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Interferometer zum Prüfen optischer Elemente Es sind bereits Vorrichtungen
zum Prüfen von optischen Elementen, wie z. B. Linsen, Prismen, planparallelen Platten,
reflektierenden Flächen usw., bekannt, bei denen ein Michelsonsches Interferometer
Verwendung findet. Die bekannten Vorrichtungen dieser Art weisen den Nachteil auf,
daß sie infolge mechanischer und optischer Schwierigkeiten nur die Untersuchung
relativ kleiner Elemente zulassen.
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Erfindungsgemäß wird deshalb die Ausführung so getroffen, daß der
Prüfstrahlspiegel und der Referenzstrahlspiegel auf einem gemeinsamen Rahmen oder
Träger befestigt werden, welcher gegenüber dem zu prüfenden Objekt oder dem gegenüber
das zu prüfende Objekt bewegt werden kann. Durch diese Bewegung des zu untersuchenden
optischen Elementes gegenüber dem Träger wird es ermöglicht, große Flächen, Linsen
u. dgl. Stelle für Stelle in einwandfreier Weise zu prüfen, da durch die Verschiebung
des Trägers bzw. des optischen Elementes der Referenzstrahlspiegel und der Prüfstrahlspiegel
in genau gleicher Weise beeinflußt werden und infolgedessen die aufeinanderfolgenden
Interferenzbilder der einzelnen Teile und Stellen des zu prüfenden Elementes in
korrekter Beziehung zueinander stehen.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung schematisch in verschiedenen
beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt, und zwar zeigt: Abb. i eine Aufsicht
auf eine Ausführungsform der Erfindung, Abb. 2 eine entsprechende Ansicht, Abb.
3 eine Aufsicht auf eine vereinfachte Ausführung, Abb. 4 und 5 Aufsicht und Ansicht
einer anderen Ausführungsform.
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In den verschiedenen Abbildungen sind die entsprechenden Teile mit
gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i und 2 tritt Licht von einer beliebigen
Lichtquelle horizontal durch die Blende A und wird durch die konvergente Linse B
parallel gerichtet. Der so entstandene parallele Strahl fällt auf den leicht versilberten
oder Zentralspiegel C, welcher in einem Winkel von 45° zu dem einfallenden Strahl
steht, wird von ihm zum Teil reflektiert und auf den Planspiegel D, der nachstehend
mit »Referenzstrahlspiegel« bezeichnet wird, zu gelenkt, welcher in einem Winkel
von 45' zu der Vertikalen angeordnet ist. Von hier wird er vertikal nach abwärts
reflektiert auf den horizontalen Referenzplanspiegel E, auf den er rechtwinklig
auftrifft, so daß er auf seinem ursprünglichen Wege zum Zentralspiegel zurück und
durch diesen hindurch zum Auge des Beobachters bei 0 gelangt.
Der
andere Teil des Strahles, der Prüfstrahl, welcher durch den leicht versilberten
Zentralspiegel C hindurchgegangen ist, wird durch einen vertikalen Planspiegel F,
welcher in einem Winkel von 45° zu dem einfallenden Strahl steht, reflektiert, so
daß er parallel zum Referenzstrahl verläuft, und erhält durch den in einem Winkel
von 45° zur Vertikalen angeordneten Planspiegel G, der nachstehend »Prüfstrahlspiegel«
genannt wird, gleichfalls eine senkrecht abwärts verlaufende Richtung. Der Prüfstrahl
fällt, nachdem er durch das zu prüfende Element K, z. B. das Objektiv eines Teleskops,
hindurchgegangen ist, auf einen sphärischen, konvexen Spiegel L, dessen Achse durch
den Brennpunkt der zu prüfenden Linse geht, und wird zum Zentralspiegel und durch
diesen hindurch zum Beobachter gelenkt.
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Der Referenzstrahlspiegel D und der Prüfstrahlspiegel G sind erfindungsgemäß
einstellbar auf einem gemeinsamen Träger M befestigt, welcher auf dem Rahmen N der
Vorrichtung beweglich angeordnet ist. Jede Abweichung der Bewegung dieses Trägers
bei einer Untersuchung beeinflußt auf diese Weise beide Spiegel und folglich beide
Strahlen-in entsprechendem Maße.
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Dadurch, daß man den gemeinsamen Träger bewegt, so daß der Prüfstrahlspiegel
D-einen radialen Weg in bezug auf den zu prüfenden Gegenstand durchläuft, und daß
man z. B. das zu prüfende Objektiv in Zwischenräumen um seine optische Achse dreht,
kann es Stück für Stück geprüft werden, wobei die Umrißlinien der aufeinanderfolgenden
Teile in genauer Beziehung zueinander stehen.
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Um eine vollständige Beobachtung der Objektivfl'äche zu ermöglichen,
darf der Durchmesser des konvexen Spiegels L und die Länge des Referenaplanspiegels
E nicht geringer sein als der Radius des zu prüfenden Objektivs.
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Um kleine Bewegungen - auszugleichen, welche seitliche Verschiebung
der Interferenzstreifen verursachen, ohne ihren Winkel oder ihre Form zu verändern,
kann eine planparallele Platte P in einem passenden Winkel in die Bahn eines der
Lichtstrahlen eingesetzt ,v erden.
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In Abb.3 ist eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei welcher die Spiegel D und G in Fortfall gekomtuen und das Objektiv K, der sphärische
Spiegel L und der Planspiegel E in entsprechender Weise angeordnet sind. In diesem
Falle sind die Spiegel C und F Prüf- und Referenzstrahlspiegel und zusammen mit
der Linse T und der Öffnung O auf dem gemeinsamen Träger M angebracht, welcher in
der durch die Pfeile angegebenen Richtung hin und her bewegbar ist. Wenn man den
sphärischen Spiegel L durch einen Planspiegel ersetzt, kann diese Vorrichtung zur
Prüfung und Darstellung großer planparalleler Platten Verwendung finden.
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Zum Prüfen eines großen Teleskopobjektivs in der oben erwähnten Weise
muß der sphärische Konvexspiegel L eine außerordentlich große Genauigkeit besitzen,
d. h. die Fläche des Spiegels muß genau sphärisch auf ein Zehntel Lichtwellenlänge
sein.
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Man kann weiterhin noch die Genauigkeit solcher Spiegel prüfen. Dies
ist in Abb.4 und 5 erläutert. Hier gehen konvergente oder divergente Lichtstrahlen
wie vorher durch den Zentralspiegel C zu den Spiegeln D und G, welche auf dem Rahmen
der Vorrichtung angeordnet sind und in einem derartigen- Winkel stehen, daß die
beiden Strahlen von ihnen normal auf den zu untersuchenden sphärischen Spiegel fallen.
Mit dieser Anordnung kann eine Untersuchung in zwei Abschnitten auf folgende Weise
ausgeführt werden: Während des ersten Abschnitts der Prüfung fällt der Lichtstrahl
von dem Spiegel G, -der jetzt als Referenzspiegel dient, auf den optischen Mittelpunkt
des sphärischen Spiegels L und der 'Prüfstrahl vom Spiegel D auf -eine-Stelle
des Umfanges, dessen Symmetrie dann durch Drehen des sphärischen Spiegels um die
Achse X des`Referensstrahles geprüft wird, wobei das den Prüfstrahl- und den Referenzstrahlspiegel
einschließende Interferometer als Ganzes feststehend ist.
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Während des zweiten Abschnitts der Prüfung werden die Funktionen der
beiden Lichtstrahlen gewechselt, so daß der Referenzstrahl von D auf eine Stelle
des Umfangs und der Prüfstrahl von G auf die zentrale Stelle des Spiegels fällt.
Um den Spiegel auf zonale Aberrationen zu prüfen, wird er dann als Ganzes um die
vertikale Achse Y hin und her geschwungen, wobei das Interferometer selbst wie vorher
stehenbleibt.
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Andererseits kann man, an Stelle den sphärischen Spiegel zu bewegen
und das Interferometer festzuhalten, das Interferometer selbst um die diesbezügliche
Achse bewegen und den Spiegel feststehen lassen.
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Es ist ersichtlich, daß bei dieser Anordnung ein Strahl als Referenzstrahl
zum Prüfen auf Symmetriemängel dient, während der andere als Referenzstrahl zur
Prüfung auf zonale Aberrationen der Prüfungsflächen benutzt wird, wobei jede Abweichung
-infolge der zum Untersuchen erforderlichen Bewegungen, welche einen der Strahlen
beeinflußt; auf den anderen in entsprechendem Maße-einwirkt.
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Zum Untersuchen von _- nichtsphärischen Flächen, z. B.- Paraboloiden;
kann ein ähnliches
Verfahren angewandt werden, jedoch muß in diesem
Falle ein bestimmter Betrag von Winkelabweichung zwischen den beiden Strahlen, der
durch Rechnung ermittelt wird, als Korrektion berücksichtigt werden.
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Die ganze Vorrichtung kann durch ein Okular bei O eingestellt und
während der Untersuchung in annähernd gleicher Einstellung gehalten werden, dessen
Brennpunkt in der Ebene desjenigen der Linse T liegt, wobei diese Anordnung ein
geeignetes Mittel zum Zentrieren der zu prüfenden sphärischen Fläche mit den verschiedenen
Achsen darstellt.
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Die Prüfung von großen ebenen Flächen kann in ähnlicher Weise, wie
oben geschildert, ausgeführt «-erden. In diesen Fällen verlaufen die beiden Rotationsachsen
X und Y parallel.
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Obgleich die Worte »horizontal« und »vertikal« benutzt worden sind,
um bei der beschriebenen besonderen Ausführungsform der Erfindung den Weg der Lichtstrahlen
klar anzugeben, sollen diese Worte den Umfang der Erfindung jedoch nicht einschränken.
Vielmehr kann die Vorrichtung auch in anderen Stellungen benutzt werden, und die
gewünschte'Wirkung, die auf der Erhaltung der Grundbeziehung zwischen dem Prüfstrahl-und
dem Referenzstrahlspiegel beruht, kann auch durch andere Stellungen der optischen
Komponenten der Vorrichtung zueinander erreicht werden.
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Außer den oben erwähnten Vorteilen ermöglicht es die vorliegende Erfindung,
ein klares Bild der Fehler des zu untersuchenden Elements zu erhalten. Zudem sind
keine genau hergestellten und optisch bearbeiteten Trägerflächen erforderlich, während
die annähernde Gleichheit des optischen Weges, welche zwischen dem Referenzstrahl
und dem Prüfstrahl automatisch aufrechterhalten wird, jederzeit während einer Untersuchung
ein gut begrenztes Interferenzbild hervorbringt.