DE930589C - Apparat zur Messung von sehr kleinen Laengen - Google Patents

Apparat zur Messung von sehr kleinen Laengen

Info

Publication number
DE930589C
DE930589C DES33357A DES0033357A DE930589C DE 930589 C DE930589 C DE 930589C DE S33357 A DES33357 A DE S33357A DE S0033357 A DES0033357 A DE S0033357A DE 930589 C DE930589 C DE 930589C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
measuring device
measuring
direct current
observed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DES33357A
Other languages
English (en)
Inventor
Miron Koulikovitch
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.)
GENEVOISE INSTR PHYSIQUE
Societe Genevoise dInstruments de Physique
Original Assignee
GENEVOISE INSTR PHYSIQUE
Societe Genevoise dInstruments de Physique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GENEVOISE INSTR PHYSIQUE, Societe Genevoise dInstruments de Physique filed Critical GENEVOISE INSTR PHYSIQUE
Application granted granted Critical
Publication of DE930589C publication Critical patent/DE930589C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

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)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

  • Apparat zur Messung von sehr kleinen Längen Um die Messung von sehr kleinen Längen auszuführen, benutzt man heute Interferometer verschiedener Art, wie die von Michelson, von Benoit-Fabry-Perrot und andere, die keine direkte Ablesung der gemessenen Größe erlauben.
  • Der optische Teil dieser bekannten Apparate weist dabei im wesentlichen eine monochromatische Lichtquelle, einen beweglichen Spiegel und ein Beobachtungsfernrohr auf, und die Meßmethode besteht darin, daß bei Verschiebung des beweglichen Spiegels um die zu messende Länge der Beobachter im Beobnchtungsfernrchr eine Anzahl von abwechselnd dunklen und hellen, in gleichen Abständen voneinander stehenden Interferenzstreifen vorüberziehen sieht und daß jeder der hellen Streifen bei Verschiebung des Spiegels um eine halbe Wellenlänge der durch die Lichtquelle ausgesandten Strahlen genau die Stelle des voran gehenden einnimmt. Ist die Wellenlänge des Lichtes bekannt, kann durch Abzählen der vorübergehenden Streifen die Größe der Verschiebung des beweglichen Spiegels oder eines Trägers dieses Spiegels mit großer Genauigkeit ausgerechnet werden. Diese Meßmethode ist aber zeitraubend und verlangt eine sehr große Aufmerksamkeit des Beobachters. Zudem ist sie für die Messung von Längen unterhalb einer halben Wellenlänge nicht angebracht. Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden.
  • Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Messung von sehr kleinen Längen, mit einem undurchsichtigen Gitter, welches durchsichtige Schlitze aufweist, mit einer elektronischen Vorrichtung, welche die Stromschwankungen einer Photozelle um einen optischen Mittelwert in Strom von konstanter Spannnng aber gleicher Dauer und Polarität umwandelt, und mit einer Meßvorrichtung, welche den Mittelwert der umgewandelten Stromstöße anzeigt.
  • Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Interterometer, dessen . die Interferenzstrahlen aussendendes Bauteil mit dem zu beobachtenden Element fest verbunden ist und dessen Lageänderungen folgen kann, und einen die Interferenzstrahlen über ein wechseistrombewegtes Gitter auffangenden photoelektrischen Empfänger mit 6einer die photoelektrischen Ströme in Impulse wandelnden Vorrichtung, sowie ein auf die Stromimpulse ansprechendes Meßgerät umfaßt, welches die Unterschiede der zeitlichen Abstände zwischen den einander folgenden Impulsen und damit die Abweichung der Lage von der ursprünglichen Lage des zu beobachtenden Elements anzeigt.
  • Die Zeichnung veranschaulicht schematisch und beispielsweise eine Ausführungsart des Apparates gemäß der Erfindung.
  • Fig. I zeigt ein Schema des Apparates, Fig. 2 die Anordnung der durchsichtigen Schlitze des Gitters und der Interferenzstreifen, die mittels eines Objektivs auf das Gitter projiziert werden..
  • Der dargestellte Apparat setzt sich nach Fig. I zusammen aus a dem Interferometer I, b der photoelektrischen Visiervorrichtung II und c der Meßvorrichtung III.
  • Das Interferometer 1 bekannter Bauart weist eine monochromatische Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle 1, einem Filter Ia und einem Kondensator 2 auf. Das Bündel von monochromatischen und parallel gerichteten Strahlen trifft auf eine haibdurchsichtige Fläche 3, welche gegenüber dem einfallenden Strahlenbündel um 450 geneigt ist. Diese Fläche 3 ist wiederum aus zwei miteinander in Berührung stehenden und mit einem halbdurchsichtigen Überzug versehenen Flächen zweier identischer Prismen 4 und 5 gebildet. Der Teil A der einfallenden Strahlen geht durch die Fläche 3 hindurch und fällt auf den orthogonalen Spiegel 6, der sie in Richtung der Fläche 3 zurückwirft. Der Teil'B wird durch die Fläche 3 um go0 abgelenkt und durch Spiegel 7 in Richtung dieser Fläche 3 zurückgeworfen. Der Spiegel 7 schließt mit dem Spiegel 6 einen Winkel von (go + a) Grad ein, der jedoch nur wenig von einem rechten Winkel abweicht.
  • Der Spiegel 7 ist starr auf einem axial verschiebbaren Träger 8 angebracht, dessen Winkellage genau festgelegt ist. Dieser Träger ist in zwei Führungen g und 9a geführt und trägt an seinem äußeren Ende einenTaster 10. Irgendeine hier nicht näher dargestellte mechanische Präzisionsvorrichtung erlaubt es, den Träger 8 und den Taster 10 axial über sehr kleine Weglängen von einer ge wählen Nullstellung aus zu verschieben. Eine solche kleine Weglänge A I ist in der Zeichnung stark vergrößert dargestellt.
  • Die photoelektrische VisiereinrichtungII weist ein Objektiv II auf, das in der optischen Achse o-o des Interferometers angeordnet ist. Dieses Objektiv fängt die durch die Spiegel 6 und 7 reflektierten Strahlen auf und wirft sie auf ein zur optischen Achseo-o senkrecht angeordnetes Gitter 12. Die von den Strahlen der Bündel A und B durchlaufenen Wege sind nicht von. gleicher Länge. Es entsteht daher auf dem mit Schlitzen 14 versehenen Gitter I2 eine Reihe von Interferenzstreifen I3, die abwechselnd dunkel und hell sind und deren Abstände und Schärfe von verschiedenen Faktoren, wie Größe des Winkels a, Beschaffenheit der Spiegel oder Wellenlänge des Lichtes abhängig sind. In Fig. 2 sind nur die hellen Streifen I3 dargestellt. Eine Verschiebung A I bewirkt, auch bei sehr kleiner Bewegung des Tasters I0, eine proportionale Querverschiebung s (Fig. 2) der Streifen I3 auf dem Gitter I2. Dabei entsprechen Form und geometrische Lage der Schlitze 14 der der Streifen 13.
  • Ein durch ein Wechselstromnetz 19 gespeister Elektromagnet 15 versetzt das Gitter I2 in eine symmetrisch zur optischen Achseo-o hin und her gehende, periodische Bewegung. Doch kann das Gitter natürlich auch durch irgendeine andere bekannteAntriebsvorrichtung in eine solcheSchwingbewegung versetzt werden.
  • Die Lage der beschriebenen Teile zueinander ist so gewählt, daß für eine bestimmte Lage des Tasters I0, die als Nullpunkt für die Messung gewählt ist, nueh dlas Gitter in seiner Mittellage steht und daß seine Schlitze symmetrisch zur optischen Achse o-c liegen. Für diese mittIere Lage ist die Abweichung gleich Null, und die awfeinaniderfolgenden Übereinstimmungen der Schlitze mit den Streifen geschehen in gleichen Abständen. Für jede andere, infolge einer Verschiebung des Tasters eingenommenen Lage des Spiegels 7 ist die Lage der Streifen auf dem Gitter I2.gegenüber der mittleren Lage der Schwingungen des Gitters versetzt, und die Übereinstimmung der Streifen mit den Schlitzen folgt auf die nächste in ungleichen Zeitabständen.
  • Dabei darf als genügend genau angenommen werden, daß diese Ungleichheit der Zeitabstände proportional zur Versetzung der Streifen und daher proportional zu der durch den Taster 10 zurückgelegten Weglänge vom Nullpunkt ist.
  • Der Lichtfluß der hellen Streifen, der bei jedem Übereinstimmen der Streifen mit den Schlitzen durch das Gitter hindurchgeht, wird durch eine photoelektrische Zelle I6 aufgefangen. Die durch die Änderungen des aufgefangenen Lichtflusses hervorgerufenen Stromschwankungen in der Photozelle I6 werden verstärkt und darauf mittels einer an sich bekannten elektronischen Vorrichtung 17 und I8 in Impulse von äußerst kurzer Dauer umgewandelt. Die Vorrichtung 17, IS wird von einem Netz 19 aus über einen Gleichrichter 20 gespeist.
  • Die Meßvorrichtung III enthält einen elektronischen Stromwender 21 bekannter Bauart, welcher durch die scharfen, aus der photoelektrischen Vilsiervorrichlbung II herkommenden Stromimpulse gesteuert wird, und ferner ein Ableseinstrument 22, welches aus einem Gleichstrommeßinstrument besteht. Dieses Ableseinstrument 22 weist eine große mechanische oder elektrische Trägheit auf, damit die Ungleichheit der Zeiten bzw. der in einer Schwingungsperiode des Gitters 12 auftretenden Impulse in einen ablesbaren Wert umgewandelt werden, welcher der Verschiebung des Tasters IO in bezug auf die gewählte Nullage entspricht.
  • Die mehr oder weniger gute Schärfe der Streifen hat bei diesem Apparat keinen Einfluß auf die präzise Bestimmung ihrer Lage, weil die Stromschwankungen, welche durch die auf die photoelektrische Zelle einwirkenden Lichtflußschwankungen hervorgerufen werden, mittels der elektronischen Vorrichtung in Impulse umgewandelt werden, welche in bezug auf dieStromschwankungen immer im gleichen Zeitpunkt abgegeben werden, d. h. in dem gleichen Zeitpunkt, in welchem die Streifen I3 mit den Schlitzen 14 zusammenfallen. Daraus folgt, daß der beschriebene Apparat Verschiebungen von sehr kleiner Amplitude, auch wenn sie kleiner als eine halbe Wellenlänge des Lichtes der monochromatischen Beleuchtungsvorrichtung des Interferometers sind, mit großer Genauigkeit zu messen erlaubt.
  • Das hier beschriebene Interferometer kann selbstverständlich auch durch irgendein anderes Interferometer ersetzt werden. Dasselbe gilt für die photoelektrische Visiervorrichtung und für die Ablesevorrichtung. So kann die Ablesevorrichtung beispielsweise eine durch die scharfen Impulse gesteuerte Lichtquelle sowie eine mit einer Skala und mit rotierenden Zeichen versehene stroboskopische Vorrichtung aufweisen, welche die Differenz der zwischen zwei Li,chtblitzen verstrichenen Zeit sich bar macht. Die Meßvorrichtung kann auch einen mittels Stromstößen gesteuerten Oszillographen aufweisen, beispielsweise ein Kathodenstrahlrohr, dessen leuchtender Punkt synchron mit dem Gitter verschoben und durch die Stromstöße der elektronischen Vorrichtung gesteuert wird.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zum Messen kleiner, bei Lageänderung eines zu beobachtenden Elementes sich ergebender Strecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Interferometer, dessen die Interferenzstrahlen aussendendes Bauteil mit dem zu beobachtenden Element fest verbunden ist und den Lageänderungen folgen kann, und einen die Interferenzstrahlen über ein wechseistrombewegtes Gitter auffangenden photoelektrischen Empfänger mit einer diephotoelektrischen Ströme in Impulse wandelnden Vorrichtung, sowie ein auf die Stromimpulse ansprechendes Meßgerät umfaßt, welches die Unterschiede der zeitlichen Abstände zwischen den einander folgenden Impulsen und damit die Abweichung der Lage von der ursprünglichen Lage des zu beobachtenden Elementes anzeigt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät von einem an sich bekannten, von den Stromimpulsen beeinflußbaren und von dem zur Gitterbewegung dienenden Wechselstrom gesteuerten elektronischen Vorrichltunlg sowie ven einem gleichen falls bekannten, durch diese Vorrichtung jeweils für die zwischen der Aufeinanderfolge zweier Stromimpulse liegende Zeitdauer an eineGleichstromquelle konstanter Spannung legbarem Gleichstrommengenmeßgerät, beispielsweise von einem ballistischen Galvanometer gebildet ist, während die elektronische Vorrichtung mit jedem Impuls die Richtungsumkehr des dem Gleichstrommengenmeßgerät zugeführtenGleichstromes bewirkt.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgerät ein an sich bekanntes stroboskopisches Gerät dient, das eine mit der Frequenz der Gitterbewegung umlaufende Scheibe mit Merkzeichen und Skala aufweist und dessen Lichtquelle der Impulsstrom speist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgerät ein Oszillograph dient, dem die Stromimpulse zugefühirt werden.
    Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 844 076.
DES33357A 1952-06-11 1953-05-08 Apparat zur Messung von sehr kleinen Laengen Expired DE930589C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH930589X 1952-06-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE930589C true DE930589C (de) 1955-07-21

Family

ID=4548746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DES33357A Expired DE930589C (de) 1952-06-11 1953-05-08 Apparat zur Messung von sehr kleinen Laengen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE930589C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE970724C (de) * 1955-08-07 1958-10-23 Zeiss Carl Fa Optischer Feintaster
DE1090881B (de) * 1955-11-28 1960-10-13 Motorola Inc Einrichtung zur Gewinnung eines elektrischen Signals aus einer optischen Interferenzfigur

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE844076C (de) * 1949-11-11 1952-07-17 Genevoise Instr Physique Ablesevorrichtung fuer photoelektrische Mikroskope

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE844076C (de) * 1949-11-11 1952-07-17 Genevoise Instr Physique Ablesevorrichtung fuer photoelektrische Mikroskope

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE970724C (de) * 1955-08-07 1958-10-23 Zeiss Carl Fa Optischer Feintaster
DE1090881B (de) * 1955-11-28 1960-10-13 Motorola Inc Einrichtung zur Gewinnung eines elektrischen Signals aus einer optischen Interferenzfigur

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2235318C3 (de) Verfahren zur opto-elektronischen Messung der Entfernung und der Höhendifferenz und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE2156617B2 (de) Einrichtung zur bildkorrelation
DE2934263B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Messung der Scheitelbreckwerte in den Hauptschnitten torischer Brillengläser
DD136070B1 (de) Vorrichtung zur gleichzeitigen fluchtungs-und richtungsmessung
DE2750109C2 (de) Vorrichtung zur kontaktlosen Messung linearer Wegstrecken, insbesondere des Durchmessers
EP0094481B1 (de) Lichtelektrische Messeinrichtung
DE2113477A1 (de) Optischer Abtaster und Messanordnungen mit solchen optischen Abtastern
DE930589C (de) Apparat zur Messung von sehr kleinen Laengen
DE2132286A1 (de) Photoelektrisches Mikroskop
DE1281158B (de) Optisches Mehrzweck-Messgeraet
DE1498092C3 (de) Digitales Langenmeßgerat
DE1548394B2 (de) Verfahren und Anordnung zur Messung mechanischer Schwingungen
DE2733285C2 (de)
DE1218169B (de) Vorrichtung zum Pruefen der Wandstaerke von Glasrohren
DE840161C (de) Elektro-optischer Toleranzmesser
DE393737C (de) Mikroskop zum Messen kleiner Strecken
DE2624295A1 (de) Interferenzlineal
DE952943C (de) Verfahren zur Messung von Strecken mittels Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, und Vorrichtungen zur Ausuebung des Verfahrens
DE1017799B (de) Verfahren und Einrichtung zur exakten Laengenmessung
DE767952C (de) Einrichtung zum Kontrollieren und Eichen von Kurzzeitmessgeraeten
DE970724C (de) Optischer Feintaster
DE757703C (de) Vorrichtung zur lichtelektrischen Nachsteuerung von Gegenstaenden nach Massgabe der Bewegung eines Gebergeraets
AT220384B (de) Lichtelektrisches Entfernungsmeßgerät
DE1113314B (de) Vorrichtung zur Messung des Schlagens eines rotierenden oder schwingenden Koerpers
DE1233614B (de) Anordnung zur Bestimmung der Lage von Messmarken nach zwei Koordinaten und Verfahren zur Auswertung der Signale