schema einer Membran mit quadratischer oder polygonaler Öffnung wieder;

Fig.4 zeigt die Brechungsfigur (Beugungsbild) der Membran nach F i g. 3, die der einer Faser überlagert ist;

F i g. 5 zeigt einen Schnitt durch die Rotations- und Translationsvorrichtung der Faser in einer durch die zu messende Faser und die Achse der optischen Vorrichtung gehenden Ebene;
F i g. 5A gibt eine Aufsicht auf das Gerät nach F i g. 5;

F i g. 5B zeigt eine Stirnansicht eines Faserträgerrahmens;

F i g. 5C gibt einen Längsschnitt durch eben diesen Faserträgerrahmen;
F i g. 6 ist eine Reproduktion der F i g. 5;

Fig.6A gibt eine Beugungsfigur wieder, die man

erhält, indem man eine Drehung der Faser um ihre Längsachse gleichzeitig mit einer Translation der

Aufzeichnungsvorrichtung P in einer Richtung parallel zur Längsachse der Faser vornimmt;

F i g. 7 ist eine Reproduktion der F i g. 4;

F i g. 7A zeigt eine Beugungsfigur, die man erhält, indem man eine Drehung der Faser um ihre Längsachse gleichzeitig mit einer Drehung Vorrichtung P um die Achse des optischen Systems vornimmt;

F i g. 8 zeigt einen Filterschirm;

Fig.9 zeigt ein besonderes Gerät zur Messung der Elliptizität der Faser;

Fig.9A zeigt eine Variante der Vorrichtung nach F ig. 9;

Fig.9B gibt das Schema einer Variante der Vorrichtungen nach den F1 g. 9 und 9A wieder;

Fig. 10 zeigt einen Schirm, der zur Eichung der Beugungsfiguren verwendet wird;

Fig. 11 zeigt die Beugungsfigur des in Fig. 10 wiedergegebenen Schirmes;

Fig. 12 zeigt eine Variante der in Fig. 2 gezeigten Meßvorrichtung;

Fig. 13 zeigt schematisch die Ausleuchtung mit fts parallelem Licht einer Zylinderlinse und das in der Brennpunktsebene erhaltene Bild;

Fig. 13A zeigt schematisch die Ausleuchtung mit parallelem Licht einer Faser, die einer Kugellinse