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Mikroskop zur Sichtbarmachung von Oberflächen- und Schichtstrukturen
mit Hilfe einer auf dem Prüfkörper scharf abgebildeten und schräg zur Lichteinfallsrichtung
beobachteten Helldunkelkante Zusatz zum Patent 911 662
Gegenstand des Mauptpatentes
ist ein Mikroskop zur Sichtbarmachung von Oberflächen- und Schichtstrukturen mit
Hilfe einer auf dem Prüfkörper scharf abgebi,ldeten und schräg zur Lichteinfallsrichtung
beobachteten HeDldunkelkante.
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Bei der Untersuchung von Oberflächen mit ge richtet verlaufenden
Unebenheiten, insbesondere bei der Untersuchung von bearbeóte.ten Flächen, wird
die aufschlußreichste Abbildung der Ober flächenstruktur dann erzielt, wenn die
Helldunkelkante senkrecht zur Hauptrichtung des Verlaufs der Oberflächenunregelmäß
igkeiten liegt. Diese Lage läßt sich bei frei zugänglichen und bequem beweglichen
Prüfkörpern dadurch erzielen, daß man den Prüfkörper entsprechend um die optische
Achse des Mikroskops dreht. Dieses Verfahren ist schon auf schwer bewegliche Prüfkörper
schlecht anwendbar, versagt aber vollkommen bei der Untersuchung von schwer zugänglichen
Flächen in Hohlkörpern, z. B. der Innenflächen von
Motorenzylindern
oder ähnlichen Hohlkörpern.
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Bei Prüfkörpern dieser Art muß das Gerät so ausgebildet sein, daß
eine Beobachtung von außen her möglich ist. Zu diesem Zweck ist es notwendig, den
Strahlengang im Gerät aus der Längsrichtung des Hohlraums auf die Innenflächen abzulenken.
Diese Ablenkung erfolgt möglichst dicht hinter dem Objektiv, um das Gerät möglichst
schlank und damit zur Untersuchung auch enger Hohlräume verwendbar zu machen.
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Wenn man solche Geräte mit abgeknicktem Strahlengang mit einer Vorrichtung
zur Erzeugung des Hell dunkelkantenbi ldes versieht, macht der aulsladende Beohachtungstubus
es unmöglich, Gerät und Prüfkörper in dem erforderlichen Ausmaß gegeneinander zu
verdrehen. Gerade aber bei der Untersuchung der Lauffläche von Motorenzy lindern
ist es besonders wichtig, die Lage der Helldunkelkante auf dem Prüfkörper dessen
Oberflächenstruktur anzupassen, um sowohl bei neuen oder nachgearbeiteten Zylindern
die etwa senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Schleifspu ren als auch bei der
Untersuchung gebrauchter Zylinder die in Richtung der Zylinderachse verlaufenden,
von der Kolbenbexnegung herrührenden Riefen untersuchen zu können. Für die Prüfung
geläppter Flächen muß sich die Helldunkelkante außerdem in eine Lage bringen lassen,
die zwischen diesen beiden genannten Grenzwerten liegt.
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Auch bei der Untersuchung frei zugänglicher, aber großflächiger oder
in eine Bearbeitungsmaschine eingespannter Objekte, auf die das Gerät unmittelbar
aufgesetzt wird, ist es oft unmöglich, die Helldunkelkante in die richtige Lage
zum Obefflächenschuitt zu bringen, denn solche Objekte lassen sich nicht um die
optische Achse des Gerätes drehen; aber auch eine Verdrehung des Gerätes gegenüber
dem Objekt verbietet sich oft, weil dies die Beobachtung erschweren, wenn nicht
sogar unmögl'ich machen würde.
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Diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch überwunden,
daß zwecks Anpassung der Lage des Bildes der Heildunkelkante auf dem Prüfkörper
an dessen Oberflächenstruktur die Mittel, die die Lage des Bildes der Helldunkelkante
auf dem Prüfkörper bestimmen, und die Mittel, die den Strahlengang für die Abbildung
der Helldunkelkante auf dem Prüfkörper (Beleuchtungsstrahlengang) von dem Strahlengang
für die Abbildung von Prüfkörper und Helldunkelkante in der Okularebene (Beobachtungsstrahlengang)
trennen, oder Teile derselben in derartiger gegenseitiger Abstimmung um die Objektivachse
drehbar angeordnet sind, daß die Relativlage der Strahlengänge, welche die Erzeugung
und Beobachtung der Helldunkelkante ermöglichen, unverändert bleibt.
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Eine konstruktiv einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß die Lichtquelle, das gegebenenfalls vorgesehene, die Lage des Bildes der Helldunkelkante
auf dem Prüfkörper bestimmende Mittel (Spalt, Zylinderlinse), der den Beleuchtungsstrahlengang
dem Objektiv zuleitende Spiegel und das die Trennung von Beleuchtungsstrahlengang
und Beohachtungsstrahlengang bewirkende Mittel (Blende) auf einem gemeinsamen um
die Objelçtivachse drehbaren Träger angeordnet sind. Vorzugsweise wird hierbei das
Mikroskop objektiv an diesem Träger angeordnet, so daß es an dessen Drehung teilnimmt.
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Grundsätzlich andere Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch
gekennzeichnet, daß der den Beleuchtungssftahle'ngang in die Richtung der Objektivachse
umlenkende Spiegel derart angeordnet ist, daß der diesen Spiegel treffende Teil
der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs und die Objektivachse sich in
diesem Spiegel schneiden.
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Bei dieser Anordnung brauchen die die Helldunkelkante erzeugenden
Mittel, insbesondere Lichtquelle und Spalt od. dgl., nicht mit um die Objektivachse
gedreht zu werden, wodurch der konstruktive Aufbau des Mikroskops vereinfacht wird.
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Eine Ausführungsform dieses Erfindungsgedankens besteht darin, daß
das die Helldunkelkante erzeugende Mittel (Spalt, Einfadenlampe od. dgl.) um die
Achse des Beleuchtungsstrahlengangs drehbar ist und daR das die Beleuchtungsstrahlen
weiterleitende strahlenablenkende Mittel aus einem in gegenläufigem Drehsinn um
die Winkelhalbierende des Ablenkungswinkels drehbaren, den Beobachtungsstrahlengang
in jeder Lage freilassenden Spiegel besteht.
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Eine andere Ausführungsform dieses Erfindungsgedankens besteht darin,
daß das die Helldunkelkante erzeugende Mittel' (Spalt, Einfadenlampe od. dgl:) um
die Achse des Beleuchtungsstrahlengangs drehbar ist und daß die die Beleuchtungsstrahlen
weiterleitenden strahlenumlenkenden Mittel aus mindestens drei Spiegelflächen bestehen,
von denen die eine fest und die beiden anderen ungefähr paraliell zueinander angeordnet
und in gegenläufigem Drehsinn um die Objektiv achse gemeinsam drehbar sind.
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Im Sinn der Erfindung liegt es fernerhin, das Grundprinzip der vorliegenden
Erfindung auch auf Mikroskope zur Sichtbarmachung von Oberflächen- und Schichtstrukturen
zu verwenden, bei denen der die Abbildung der Helldunkelkante auf dem Prüfkörper
bewirkende Strahlengang völlig außerhalb des Mikroskoptubus verläuft. Bei den Mikroskopen
dieser Art ist dann aber nicht die Objektivachse die Bezugsdrehachse für die Mittel,
die die Lage des - Bildes der Helldunkelkante auf dem Prüfkörper bestimmen und die
Mittel, die den Beleuchtungsstrahlengang und den Beobachtungsstrahlengang voneinander
trennen, sondern das auf der Prüfoberfläche im Schnittpunkt der Achsen von Beleuchtungs-
und Beobachtungsstrahlengang errichtete Lot.
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Es ist bei mikroskopischen Beleuchtungseinrichtungen bereits bekannt,
im Beleuchtungsstrahlengang eine drehbare, spaltförmige, quadratische oder dreieckförmige
Blende vorzusehen. Diese Anordnung hat aber nur den Zweck, um bei ausgewählten
Teilen
des Objekts die Form und Lage des Lichtflecks dem Objektteil anzupassen. Eine Änderung
der Richtung des Beobachtungsstrahlengangs ist hier ebenfalls nicht vorgesehen.
Diese Beleuchtungsanordnung ist daher für die Zwecke, denen der Erfindungsgegenstand
dient, nicht brauchbar.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Fig. I zeigt eine Anordnung, bei der die das Bild der Helldunkelkante
erzeugenden Mittel, nämlich Einfadenlampe a, Sammellinse b, Umlenkprisma c, die
Zweilochblende e, um die Achse des Objektivs d schwenkbar sind. Das Objektiv selbst
ist aus konstruktiven Gründen mit diesen Teilen baulich zu einer Einheit verbunden.
Der Beobachtungsstrahlengang wird von dem feststehenden Umlenkprisma f rechtwinklig
abgelenkt und dem Okular g zugeleitet.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiel ist die die
Beleuchtungsstrahlen dem Objektiv d zuleitende Spiegelfläche c als Planspiegel ausgebildet
und so angeordnet, daß die optische Achse des Beleuchtungsstrahlenbündels auf einem
Teil des Strahlenweges mit der Objektivachse zusammenfällt. Um den Beobachtungsstrahlengang
bei jeder Lage des Heildunkelkantenbildes auf der Prüfoberfläche nicht zu behindern,
weist der Spiegel c einen genügend großen Ausschnitt c' für den Durchtritt der Beohachtungsstrahlen
auf und ist fernerhin um die Winkelhalbierende h des Reflexionswinkels der optischen
Achse des Beleuchtungsbündels drehbar, um den Beleuchtungsstrahlengang durch jeden
beliebigen Randteil des Objektivs hindurchleiten zu können. Mit dem Spiegel ist
die senkrecht zur Objektivachse angeordnete Zweilochhlende e drehbar verbunden.
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Durch die Blendenöffnung e' tritt ein Teil der vom Spiegel c reflektierten
Beleuchtungsstrahlen und durch die Blendenöffnung e" treten die Beobachtungsstrahlen
aus, die über das Prisma f zum Okular g gelangen. Damit das Bild derHelldunkelkante
stets senkrecht zur Beohachtungsrichtung stehenbleibt, wird der Spalt m mit der
gleichen Geschwindigkeit, aber in der Lichtrichtung betrachtet, in entgegengesetztem
Sinn wie der Spiegel c und die Zweilochblende e in der zur optischen Achse senkrechten
Ebene gedreht.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 ist in dem Hohlraum, der bei
der Drehung der Lochblende e von dem um die Objektivachse sich drehenden Beobachtungsstrahlenbündel
freigelassen wird, eine kleine Spiegelflächec angeordnet, die das Beleuchtungsstrahlenhündel
einem System zweier nahezu paralleler Spiegel i, k zuleitet. Von dort wird es durch
das Objektiv d auf die Prüffläche geleitet. Der Spiegel c ist ortsfest und das Spiegelpaar
i, k um die Objektivachse drehbar angeordnet.
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Wenn man, was allerdings nicht zwingend erforderlich ist, auch bei
dieser Ausführungsform eine Zweilochbiende e vorsieht, so muß diese ebenfalls um
die Objektivachse drehbar, also zweckmäßigerweise mit dem Spiegelpaar i, k verbunden
sein. Der Spaltg muß sich ebenso wie bei der Ausführungsform nach Abb. 2 gegenläufig
zur Bewegung des Spiegelpaares i, k drehen.
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PATENTANSPRYSCHE: I. Mikroskop nach Patent 9in 662, dadurch gekennzeichnet,
daß zwecks Anpassung der Lage des Bildes der Helildunkelkante auf dein Prüfkörper
an dessen Oberflächenstruktur die Mittel, die die Lage des Bildes der Helldunkelkante
auf dem Prüfkörper bestimmen, und die Mittel, dile den Strahlengang für die Abbildung
der Heltldunkelkante auf dem Prüfkörper (Beleuchtungsstrahlengang) von dem Strahlengang
für die Abbildung von Prüfkörper und Helldunkelkante in der Okularebene (Beobachtungsstrahlengang)
trennen, oder Teile derselben in derartiger Abstimmung um die Objektivachse drehbar
angeordnet sind, daß die Relativlage der Strahlengänge, welche die Erzeugung und
Beobachtung der Helldunkelkante ermöglichen, unverändert bleibt.