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Vorrichtung zur Beleuchtung der gekrümmten spiegelnden Oberfläche
eines Objektes Die Lösung der Aufgabe, die spiegelnde Oberfläche eines Objektes
optisch abzubilden, sei es, um diese Oberfläche selbst zu untersuchen oder auf ihr
angebrachte Marken, Teilungen o. dgl. zu beobachten, bereitet wegen der Spiegelwirkung
der abzubildenden Fläche oft Schwierigkeiten. Ist die abzubildende Oberfläche eine
ebene Fläche, die wenigstens angenähert rechtwinklig auf der optischen Achse des
abbildenden optischen Systems steht, dann ist in vielen Fällen die Abbildung nur
möglich, indem man die Fläche mittels einer Vorrichtung beleuchtet, die mit einem
spiegelnden Element versehen ist, welches ein optisch gerichtetes, achsensymmetrisches
Lichtbündel in der Richtung der Abbildungsstrahlen auf die Fläche wirft. Das spiegelnde
Element der Vorrichtung, die ähnlich wie die aus der Mikroskopie bekannten Vertikalilluminatoren
wirkt, kann entweder ein lichtdurchlässiger Spiegel sein, der den gesamten Querschnitt
des Abbildungsstrahlenbündels bedeckt, oder ein lichtundurchlässiger Spiegel, der
nur den Abbildungsstrahlen eines Teiles des Querschnitts den Durchgang verwehrt.
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Diese bekannte Vorrichtung zur Beleuchtung versagt jedoch im allgemeinen,
wenn die zu beleuchtende spiegelnde Fläche nicht eben, sondern gekrümmt ist, weil
die auf die gekrümmte Fläche einfallenden Beleuchtungsstrahlen zum Teil unter Neigungswinkeln
zur optischen Achse des abbildenden Systems abgelenkt werden, die zu groß sind,
um noch vom abbildenden System erfaßt zu werden. Ein solcher Fall, der praktisch
häufig vorkommt, liegt beispielsweise dann vor, wenn eine auf einem zylindrischen
Metallstab mit blanker, z. B. _ polierter Oberfläche in der Form einer Schraubenlinie
aufgetragene Teilung abgebildet werden soll. Verwendet man nämlich hierbei die bekannte
Beleuchtungsvorrichtung, dann wird dem abbildenden
System lediglich
ein schmaler Längsstreifen des Objektes beleuchtet dargeboten, während der übrige
Teil des Objektes dunkel erscheint.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Oberfläche des Objektes
selbst als Teil des optischen Systems der Beleuchtungsvorrichtung aufzufassen und
die Wirkung dieser Oberfläche durch wenigstens ein zusätzliches, in den Gang der
gerichteten Beleuchtungsstrahlen geschaltetes optisches Glied so zu beeinflussen,
daß die unerwünschte Wirkung der Objektfläche aufgehoben wird. Die Verwirklichung
dieses Gedankens beseitigt die vorhandenen Schwierigkeiten. Sie ist möglich mittels
einer mit einem spiegelnden Element zur Ablenkung eines optisch gerichteten, achsensymmetrischen
Lichtbündels in die Richtung der Abbildungsstrahlen ausgestatteten Vorrichtung zur
Beleuchtung der gekrümmten spiegelnden Oberfläche eines Objektes, indem man erfindungsgemäß
in Richtung des einfallenden Lichtes gesehen vor das spiegelnde Element ein zusätzliches
optisches System in den Beleuchtungsstrahlengang schaltet, welches das Beleuchtungsstrahlenbündel
so beeinflußt, daß in zwei zueinander rechtwinkligen Ebenen mit Hilfe des abzubildenden
spiegelnden Objektes .ein Bild der Austrittspupille des Beleuchtungssystems in der
Ebene der Eintrittspupille des abbildenden optischen Systems erzeugt wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Abb. i zeigt das ersteBeispiel, Abb. 2 das zweite Beispiel in -Mittelschnitten im
Aufriß. In Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie A-A der Abb.2, in Abb. .I ein Schnitt
nach der Linie B-13 der Abb. 2 wiedergegeben. Der Verlauf der Beleuchtungsstrahlen
ist in den Abbildungen angedeutet.
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Bei beiden Beispielen ist von einer bekannten Beleuchtungsvorrichtung
Gebrauch gemacht, die aus einer als Lichtquelle dienenden Glühlampe a, einem zweilinsigen
Lampenkondensor b zur Erzeugung eines optisch gerichteten, achsens_vtntnetrischen
Lichtbündels und einem schräg in den Abbildungsstrahlengang gestellten Planspiegel
c besteht. Dieser Spiegel c ist mit einer lichtdurchlässigen Re-.flexionsschicht
versehen, welche bewirkt, daß ein Teil der auffallenden Strahlen in die Richtung
der optischen Achse des abbildenden Systems abgelenkt und auf das zu untersuchende
Objekt geworfen wird.
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Das Objekt d des ersten Ausführungsbeispiels (Abb. i) hat eine erhabene
spiegelnde Oberfläche c von kugelförmiger Gestalt. Diese Oberfläche ist mit Hilfe
eines optischen Systems f abzubilden, wobei der Abbildungsstrahlengang durch eine
Blende g begrenzt wird, deren Ebene mit der hinteren Brennebene des Systems f zusammenfällt.
Das Bild der Blende g, vom Objekt d aus gesehen, wirkt als Eintrittspupille des
Systems f und erscheint so, als ob sie in unendlicher Entfernung vom System f läge.
Ebenso scheint der Leuchtfaden der Lichtquelle a, der durch den Lampenkondensor
b in großer Entfernung abgebildet wird, für einen hinter dem Lampenkondensor b befindlichen
Beobachter in unendlich großer Entfernung zu liegen. Der Beleuchtungsstrahlengang
wird durch die Ausdehnung dieses Leuchtfadens begrenzt, dessen Bild demnach die
Stelle der Austrittspupille des Lampenkondensors b vertritt. Zwischen dem Lampenkondensor
b und dem Spiegel c ist eine Sammellinse h in den Gang der Beleuchtungsstrahlen
geschaltet. Die Brennweite dieser Linse h ist so gewählt, daß die zerstreuende Wirkung
der spiegelnden Oberfläche e kompensiert wird, d. h. daß die als parallelstrahliges
Lichtbündel die Linse h treffenden Lichtstrahlen einer solchen Sammelwirkung unterworfen
sind, daß sie nach ihrer Reflexion an den Spiegeln c und e den Spiegel c als parallelstrahliges
Bündel wiederum treffen. Sie durchsetzen zum Teil diesen Spiegel c und fallen auf
das abbildende System f, welches sie in der Ebene der Blende g zu einem Bilde des
Leuchtfadens der Lichtquelle a vereinigt.
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Das abbildende System f des zweiten Ausführungsbeispiels (Abb.2) ist
im Gegensatz zu dem des ersten Beispiels nicht mit einer Blende g ausgestattet.
Demzufolge wirkt die freie Öffnung des Systems f als Eintrittspupille. Als Objekt
ist ein Körper i zugrunde gelegt, dessen hohle, zylindrische Oberfläche k hochglanzpoliert
und vom System f abzubilden ist. Die Zylinderachse dieser Hohlfläche k steht in
Abb.2 senkrecht auf der Zeichenebene. In dieser Ebene übt sie deshalb eine sammelnde
Wirkung auf die einfallenden Beleuchtungsstrahlen aus. Diese sammelnde Wirkung wird
durch eine vor den Spiegel c in den Beleuchtungsstrahlengang geschaltete zylindrische
Sammellinse l in nachstehend noch angegebener Weise kompensiert, deren Zylinderachse
der Fläche k parallel ist. In den die beiden Zylinderachsen enthaltenden Schnittebenen,
denen die Ahb. 3 und q. zugehören, wirkt sowohl die Linse l als auch die Oberfläche
k weder sammelnd noch zerstreuend, d. h. die Zylinderlinse l entspricht einer planparallelen
Platte und die Oberfläche k einem ebenen Spiegel.
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Als Austrittspupille des Beleuchtungssystems dieses Beispiels wirkt
wiederum das Bild des Glühfadens der Lichtquelle a. Der Abstand des Lampenkondensors
b von der Lichtquelle a ist .so zu wählen, daß dieser
Glühfaden
durch die in den Ebenen der Abb.3 und 4 liegenden Beleuchtungsstrahlenbüschel in
der Eintrittspupille des abbildenden Systems f, d. h. ungefähr auf deren dem einfallenden
Lichte zugekehrten Oberfläche, abgebildet wird. Dabei werden die Lichtstrahlen zum
Teil am Spiegel c abgelenkt und der Oberfläche k zugeführt, welche sie in der Richtung
der optischen Achse des Systems f auf den Spiegel c reflektiert, den sie zum Teil
durchsetzen. In dem der Abb.z entsprechenden Schnitt, der rechtwinklig zu den Zylinderachsen
geführt ist, übt die Linse l eine sammelnde Wirkung auf das Beleuchtungsstrahlenbündel
aus. Das hat zur Folge, daß nach der Ablenkung durch den Spiegel c ein Bild des
Glühfadens in einer Ebenem -entsteht, welches von der Oberfläche k wiederum, und
zwar gleichfalls ungefähr auf der dem einfallenden Lichte zugekehrten Oberfläche
des Systems f, abgebildet wird.