DE1773335B2

DE1773335B2 - Mikroskop zur radiusmessung

Info

Publication number: DE1773335B2
Application number: DE19681773335
Authority: DE
Inventors: Donald Herbert Williams ville Baumgartner William Edwin Buf falo NY Hansen (V St A)
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: Warner Lambert Technologies Inc
Priority date: 1967-05-04
Filing date: 1968-05-02
Publication date: 1973-05-30
Also published as: US3499715A; DE1773335A1; GB1173107A; DE1773335C3

Description

ίο Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop zur Radiusmessung mit einem Mikroskoptisch und einer in einem Gehäuse befindlichen optischen Anordnung, die aus einem Okular, einer Beleuchtungslampe und ei lein von einem Objektiv halter gehalte- nep. Objektiv besteht, wobei der Objektivhalter in Richtung auf d;·.' aekrümmte Oberfläche einer auf dem Mikroskopisch befindlichen Probe und von dieser wci; in selektiver Weise um einen Abstand bewegbar ist. der gleich dem Krümmungsradiu: der Probenoberfläche ist. und wobei eine Skida mit dem Objektiv halter so in Verbindung steht, daß sie sich zusammen mit diesem bewegt und auf Grund ihrer Stellung relativ zu einer stationär gehaltenen Markierung ein Maß für den genannten Abstand liefert.

Es sind Mikroskope zur Radiusmessung bekannt., die mit Beleuchtungslampeii versehen sind, mit deren Hilfe das Zwischenbild eines Fadennetzes in einer Ebene erzen»! wird, die sich in einer bestimmten Entfernung unterhalb des Mikroskopobjektivs befi.idet. Durch Einstellung des Objektivs in Richtunu auf die gekrümmte Oberfläche einer Linse oder einer ähnlichen zu untersuchenden Probe und von dieser weg können in dem Okular des Mikroskops nacheinandei zwei Bilder des Fadennetzes erhalten werden.

Das eine Bild kommt in dem Okular dadurch zustande, daß das erwähnte Zwiscl: mbild des Fadennetzes auf die Probenoberfläche fokussiert wird, und das andere Bild kommt dadurch zustande, daß das Mikroskopobjektiv auf ein Bild des Fadennetzes l'okussiert wird, welches durch Reflexion von der Probenoberfläche erzeugt wird. Die Entfernung, um welche das Mikroskopobjektiv von der einen zur anderen Einstellung bewegt werden muß. ist genau gleich dem Krümmungsradius der Probenoberfläche.

Zur Messung der Entfernung, um welche das Mikroskopobjektiv zwischen den beiden erwähnten Einstellungen bewegt werden muß. ist bei einem bekannten Mikroskop der eingangs genannten Art (USA.-Patentschrift 2 466 015) eine Noniusskala außen an dem Objektivhalter befestigt, die im Zusammenwirke» mit einer stationär angeordneten S! -ila ein Maß für den genannten Abstand liefert. Derartige außen angebrachte Meßeinrichtungen sind jedoch in der Regel einem gewissen mechanischen Spiel unterworfen. so daß die hohe Genauigkeit der auf optische Weise durchgeführten Radiusmessung in gewissem Ausmaß wieder durch Fehlerquellen mechanischer Art hinfällig gemacht wird. Ferner ist nachteilig, daß die Bedienungsperson jeweils zwei Dinge beobachten muß, nämlich das Okular und die Skala der außen vorgesehenen Meßvorrichtung, wobei für jede Beobachtung das Auge erneut akkommodiercn muß und ferner die Gefahr besteht, daß in der Zeit zwischen den beiden Beobachtungen auf Grund von Erschütterungen oder sonstigen mechanischen Fehlerquellen die gewonnene Einstellung sich unbemerkt verändert.

Es ist ferner ein Mikroskop zur Abstandsmessung

bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 1 18 476). bei dem

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das Objektiv, das dahinter befindliche optische Sy- skop v/ befestigt. Sie weist einen Schieber 10 (Fig. I stern und das Okular als eine verstellbare Einheit ge- und 2) auf. welcher zwei Fadennetze 12 und 14 tragt, geiiüber einem Haller um einen zu messenden Ab- von denen das eine einen gruben Öffnungswinkel viand verschoben werden und bei dem zur Messung und das andere einen kleinen Öffnungswinkel autdieses Abstandes an dem Halter ein Abstandsmeüge- 5 weist, und die selektiv in den optischen Weg de. Berät vorgesehen ist. dessen verschiebbarer Fühler nach leuchtungslampe V gebracht werden, je nach dem. ob unten ragt und dort gegen ein an dem Mikroskopie- eine allgemeine Benutzung oder eine Prüiung eines hause angeordnetes Widerlager anliegt. Dieses be- lokal beschränkten Gebietes einer Probe vorgesehen Kannte Mikroskop ist auch zur Messung der Brenn- ist.

■■eile von Linsen geeignet, wobei die auszumessende io Fine Strahlenaufteilungsvorrichtung 16 richtet in

Linse als Objektiv des Mikroskops fungiert. bekannter Weise die das Fadennetz 12 oder 14 abbil-

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. ein denden Lichtstrahlen durch ein Objektiv O. worauf

Mikroskop der eingang·., genannten Art zu schaffen, ein Zwischenbild des Fadenneues von dem Objektiv

ivi welchem die Ablesung des Meßergebnisses mit in einer um eine bestimmte Entfernung unterhalb des

/uier Genauigkeit erfolgt, welche der Genauigkeit 15 Objektivs gelegenen Ebene gebildet wird. In den

:.s aul optische Weise durchgeführten Teiles der 7x^: '.mingcn wird eine Stellung, gezeigt, in der das

'■U-ssiing besser entspricht. Fadennetz 12 benutzt wird.

Diese .Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Vorzugsweise ist zum "fi.'gen einer Linse/, in

'.. dal.', die Skala und die Markierung ,nnerhalb des einer definierten Stellung unterhalb des Objektivs C)

. .häuses angeordnet sind und die Skal-, von einem 20 ein Tra»block Λ/ vorgesehen, dessen Oberfläche kon-

·. !lieber getragen wird, dessen eines Ende in ständi- kav ist und der auf den Mikroskoptisch S gestellt

.111 testen Berührungskontakt mit dem relativ zum we'den kann. Wenn die untere Fläche der Probe

• hause bewegbaren Objektiv halter gehalten wird. flach ist. kann der Block Λ/ entfernt werden, und die d daß ein abbildendes optisches Svstern in dem Probe kann direkt auf den Mikroskoplisch gelegt

i'.'häuse zu dem Zweck angeordnet ist. ein Bild der 25 werden.

' .ala und der Markierung in das Okular zwecks Ab- Ein Revolverteil 18. welcher das Objektiv O trägt.

■ iing des gemessenen Abstandes einzublenden. ist in Richtung auf die Probe und von die-^ 1 wee

Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop bracht (z.B. Linse/.) einstellbar. Ein Knopf K ist durch

. .is Auge der Bedienungsperson bei der Durehfüh- einen Hebelarm 20 mit dem Revolverteil 18 verbun-

■ ing der Messung das Okular nicht zu verlassen und 30 den und wird dazu benutzt, das Objektiv O in übli-

s.'ine Akkommodation nicht zu verändern. Es wer- eher Weise zu heben und zu senken. Die Einzelheiten

• \-n daher außer einer verbesserten Meßgenauigkeit dieser Hebelverbindung bilden keinen Teil der vorsieh geringere Meßzeiten erreicht. Die Betrachtung liegenden Erfindung und werden im einzelnen in dem

(.Vs Bildes der Skala und der Markierung durch das amerikanischen Patent 3 135 S17 beschrieben,

okular hat eine Vergrößerung dieses Bildes zur 35 Der Revolverteil 18 wird zunächst in eine Einstel-

Folge. vvns ebenfalls der Meßgenauigkeit zugute lung »ebracht. in der das obenerwähnte Zwischen-

k.mimt. bild des Fadennetzes 12. wie man in dem Okular/·.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sehen kann, direkt auf die Oberfläche 22 der Linse /.

drückt eine mit ihrem einen Ende an dem Gehäuse fokussiert wird. Dann wird der Revolverteil 18 wie-

imd mit ihrem anderen Ende an dem anderen Ende 40 der in eine Endstellung gebracht, in der das Objek-

des Schiebers befestigte Kompressionsfeder das ge- tivO auf ein zweites Bild des Fadennetzes 12. wel-

iiannte eine Ende des Schiebers in ständigen festen ches durch Reflexion von der Linsenoberfläche 22

Berührungskontakt mit dem Objektivhalter. Bei die- gebildet wird, eingestellt wird. Dieses Verfahren

ser bevorzugten Ausführungsform scheiden Fehler- kann auch umgekehrt werden: in jedem Fall stellt je-

i|iieMen durch mechanisches freies Spiel aus. 45 doch die tatsächliche Entfernung, um welche der Re-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines volvertei! 18 von einer der obengenannten Einstel-

Ausführungsbeispieies im Zusammenhang mit den lungen zu der anderen bewegt wird, eine genaue Ii-

Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigt neare Messung des Krümmungsradius der Ober-

F i g. 1 eine seitliche Draufsicht, teilweise im rläche 22 dar.

Schnitt, auf ein erfindungsgemäßes Mikroskop. 50 Diese Entfernung wird erfindupgsgemiiß mit Hilfe

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 eines Anzeigesystems 24 gemessen, das sich inner-

vDii Fig. I. halb des Gehäuses 26 befindet.

F i g. 3 einen teilweisen Querschnitt entlang der Li- Dieses System enthält einen beweglichen Schieber

nie 3-3 von F i g. 2. 28 (Fig. 1.2 und 4). der. wie mau in F i ü. 4 sehen

F i g. 4 einen weiteren teilweisen Querschnitt ent- 55 kann, innerhalb eines Ausschnittes 30 eine transpa-

lang der Linie 4-4 von F i g. 2. rente Skala 32 enthält, welche zwecks Bewegung mit

In den Zeichnungen wird ein Meßmikroskop Af dem Schieber an diesem befestigt ist.

mit einer üblichen optischen Anordnung gezeigt, in Der Schieber 28 erstreckt sich in senkrechter Rich-

wclches eine bevorzugte Ausführungsform eines er- Hing in Führungen 34 (Fig. 2) eines Befestigungs-

findungsgemäßen Krümmungsradius-Meßsystems 60 teils 36. wobei sein unteres Ende 38 (Fig. 1.4) in di-

eingebaut ist. rekter Berührung mit dem Revolverteil 18 steht. Eine

Außer diesem erwähnten Meßsystem weist das Mi- Kompressionsfeder 40 drückt das Ende 38 des Schie-

kroskop Λ/ einen üblichen Basisteil B, einen Mikro- beis 28 ständig fest gegen den Revolverteil 18. Somit

skoptisch.V. ein ObjikrivO und ein Okular E auf. wo- wird eine Bewegung des Revolvcrteils 18 ohne den

bei das letztere entweder monokular oder binokular 65 geringsten Bewcgungsverlust. d. h. ohne das geringste

sein kann. Spiel, vollkommen dem Schieber 28 mitgeteilt.

Wie bei Radius-Meßmikroskopen allgemein üblich Hinter dem Schieber 28 und gegenüber der Skala

ist. ist eine Beleuchtungslampe V an dem Mikro- 32 ist ein zweiter Schieber 42 (Fig. 2.3 und 4) in

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.!er Führunc. 34 vorgesehen. Der Schieber 42 tragt nungsknopf 68 wird dazu benutzt, diese Scharfstcl-

:ine Platte 44 mit einer Bezugsmarke oder Indexlinie lung vorzunehmen. Der Bedienungsknopf 68 ist an

46 darauf. dem einen Ende einer Achse 70 befestigt, welche an

Der zweite Schieber 42 ist in vertikaler Richtung der anderen Seile ein exzentrisches Ende 72 aufweist,

relativ zu dem Schieber 28 einstellbar, d. h. relativ zu 5 das in einen in dem Schieber 64 vorgesehenen Schlitz

der Skala 32, so daß die Indexlinie 46 mit einer vor- 74 eingepaßt ist. Eine Drehung des Bedicnungsknop-

bestimmten benachbarten Skaleneinteilung 32 a der fes 68 versetzt das exzentrische Ende 72 der Achse

Skala 32 ausgerichtet werden kann. Der zweite 70 von der Vorderseite des Mikroskops M aus gese-

Schieber 42 wird durch einen Bedienungsknopf 48 hen nach rechts und links, wodurch eine entspre-

(Fig. 2,3) auf einer Achse 50 betätigt, welche in io chende Einstellbewegung der Objektivlinse 62 be-

dem Gehäuse 26 drehbar gelagert ist. Das exzentri- wirkt wird, welche von dem Schieber 64 getragen

sehe Ende 52 der Achse 50 greift an der Unterfläche wird.

54 (F i g. 3) des Schiebers 42 an. Der Schieber 42 Beim Betrieb wird das Revolverstück 18 des Mi-

wird durch eine flache Feder 56 elastisch gegen das kroskops so eingestellt, daß das Zwischenbild des

Ende 52 der Achse 50 gedrückt. Eine Drehung des 15 Fadennetzes 12, wie es in dem Okular E gesehen

Bedienungsknopfes 48 um 180° von der in Fig. 3 wird, auf die Oberfläche 22 der LinseL fokussiert

gezeigten Stellung bringt den vorgespannten Schieber wird; ferner wird der Bedienungsknopf 48 betätigt,

42 dazu, seine unterste Stellung in der Führung 34 um die Indexlinie 46 in Übereinstimmung mit dem

einzunehmen. Die Exzentrizität des Endes 52 ist ge- nächsten Teilstrich 39 α zu bringen, wobei das Bild

nügend groß, um eine Besvegung der Indexlinie 46 so der Skala 32 und der Indexlinie 46 in dem Okular E

um eine Entfernung zu bewirken, welche mindestens betrachtet wird.

dem Abstand zwischen zwei benachbarten oder auf- Dabei merkt man sich, mit welchem dieser Teileinanderfolgenden Teilstrichen 32 α entspricht, stride die Indexlinie 46 in Ausrichtung gebracht

Die Indexlinie 46 ist durch die transparente Skala wird, so daß dieser Teilstrich als Nullinie betrachtet

32 sichtbar, und ein scharfes gemeinsames Bild der »5 werden kann, wenn diese nicht ohnehin schon auf

Skala 32 und der Indexlinie 46 wird jederzeit in dem der Skala 32 als Nullinie markiert ist; von dieser Li-

OkularE gebildet. Die Indexlinie 46 und die Teil- nie aus wird schließlich der Krümmungsradius der

striche 32 α sind lichtundurchlässig und reflektieren Oberfläche 22 gemessen.

Licht in hohem Maße. Während die Bedienungsperson noch in das Oku-

Die Skala 32 und die Platte 44 werden durch Licht 30 tar E sieht, wird der Revolverteil 18 auf die Einstel-

diffus beleuchtet, welches von der Beleuchtungslam- lung gebracht, in der das Mikroskop auf ein durch

pe V durch die Strahlaufteilungsvorrichtung 16 ge- Reflexion von der Fläche 22 der Linse L erzeugtes

langt und durch die Spiegel 58 und 60 auf die Skala Bild des Fadennetzes 12 eingestellt ist. Darauf wer-

32 und die Platte 44 gerichtet wird. den die Teilstriche abgezählt, welche zwischen der

Alle Teile, die den Lichtweg von der Strahlauftei- 35 obenerwähnten Nullinie und dem neuen Ort der In-

lungsvorrichtung 16 durch die Skala 32 und hinter dexlinie 46 auf der Skala 32 liegen. Dies gibt ein

die Platte 44 umgeben, sind mit einem tiefschwarzen Maß der Entfernung, um welche der Revolverteil 18

nichtreflektierenden Überzug versehen, um in be- bewegt worden ist und dementsprechend ein Maß für

kannter Weise eine Beeinträchtigung des Bildes der den Krümmungsradius der Oberfläche 22. Die Skala

Skalcneinteilungen 32 α und der Indexlinie 46 durch 40 32 kann natürlich mit Zahlen 76 (F i g. 4) versehen

Reflexionen zu verhindern. sein, um die Ablesung zu erleichtern. Die umge-

Eine Objektivlinse 62 bildet das obengenannte ge- kehrte Stellung der Zahlen 76, wie sie in F i g. 4 gemeinsame Bild der Skala 32 und der Indexlinie 46 in zeigt werden, wird von selbst bei der Abbildung dem Okular E, wobei der durch die Spiegel 60 und durch das System 24 in dem Bild wieder rückgängig 58 und die Strahlaufteilungsvorrichtung 16 gebildete 45 gemacht, das in dem Okular E gesehew wird. Die optische Weg ausgenutzt wird. Skala 32 kann Teilstriche in Schritten von Milli-

Die Objektivlinse 62 ist an einem Schieber 64 be- meterbruchteilen oder Tausendstelmillimetern auffestigt, der schwalbenschwanzförmig auf der festste- weisen, falls das erwünscht ist.

henden Gleitschiene 66 gelagert ist, und ist entlang Ferner soll auch hervorgehoben werden, daß das

des obengenannten optischen Weges einstellbar, so 50 oben beschriebene Gerät ebenso wie für die Messung

daß die Bedienungsperson eine scharfe Fokussierung der konkaven Oberfläche 22 der Linse L auch für die

des gemeinsamen Bildes der Skala 32 und der Index- Messung des Krümmungsradius einer konvexen

linie 46 in dem Okular E erreichen kann. Der Bedie- Oberfläche eingesetzt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mikroskop zur Radiusmessung mit einem Mikroskoptisch und einer in einem Gehäuse befindlichen optischen Anordnung, die aus einem Okular, einer Beleuchtungslampe und einem von einem Objektivhalter gehaltenen Objekt besteht, wobei der Objekti\halter in Richtung auf die gekrümmte Oberfläche einer auf dem Mikroskoptisch befindlichen Probe und von dieser weg in selektiver Weise um einen Abstand bewegbar ist. der gleich dem Krümmungsradius der Probenoberflüche ist. und wobei eine Skala mit dem Objektivhalter so in Verbindung steht, daß sie sich zusammen mil diesem bewegt und auf Grund il·¹ γ Stellung ι laliv zu einer stationär gehaltenen Markierung ein MaB für den genannten Abstand liefert, ti a ti u r c h g e k e η η ζ e i c h net. daß die Sk:.la (32) und die Markierung (46) innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und die Skala (32) von einem Schaber (28) getragen v-ird. dessen eines linde in ständigem festen Berührimgskonlaki mit dem relativ zum Gehäuse bewegbaren Objektiv nailer (IS) gehalten wird, und daß ein abbildendes optisches System (16. 58. 60. 62. Γ) in dem Gehäuse zu dem /weck angeordnet ist. ein Bild der Skala (32) und der Markierung (46) in das Okular ,/:) zwecks Ablesung des gemessenen AbMaii'Jes einzublenden.

2. Mikroskop nach Anspruch ι. dadurch gekennzeichnet, daß eine mit ihrem einen Ende an dem Gehäuse und mit ihrem anderen finde an dem anderen Ende des Schiebers (28) befestigte Kompressionsfeder (40) das genannte eine Ende (38) des Schiebers (28) in ständigen festen Berührimgskontakt mit dem Objektivhaller (18) drückt.

3. Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung aus einer von einem zweiten Schieber (42) »etragenen Indexlinie (46) besteht und daß der zweite Schieber (42) entlang des ersten Schiebers (28) unabhängig \on diesem einstellbar ist.

4. Mikroskop nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß de^r zweite Schieber (42) um mindestens den Abstand zweier benachbarter Skalenteilstriche der Skala (32) einstellbar ist.

5. Mikroskop nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Skala (32) aus transparentem Material besieht und lichtundurchlässige Skalenteilstriche (32«) aufweist und daß der zweite Schieber (42) im wesentlichen unmittelbar hinter der Skala (32) angebracht ist. so daß die Indexlinie (46) durch die Skala (32) hindurch sichtbar ist.

6. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekeni zeichnet, daß das genannte optische System eine innerhalb des Gehäuses unabhängig von der übrigen optischen Anordnung einstellbare Objektivlinse (62) enthält, die ein Bild der Skala (32) und der Markierung (46) in dem Okular (/:') entwirft.

7. Mikroskop nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß das optische System ferner Reflexionsspiegel (58. 60) zur Bildung des Abbildungsstrahlenganges durch die genannte Objck- !ivlinse (62) hindurch enthält.

S. Mikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das den genannten Strahlengang durchlaufende Licht von der genannten Beleuchiungslampe (Γ) geliefert wird.