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Mikroskop zur Untersudiung von Körperoberflädien nach dem Lichtschnittverfahren
Um
das bekannte Lichtschnittverfahren zur Untersuchung von Kbrperoberflächen durchzuführen,
hat man sich bisher eines Mikroskops bedient, das ein optisches System der gebräuchlichen
Art, also ein Okular und ein die Objektebene in der Okularbrennebene abbil dendes
Mikroskopobjektiv, enthielt und mit einem abbilden den System verbunden war, das
eine durch einen Spalt oder eine Schneide verkörperte Schattengrenze in der Objektebene
abbildete. Dlas der Beobachtung dienende Mikroskopsystem und das die Schattengrenze
abbildende optische System waren in getrennten Tuben gefaßt, die unter einem Winkel
zueinander geneigt waren, der in der Regel größer als 600 und meist sogar 900 ,groß
war. Als optisches System für die Abbildung der Schattengrenze wurde ebenfalls ein
Mikroskopobjektiv benutzt. Da die Schnittpunkte der optischen Achse mit der Objektebene
beider Objektive zusammenfallen müssen, müssen Objektive benutzt werden, die für
einen verhältnismäßig großen freien Objektabstand bestimmt sind. Die Apertur eines
derartigen Objektivs ist jedoch verhältnismaßig klein, und demgemäß ist die mit
dem Mikroskop zu erzielende BildvergröBerung nur beschränkt. Überdies schließt der
Raumbedarf der beiden zueinander geneigten Objektive dx Untersuchung von Oberflächen
innerhalb enger Bohrungen von vornherein aus.
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Die Erfindung dient dazu, diese Mängel zu vermeiden. Die Lösung der
Aufgabe gelingt, wenn nach der Erfindung das der Beobachtung dienende Mikroskopobjlektiv
zugleich als abbildendes System für die Abbildung des Objekts in der Okularbrennebene
und der Schattengrenze in der Objektebene dient und ungefähr in der Ebene seiner
Austrittspupilie ein Strahlenteilungssystem angebracht ist, welches die Austrittspupille
halbiert und die Abbildungsstrahlen der Schattengrenze durch die eine Hälfte des
Objektivs der Objektebene und die Abbiidungsstrahlen der Objektebene durch die andere
Hälfte des Objektivs der Okularbrennebene zuführt. Bei dieser Benutzung nur eines
gemein,-samen Objektivs für beide Strahlengänge steht nichts entgegen, ein Objektiv
beliebig großer Apertur zu verwentden, so daß man, obwohl in jeder Richtung nur
die halbe Apertur das Objektivs wirksam wird, bezüglich der Bildvergrößerung der
genannten Beschränkung nicht mehr unterworfen ist.
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Außerdem werden wegen des naturgemäß verhältnismäßig geringen Raumbedarfs
eines einzigen Objektivs auch solche Objekte der Untersuchung zugänglich, die mit
dem bekannten Gerät nicht untersucht werden konnten. Die Ausbildung des Strahlenteilungssystems
kann verschieden sein. Beispielsweise kann man dieses System in Anlehnung an die
bekannten Vertikalilluminatoren so ausbilden, daß es wenigstens eine Spiegelfläche
enthält, welche die eine Hälfte der Austrittspupffle des Mikroskopobjektivs bedeckt.
An Stelle dier Ausbildung als Spiegelsystem kann man jedoch aiuch ein System benutzen,
das auf der ablenkenden Wirkung wenigstens eines brechenden Prismas beruht.
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Es steht selbstverständlich nichts entgegen, das Strahlenteilungssystem
statt in der Ebene der Austrittspupiile des Mikroskopobjektivs selbst in einer dazu
konjugierten Ebene anzubringen, d. h. in einer Ebene, in weicher die Austrittspupille
von einem Teil des optischen Beobachtungssystems abgebildet wird. Diese Auisführungsform
eignet sich besonders für die Untersuchung von langen, engen Bohrungen und ist beispielsweise
ohne weiteres möglich, wenn man als Mikroskopokular ein terrestrisches Okular benutzt,
also ein Okular, in welchem ein zweites Bild des beobachteten Objekts mit Hilfe
eines Umkehrsystems erzeugt wird. Ordnet man ein Kaollektivsystem ungefähr am Ort
des vom Mikroskopobjektiv erzeugten umgekehrten Bildes an, welches vom Umloehrsystem
als zweites Bild wiederum umgekehrt abgebildet wind, dann bildet das Kollektivsystem
die Austrittspupille in der Nähe des Umkehrsystems ab. Die Anordnung des Strahlenteilungssystems
an dieser Steile ändert nichts an der Teilung des Gerätes.
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Überdies ist es auch möglich, das Objektbild mit dem Mikroskop auf
einen Schirm oder eine lichtempfindliche Schicht zw projizieren, statt es mit Hilfe
des Okulars subjektiv zu beobachten. Die Strahlenvereinigung bei der Abbildung des
Objekts durch das Mikroskopobjektiv darf jedoch dabei bekanntlich nicht in der Brennebene
des Projektionsokulars stattfinden, sondern muß in einer vor dieser Brennebene gelegenen
Ebene geschehen, Idamit ein in endlicher Entfernung aufzufangendes Objektbild entsbeht.
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In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Abb. I zeigt das erste Beispiel in einem Mittelschnitt im Aufriß;
Abb. 2, 3 und 4 geben die optischen Einrichtungen des zweiten, dritten und vierten
Ausführungsbeispiels in schematischen Mittelschnitten wieder.
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Das erste Ausführungsbeispiel (Abb. I) ist ein Mikroskop mit einem
dreigliedrigen Mikroskopobjektiv a und zwei unter einem spitzen Winkel zueinander
geneigt angeordneten Tuben und c. Ungefahr am Ort der Austrittspupille des Mikroskopobjektivs
a befinden sich zwei gleiche Glaskeile d und e, die sich mit ihren brechenden Kanten
be. rühren. Diese Berührungslinie teilt die Austrittspupille in zwei gleiche Teile.
Der Tubus ist der Beobachtungstubus und ist mit einem zweilinsigen Okular 1 ausgestattet,
in dessen Brennebene sich eine mit einer Marke zur Ausführung von Messungen am Objektbiid
versehene Glasplatte g befindet. Der Tubus c dient der Beleuchtung und enthält eine
mattiert Glasplatte h, deren untere Oberfläche im gleichen Abstand vom Mikroskopobjektiv
a liegt wie die Markenebene der Glasplatte g und mit einer eine Hälfte bedeckenden,
lichtundurchlässigen Schicht versehen ist. Vor der Mattscheitbeh befindet sich eine
Glühlampen im Tubus c.
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Die Glaskeile d und e lenken die beiden Hälften des aus dem Mikroskopobjektiv
a austretenden Strahlenbündels in die Achsenrichtungen der Tuben b und c ab. Es
entsteht auf der Markenebene der Glasplatte g ein vom Objektivs erzeugtes Bild eines
in der Objektebene t liegenden Gegenstandes.
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Die von der Glühlampen erleuchtete Mattscheibe k dient als sekundäre
Lichtquelle, und die mit der Schicht i versehene Oberfläche wird vom Mikroskopobjektiv
a auf der Objektebene I abgebildet. Die das Objektfeld durchquerende Kante des Bildes
der Schicht wirkt als Schattergrenze und stellt den optischen Schnitt der in dieser
Ebene liegenden Oberfläche des Objekts dar, durch dessen Beobachtung mit dem Tubus
in bekannter Weise die Beurteilung der Beschaffenheit dieser Objektfläche möglich
ist.
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Dlas Mikroskop des zweiten Ausführungsbeispiels (Abb. 2) enthält
wiederum ein Mikroskopobjektiv a und ein mit einer Glasplatteg ausgestattetes Okular
f. Ungefähr in der Austrittspupille des Objektivs a befindet sich ein Dreiecksprisma
m mit spiegelnder Hypotenusenfläche, welche die Hälfte der Austrittspupille bedeckt.
Seitlich des Mikroskops ist ein beleuchteter Spalt n gegenüber dem Prisma m so vorgesehen,
daß der Strahlenweg vom Spalt über das Prisma m zum Mikroskopobjektiv a dem Strahlenweg
von diesem Objektiv zur Markenebene der Glasplatte g gleicht. Das dritte Ausführungsbeispiel
(Abb. 3) unterscheidet sich von dem weben beschriebenen Beispiel lediglich dadurch,
daß auch der Abbildungsstrahlengang im Mikroskop nicht geradlinig, sondern geknickt
verläuft. Neben dem
Prisma m befindet sich ein zweites, gleiches
Prisma 0, dessen Spiegelfläche die andere Hälfte der Austrittspupille des Objektivs
a bedeckt. Wie beim ersten Beispiel wird auch beim zweiten und dritten Beispiel
eine Schattengrenze auf der Objektebene 1 erzeugt, die hierbei durch das vom Prisma
m und der einen Hälfte des Objektivs a entwerfene Bild einer Kante des Leuchtspaltes
n verkörpert wird. Die Beobachtung erfolgt durch das Okular f, auf dessen Glasplatte
g die andere Hälfte des Objektivs e ein Bild der Objektebene entwirft.
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Das Mikroskop des vierten Beispiels (Abb. 4) besteht gleichfalls
aus einem Objektiv a und einem Okular f mit einer Glasplatte g. Dler Strahlengang
des Mikroskops wird durch ein die gesamte Austrittspupille des Objektivs a bedeckendes
Dreieckspnsmap mit spiegelnder Hypotenusenfläche abgelenkt. Auf die Lichteintrittsfläche
dieses Prismas ist ein Glaskeil q so aufgekittet, daß seine brechenide Kante die
Austrittspupille halbiert und der Keilq demnach die Hälfte dieser Pupille bedeckt.
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Neben der Glasplatte g ist ein beleuchteter Spalten in der Weise angeordnet,
daß die von ihm ausgehenden Lichtstrahlen durch das Prisma und den Glaskeil q hindurch
einen Weg zum Objektive zurückzulegen haben, der dem Weg von diesem Objektiv durch
das Prisma p zur Markenebene der Platte gleicht. Wie bei den beiden vorhergehenden
Beispielen wird in der Objektebene 1 eine Schattergrenze erzeugt, die aus dem Bild
einer Kante des Spaltes besteht, wobei die Abbiidungsstrahlen durch das Prisma p
und den Keil q der einen Hälfte des Objektivs a zugeleitet werden, während die andere
Oektivhälfte die Abbildung der Objektebene l in der Markenebene der Glasplatte g
bewirkt.