DE911335C - Interferenzgeraet - Google Patents

Interferenzgeraet

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Publication number
DE911335C
DE911335C DEA108A DEA0000108A DE911335C DE 911335 C DE911335 C DE 911335C DE A108 A DEA108 A DE A108A DE A0000108 A DEA0000108 A DE A0000108A DE 911335 C DE911335 C DE 911335C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
interference device
splitting
test object
comparison
lens
Prior art date
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Expired
Application number
DEA108A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Gerhard Koenig
Dr Rudolph Landwehr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Askania Werke AG
Original Assignee
Askania Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Askania Werke AG filed Critical Askania Werke AG
Priority to DEA108A priority Critical patent/DE911335C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE911335C publication Critical patent/DE911335C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

  • Interferenzgerät Zusatz zum Patent 901113 Gegenstand des Patents 901 113 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Traganteils von feinstbearbeiteten zylindrischen Wellen mit Hilfe eines Interferenzgerätes. Letzteres ist für die Durchführung des Meßverfahrens mit einer vorzugsweise ebenen Vergleichsfläche versehen, deren Abmessungen dem Prüfling entsprechend groß gewählt sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Prüfling, dieseVergleichsfläche und eine strahlenteilende Fläche, mittels derer von der Vergleichsfläche am Ort des Prüflings ein virtuelles Bild erzeugt wird, gemeinsam relativ zum Beobachtungsmikroskop verschoben werden können.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß ein derart ausgebildetes Interferenzgerät nicht nur für die interferentielle Bestimmung des Traganteils von feinstbearbeiteten zylindrischen Wellen geeignet ist. Es kann vielmehr gemäß der Erfindung ganz allgemein mit Erfolg dann eingesetzt werden, wenn man nicht nur die mikrogeometrische, sondern gleichzeitig auch die makrogeometrische Form von reflektierenden Oberflächen irgendwelcher Prüflinge, wie Wellen, Lagerschalen usw., untersuchen möchte.
  • Die interferometrische Untersuchung von fein&tbearbeiteten reflektierenden Metalloberflächen mit Hilfe mikroskopisch heobachteter Interferenzen gleicher Dicke ist grundsätzlich bekannt. Die für diese Zwecke bisher entwickelten Geräte gestatten jedoch bisher keine gleichzeitige Untersuchung der mikro- und der makrogeometrischen Form, da sich die Prüfung der Prüflingsoberfläche hierbei ledig- lich auf den sehr kleinen Bereich erstreckt, der durch das Gesichtsfeld des benutzten Mikroskops gegeben ist. Diese Isnstrumente dienen somit nur zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit (mikrogeometrische Form) und'lassen keine Aussagen über die makrogeometrische Oberflächenform des Prüflings zu. Zur interferometrischen Untersuchung von sphärischen optischen Flächen sind andererseits Anordnungen bekanntgeworden, bei denen größere Teile der Prüflingsoberflächen dadurch erfaßt werden, daß der Prüfling zusammen mit einer sphärischen Vergleichsfläche unter der Beobachtungseinrichtung hinwegbewegt wird. Diese Geräte dienen der Bestimmung der Radien sphärischer Flächen, also der Untersuchung der makrogeometrischen Form von spiegelnden Flächen. Da bei solchen Messungen die Untersuchung der Feinstruktur der sphärischen Flächen keine Rolle spielt, sind diese Geräte auch nicht auf derartige Untersuchungen abgestellt. Sie sind auch nicht ohne weiteres für die eingangs erwähnten Zwecke einsetzbar, denn einmal ist es bei der Prüfung von Wellen, Lagerschalen usw. für industrielle Zwecke zeitraubend, für jeden Prüfling eine entsprechende Vergleichsfläche herzustellen. Andererseits ist mit dem optischen Aufbau dieser Geräte nicht die größtmögliche Schärfe der Interferenzstreifen gleicher Dicke zu erzielen, wie sie für eine einwandfreie Prüfung der mikrogeometrischen Oberflächenstruktur des Prüflings unerläßlich ist.
  • Die Zeichnung veranschaulicht in den Abb. I bis 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung. Mit dem in Abb. I dargestellten Interferenzgerät soll gleichzeitig die mikro- und makrogeometrische Form einer feinstbearbeiteten Welle 5 untersucht werden.
  • Mit I ist die Grundplatte eines Mikrointerferenzgerätes bezeichnet, auf der mittels einer Schlittenführung 2 ein Tisch 3 unter einem Beobachtungsmikroskop 4 entlang bewegt -werden kann. Der Tisch 3 nimmt die zu untersuchende zylindrische Welle 5 auf. Ein Ansatz 6 des Tisches trägt einen Prismensatz 7, 9 (vgl. auch Abb, 2), welcher das Licht einer monochromatischen Lichtquelle 8 auf die Oberfläche der Welle und das dort reflektierte Licht in das Beobachtungsmikroskop leitet. Der Prismensatz 7, 9 besitzt aus diesem Grunde eine halbdurchlässige Spiegelflächeg', ürber'-welche eine durch den Kondensor I6 ausgeleuchtete Blende 17 durch das Linsenpaar I8 in der Prüflingsebene als Gesichtsfeldblende abgebildet wird. Durch eine in der vorderen Brennebene der zweiten Linse dieses Linsenpaares I8 befindliche Irisblende 19 ist die Konvergenz des auf den Prüfling fallenden Lichtbündels regulierbar. Die halbdurchlässige Fläche g' bewirkt aber auch, daß ein von der Lichtquelle ausgehende Strahlenbüschel zur Hälfte die halbdurchlässige Fläche durchsetzt und, wie aus Abb. 2 ersichtlich, auf einen der halbdurchlässigen Fläche gegenüberstehenden, als Vergleichsfläche dienenden Spiegel 10 fällt. Dieses Teilbündel gelangt nach Reflexion am Spiegel lo und an der Fläche g' ebenfalls in das Mikroskop. Ist letzteres auf die Wellen oberfläche scharf eingestellt, so sind in seinem Gesichtsfeld in bekannterWeise die Interferenzstreifen gleicher Dicke erkennbar, welche zwischen der Wellenoberfläche und der auf diese gespiegelten ebenen Vergleichsfläche 10 entstehen. Der Prismensatz 7, 9 und die Vergleichsfläche 10 sind mindestens ebenso lang ausgeführt wie die Welle 5, so daß durch Verschieben des Schlittens die Oberfläche der Welle in ihrer ganzen Länge durchgehend untersucht werden kann. Die Kreise II und 12 in Abb. 3 sollen das Mikroskopgesichtsfeld an zwei verschiedenen Stellen der Welle andeuten. Das in Abb. 3 gezeigte Interferenzstreifenbild ist entstanden durch Aneinanderreihen von mehreren Ausschnitten, die jeweils durch das Gesichtsfeld des Mikroskops begrenzt werden. Das Arbeiten mit dem Gerät geschieht in der Weise, daß zunächst einmal die Welle so ausgerichtet wird (die Mittel hierzu sind nicht weiter angedeutet worden), daß einmal seine obere Mantellinie parallel zur Verschiebungsrichtung des Schlittens verläuft und andererseits die beiderseits dieser Mantellinie entstehenden Interferenzstreifen möglichst parallel zur oberen Mantellinie, welche gleichzeitig die Symmetrielinie I3 des Streifenbildes darstellt, verlaufen. Zur Auswertung der Interferenzerscheinung betrachtet man zweckmäßig den ersten durch gehenden Interferenzstreifen I4, welcher der Symmetrielinie I3 am nächsten liegt. Er stellt ebenso wie die anderen Streifen eine Profillinie der Welle in stark überhöhtem Maßstab dar.
  • I5 ist ein im Mikroskopgesichtsfeld vorgesehener beweglicher waagerechter Meßfaden. Durch Verschieben des Tisches 3 können die Interferenzstreifen, wie erwähnt, über die ganze Länge der Welle hin in einem Zuge verfolgt werden.
  • Die visuelle Untersuchung kann natürlich auch durch eine photographische Registrierung ersetzt bzw. mit einer solchen gekoppelt werden. Hierbei geht man zweckmäßig so vor, daß die photographische Kamera immer nur, wie in Abb. 4 angedeutet ist, einen schmalen Ausschnitt 20 aus dem jeweiligen Gesichtsfeld aufnimmt, wobei man das Verhältnis zwischen Prüfling- und Film- bzw.
  • Plattenvorschub einstellbar macht. Im Endergebnis erhält man dann eine Registrierung nach Art der in Abb. 5 dargestellten. Man erspart auf diese Weise erhebliches Aufnahmematerial.
  • Es liegt selbstverständlich im Rahmen des Erfindungsvorschlages, statt Prüfling, strahlenteilendes System und Vergleichsfläche gemeinsam gegenüber dem feststehenden Beobachtungsmikroskop zu verschieben, auch zugekehrt zu verfahren.
  • Im letzteren Falle z. B. kann man auch, wenn man telezentrischen Strahlengang verwendet und entsprechende Umlenkmittel vorsieht, außer dem Prüfling der Vergleichsfläche und der strahlenteilenden Fläche auch einen Teil der Beobachtungs-und Beleuchtungsoptik fest anordnen und nur die letzte Beleuchtungslinse und das Mikroobjektiv zu den ersten Teilen verschiebbar anordnen.
  • Bei der Untersuchung von Hohlflächen an ring-oder rohrförmigen Prüflingen kann man bei von oben in die Bohrung des Prüflings eingeführter strahlenteilender Fläche und Beleuchtungszuführung die Vergleichsfläche in horizontaler Lage unterhalb der strahlenteilenden Fläche anordnen und den Prüfling, die strahlenteilende Fläche sowie die Vergleichsflächen gemeinsam in einer senkrecht zur Prüflingsfläche liegenden Richtung relativ zum Mikroskop verschieben.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Interferenzgerät nach Patent 90I II3, bei dem von einer vorzugsweise ebenen Vergleichsfläche mittels einer strahlenteilenden Fläche ein virtuelles Bild am Ort des Prüflings erzeugt wird und bei dem der Prüfling, die strahlenteilende Fläche sowie die entsprechend groß bemessene Vergleichsfläche gemeinsam relativ zum Beobachtungsmikroskop verschiebbar angeordnet sind, gekennzeichnet durch die allgemeine Verwendung zur gleichzeitigen Untersuchung der makro- und mikrogeometrischen Form von reflektierenden Oberflächen.
  2. 2. Interferenzgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenteilende Fläche durch die Trennungsfläche zweier aufeinanderliegender goo-Prismen dargestellt ist.
  3. 3. Interferenzgerät mit gesonderter Optik für den Beleuchtungsstrahlengang und nach unten gerichtetem Beobachtungsstrahlengang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Prisma (7) als Rhomboederprisma ausgebildet ist und der Zuleitung des Beleuchtungsstrahlenbündels dient, während neben dem zweiten Prisma (g) die Vergleichsfläche (10) angeordnet ist.
  4. 4. Interferenzgerät mit gesonderter Optik für den Beleuchtungsstrahlengang nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kondensorlinse (I6) hinter der Lichtquelle (8) oder eine beleuchtete Irisblende (I7) über ein Linsenpaar (I8) und über die strahlenteilende Fläche (9') in die Prüflingsebene als Gesichtsfeldblende abbildbar und die Konvergenz des auf den Prüfling bzw. die Vergleichsfläche fallenden Lichtbündels durch eine in der vorderen Brennebene der zweiten Linse dieses Linsenpaares (I8) befindliche Irisblende (I9) regulierbar ist.
  5. 5. Interferenzgerät nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei entsprechend gewähltem Mikroobjektiv die Interferenzen mittels eines Fernrohres beobachtbar sind.
  6. 6. Interferenzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernrohr durch eine photographische Kamera ersetzt ist.
  7. 7. Interferenzgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera nur einen schmalen Ausschnitt aus dem jeweiligen Gesichtsfeld aufnimmt, wobei vorzugsweise das Verhältnis zwischen Prüfling- und Film- bzw.
    Plattenvorschub einstellbar ist.
  8. 8. Interferenzgerät nach einem % der 'Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung telezentrischen Strahlenganges und entsprechender Strahlenumlenkmittel außer dem Prüfling, der Vergleichsfläche und der strahlenteilenden Fläche auch ein Teil der Beobachtungs- und Beleuchtungsoptik feststeht und nur die letzte Beleuchtungslinse und das Mikroobjektiv zu diesen Teilen verschiebbar angeordnet sind.
  9. 9. Interferenzgerät zur Untersuchung von Hohlflächen an ring- oder rohrförmigen Prüflingen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei von oben in die Bohrung des Prüflings eingeführter strahlenteilender Fläche und Beleuchtungszuführung die Vergleichsfläche in horizontaler Lage unterhalb der strahlenteilenden Fläche angeordnet ist und der Prüfling, die strahlenteilende sowie die Vergleichsfläche gemeinsam in einer senkrecht zur Prüflingsfläche liegenden Richtung relativ zum Mikroskop verschiebbar sind.
DEA108A 1949-10-29 1949-10-29 Interferenzgeraet Expired DE911335C (de)

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DEA108A DE911335C (de) 1949-10-29 1949-10-29 Interferenzgeraet

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DE911335C true DE911335C (de) 1954-05-13

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ID=6919097

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DEA108A Expired DE911335C (de) 1949-10-29 1949-10-29 Interferenzgeraet

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