DE839869C

DE839869C - Device for fine adjustment of the focus in optical devices with a broken observation beam path

Info

Publication number: DE839869C
Application number: DEA1218A
Authority: DE
Inventors: Kurt Steglich
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1950-04-07
Filing date: 1950-04-07
Publication date: 1952-05-26

Description

Vorrichtung zum Feineinstellen der Bildschärfe bei optischen Einrichtungen mit gebrochenem Beobachtnngsstrahlengang Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feineinstellen der Bildschärfe l>ei optischen Einrichtungen mit gebrochenem Beobachtungsstrahlengang, bei denen das optische UTmlenkelement (z. 13. Spiegel, Prisma, Prismenwürfel u. dgl.) im Aperturkegel des Objektivs angeordnet ist. Insbesondere hezieht sich die Erfindung hierbei auf mit gebrochenem Strahlengang ausgel>ildete Mikrointerferenzgeräte für die Untersuchung von feinsthearl>eiteten Oberflächen, vorzugsweise von Bohrungswänden. Bei diesen Geräten ist der im wesentlichen in Richtung der Bohrung verlaufende Beobachtungsstrahlengang in Objektivnähe, z. 13. mittels eines Prismenwürfels, um 90° geknickt. um die Bohrungswandung heohachten zu können. Über den teildurchlässig ausgebildeten Prismewürfel wird rd gleichzeitig von der anderen Seite her das virtuelle Bild einer neben dem Prismenwürfel angeordneten Vergleichsfläche in der Prüflingsfläche erzeugt, während zumeist von der dritten Seite her der Beleuchtungsstrahlengang zugeführt wird.Device for fine adjustment of the image sharpness in optical devices with a broken observation beam path The invention relates to a device for fine adjustment of the image sharpness l> ei optical devices with broken Observation beam path in which the optical deflecting element (e.g. 13th mirror, Prism, prism cube, etc.) is arranged in the aperture cone of the objective. In particular The invention applies here to those designed with a refracted beam path Microinterference devices for the investigation of finest pearl> ured surfaces, preferably from bore walls. In these devices, that is essentially in the direction of the bore extending observation beam path close to the lens, z. 13. by means of of a prism cube, bent by 90 °. in order to be able to raise the bore wall. About the partially transparent prism cube is about the same time from the the other side is the virtual image of a prism cube arranged next to it Comparison area generated in the test object area, while mostly from the third Side of the illumination beam path is fed.

Gemäß der Erfindung erfolgt bei diesen Geräten die Feinscharfeinstellung auf die Prüflingsfläche in einfachster Weise dadurch, daß das im Aperturkegel des Objektivs angeordnete optische Umlenkmittel in Wichtung der Objektivachse parallel zu sich selbst verschoben wird. Hierdurch ergibt sich gegenüber anderen Fokussierungsmitteln der Vorteil, daß der gesamte Mikroskoptubus zusammen mit dem zumeist schrägen Einblickteil seine Lage unverändert beil>ehalten kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßien Fokussierungsart ist darin zu erblicken, daß bei der Verschiebung des teildurchlässigen Umlenkelementes der Abstand zwischen Vergleichsfläche und teildurcblässiger Fläche sich in dem gleichen Maße ändert wie der Abstand zwlschen der Schärfenebene (Prüflingsfläche) und der teildurchlässigen Fläche; mit anderen Worten: Bei der erfindungsgemäßen Fokussierung ist keinerlei Nachstellung der Vergleichsfläche erforderlich. According to the invention, the fine focus adjustment takes place in these devices on the test object surface in the simplest way in that the aperture cone of the Objectively arranged optical deflection means in weighting of the objective axis parallel is shifted to itself. This results in comparison to other focusing means the advantage that the entire microscope tube together with the mostly inclined viewing part can keep its position unchanged. Another major benefit of the The type of focusing according to the invention is closed therein behold that during the displacement of the partially permeable deflecting element, the distance between The comparison area and the partial diameter area change to the same extent as the distance between the focal plane (test object surface) and the partially transparent one Area; in other words: there is no focusing in accordance with the invention Adjustment of the comparison area required.

Die Zeichnung veranschaulicht in den Abb. I und 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung. The drawing illustrates an exemplary embodiment in FIGS of the invention in a schematic representation.

Abb. I zeigt das Optikschema eines Mikrointerferenzgerätes für die Untersuchung von feinstbearbeiteten Bohrungswänden. Mit I ist der Objektivteil, mit 2 der Okularteil des Gerätes bezeichnet. Der Spiegel 3 gestattet einen schrägen Einblick in das Gerät. Sowohl der Beobachtungs- als auch der Beleuchtungsstrahlengang des Gerätes verlaufen im wesentlichen lotrecht. Um die in derselben Richtung verlaufende Prüflingsfläche 4 beobachten zu können, ist der Beobachtungsstrahlengang hinter dem Mikroobjektivteil I mittels eines Prismenwürfels 5 um go0 abgelenkt. Der Prismenwürfel liegt somit im Aperturkegel des Mikroobjektivs. Fig. I shows the optical scheme of a micro-interference device for the Investigation of finely machined bore walls. With I is the lens part, with 2 denotes the eyepiece part of the device. The mirror 3 allows an oblique Insight into the device. Both the observation and the illumination beam path of the device are essentially perpendicular. To the one running in the same direction To be able to observe the test object surface 4, the observation beam path is behind the micro-objective part I is deflected by go0 by means of a prism cube 5. The prism cube thus lies in the aperture cone of the micro objective.

Über die teildurchlässige Berührungsfläche 6 des Prismenwürfels 5 erfolgt gleichzeitig die Zuführung des Beleuchtungsstrahlenganges. Letzterer umfaßt im wesentlichen die spektrale Lichtquelle 7, einen Kondensor 8 und das Objektiv 9. Auch der Beleuchtungsstrahlengang verläuft, wie gesagt, im wesentlichen lotrecht, d. h. parallel zum Beobachtungsstrahlengang. In Höhe des Prismenwürfels 5 ist er ebenfalls um go0 mittels eines Prismas IO geknickt, welches mit dem Prismenwürfel 5 zu einem Stück vereinigt ist. Mit II ist die unterhalb des Prismas angeordnete Vergleichsfläche bezeichnet, von der ein virtuelles Bild über die teildurchlässige Fläche 6 am Ort der Prüflingsebene4 erzeugt wird. Zur Feineinstellung der Bildschärfe wird erfindungsgemäß das Prismensystem 5, IO in der Pfeilrichtung I2, d. h. in Richtung der Objektivachse I3, parallel zu sich selbst verschoben. In der Abb. 2 sind die hierbei auftretenden Verhältnisse etwas deutlicher wiedergegeben, wobei gleiche Teile mit gleichen Zahlen bezeichnet sind. Mit 4 ist wieder die Prüflingsfläche, z. B. die Innenwandung eines Zylinders 14, bezeichnet, auf welche das Mikroobjektiv I scharf einzustellen ist. Zu diesem Zweck ist der den Beobachtungsstrahlengang I3 um go0 knickende, im Aperturkegel des Mikroobjektivs liegende Prismenwürfel mit seiner teildurchlässigen Spiegelfläche 6 in Richtung der Objektivachse I3 parallel zu sich selbst verschiebbar angeordnet. Liegt in stark ausgezogener Stellung des Prismenwürfels 5 die Schärfenebene bei A, d. h. hinter der eigentlichen Prüflingsebene, so wird durch Verschieben des Prüflings um den Betrag b nach unten in die gestrichelt gezeichnete Lage die Schärfenebene von A um den Betrag a nach B, d. h. in die Prüflingsebene verlegt. Da a = b ist, wird gleichzeitig erreicht, daß bei dieser Fokussierung, d. h. bei der jeweils durchgeführten Verlagerung des Prismenwürfels, der Abstand zwischen dier Vergleichsfläche und der Spiegelfläche 6 des Prismenwürfels sich stets im gleichen Maße ändert wie der Abstand dieser Spiegelfläche von der Schärfenebene.Via the partially transparent contact surface 6 of the prism cube 5 the illumination beam path is fed in at the same time. The latter includes essentially the spectral light source 7, a condenser 8 and the objective 9. As already mentioned, the illumination beam path also runs essentially perpendicularly, d. H. parallel to the observation beam path. He is at the height of the prism cube 5 also bent by go0 by means of a prism IO, which is connected to the prism cube 5 is combined into one piece. With II is arranged below the prism Reference area denotes from which a virtual image over the partially transparent Area 6 is generated at the location of the test specimen level 4. For fine adjustment of the image sharpness according to the invention, the prism system 5, IO in the arrow direction I2, d. H. in the direction the objective axis I3, shifted parallel to itself. In Fig. 2 are the here occurring conditions are reproduced somewhat more clearly, with the same Parts are denoted by the same numbers. With 4 is the test object area again, z. B. the inner wall of a cylinder 14, referred to, on which the micro lens I is focused. For this purpose it is the observation beam path I3 prism cubes kinking by go0 and lying in the aperture cone of the micro objective its partially transparent mirror surface 6 parallel in the direction of the objective axis I3 arranged to be displaceable to itself. Lies in the strongly extended position of the Prism cube 5 the plane of focus at A, d. H. behind the actual test item level, so by moving the test item by the amount b downwards into the dashed line Drawn position the plane of focus from A by the amount a to B, d. H. in the test item level relocated. Since a = b, it is achieved at the same time that with this focusing, d. H. for the respective displacement of the prism cube, the distance between the comparison surface and the mirror surface 6 of the prism cube is always changes to the same extent as the distance between this mirror surface and the plane of focus.

Mit 15 ist eine am Objektivtubus befestigte, sich gegen die Prüflingsfläche 4 legende Anlageleiste bezeichnet, welche von vornherein eine Roheinstellung der Bildschärfe gewährleistet. Die Feineinstellung der Bildschärfe erfolgt wie oben beschrieben. Die hierbei gleichzeitig auftretende Höhenverlagerung des Gesichtsfeldes am Prüfling ist geringfügig und stört bei den Untersuchungen überhaupt nicht, da für die Messungen ja stets erst das fokussierte Gesichtsfeld maßgebend ist. Sie kann überdies grundsätzlich bei der gewählten Tiefeneinstellung des Mikroskopausblicks von vornherein herücksichtigt werden.At 15 is attached to the lens barrel, against the test specimen surface 4 legend system bar denotes, which from the outset a raw setting of the Image sharpness guaranteed. The fine adjustment of the image sharpness is carried out as above described. The shift in height of the field of view that occurs at the same time on the test item is insignificant and does not interfere with the examinations at all, there the focused field of view is always decisive for the measurements. she can also in principle with the selected depth setting of the microscope view must be taken into account from the outset.

Es sei noch einmal darauf verwiesen, daß der Erfindungsgedanke natürlich nicht auf die Anwendung bei Interferenz-Mikroskopen beschränkt ist. Er kann sinngemäß z. B. auch bei gebrochenen technischen Innensehrohren für die unmittelbare mikroskopische Betrachtung der Innenwandung von Prüflingen Anwendung finden sowie grundsätzlich vor allem bei solchen optischen Einrichtungen der eingangs bezeichneten Art, bei denen die im Aperturkegel liegende spiegelnde Umlenkfläche teildurchlässig ist und über diese Fläche gleichzeitig ein zweiter Strahlengang zugeführt wird, um beispielsweise zusammen mit dem eigentlichen Beobachtungsgegenstand gleichzeitig eine Marke, Blende, Vergleichsfläche od. dgl. stets scharf sehen zu können. It should be pointed out once again that the idea of the invention is natural is not limited to use in interference microscopes. He can analogously z. B. also with broken technical inner tubes for the immediate microscopic Consideration of the inner wall of test objects apply as well as in principle especially in such optical devices of the type mentioned at the beginning to which the reflective deflecting surface located in the aperture cone is partially transparent and A second beam path is simultaneously fed via this area, for example to together with the actual object of observation at the same time a mark, aperture, To be able to see comparison surface or the like always sharply.

PATENTANSPR0CHE I. Vorrichtung zum Feineinstellen der Bildschärfe bei optischen Einrichtungen mit gebrochenem Beobachtungsstrahlengang, bei denen das optische Umlenkelement im Aperturkegel des Objektivs angeordnet ist, insbesondere bei Mikrointerferenzgeräten für die Untersuchung von feinstbearbeiteten Oberflächen, vorzugswèìse von Bohrungswänden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Scharfeinstellung auf die Prüflingsoberfläche das im Aperturkegel des Mikroobjektivs angeordnete optische Umlenkelement (6) in Richtung der Objektivachse parallel zu sich selbst verschiebbar angeordnet ist. PATENT CLAIMS I. Apparatus for fine adjustment of image sharpness in the case of optical devices with a broken observation beam path, in which the optical deflecting element is arranged in the aperture cone of the objective, in particular with micro-interference devices for the examination of finely machined surfaces, vorzugswèìse of bore walls, characterized in that for focusing on the surface of the test object the optical arranged in the aperture cone of the micro-objective Deflection element (6) displaceable parallel to itself in the direction of the objective axis is arranged.

Claims

2. Apparatus according to claim I, characterized by the use a partially transparent optical deflecting element (6).

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized by the application in the case of micro-interference devices in which the 'partially permeable deflection surface (6) at the same time the virtual image of a comparison surface arranged next to it (11) generated in the test object surface and, if necessary, the illumination beam path is fed through the partially permeable surface (6).