DE1098213B

DE1098213B - Measuring microscope

Info

Publication number: DE1098213B
Application number: DEH37117A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Raentsch
Original assignee: M Hensoldt and Soehne Optische Werke AG
Current assignee: Carl Zeiss Sports Optics GmbH
Priority date: 1959-08-07
Filing date: 1959-08-07
Publication date: 1961-01-26

Description

Meßmikroskop Die Erfindung betrifft ein Meßmikroskop. Bei den bekannten Meßmikroskopen war das gesamte Mikroskop zum Anzielen der Meßpunkte in einer Führung verschiebbar. Diese Meßmikroskope hatten den Nach teil, daß man mit ihnen mehr oder minder fehlerhafte Werte erhielt. Dies lag daran, daß die Führung nicht mit genügender Genauigkeit hergestellt werden! konnte und deshalb das Mikroskop beim Verschieben kleine Kippbewegungen ausführte. Hierbei wanderte das Bild des Meßpunktes relativ zum Fadenkreuz des Mikroskops aus. Um diese Auswanderung rückgängig zu machen, mußte das Mikroskop nachgestdlt werden.Measuring microscope The invention relates to a measuring microscope. With the known Measuring microscopes was the entire microscope for aiming at the measuring points in a guide movable. These measuring microscopes had the disadvantage that you can use them more or received less incorrect values. This was because the leadership was insufficient with Accuracy can be made! could and therefore the microscope when moving performed small tilting movements. The image of the measuring point wandered relatively to the crosshair of the microscope. In order to reverse this emigration, one had to the microscope can be reproduced.

Der Betrag der Nachstellung ging als Fehler in das Meßergebnis ein.The amount of adjustment was included as an error in the measurement result.

Diesen Nachteil beseitigt das Mikroskop nach der Erfindung dadurch, daß zum Anzielen des Meßpunlktes ein zweiteiliges Objektiv vorgesehen ist, dessen einer Teil gerätefest angeordnet ist und dessen anderer Teil parallel zum Meßstück durch eine Meßspindel od. dgl. verschiebbar ist, wobei zwischen den Objektivteilen paralleler Strahlengang herrscht, daß ferner der verschiebbare Objektivteil mit Bezug auf die Meßachse auf derselben Seite wie die Spindel liegt und der positive Knotenpunkt des verschiebbaren Objektivteiles oder dessen virtuelles Bild in der Achse der Meßspindel liegt. Mit diesem Meßmikroskop wird durch Verschieben des beweglichen Objektivteiles zunächst der eine Meßpunkt anvisiert und nach geeigneter Verschiebung dieses Teiles der andere Meßpunkt. Die Größe der hierzu notwendigen Verschiebung ist ein Maß für den Abstand der beiden Meßpunkte. The microscope according to the invention eliminates this disadvantage in that that a two-part lens is provided for aiming at the measuring point, its one part is fixed to the device and the other part is parallel to the measuring piece by a measuring spindle or the like. Is displaceable, with between the lens parts parallel beam path prevails that also the displaceable lens part with Reference to the measuring axis is on the same side as the spindle and the positive one Node of the movable lens part or its virtual image in the Axis of the measuring spindle lies. With this measuring microscope is moved by moving the Objective part initially aimed at a measuring point and after appropriate displacement of this part the other measuring point. The size of the shift necessary for this is a measure of the distance between the two measuring points.

Kippungen des verschiebbaren Objektivteiles, z.B. infolge eines Führungsfehlers, wirken sich bei diesem Gerät nach einem bekannten Prinzip der Optik nicht aus, weil die Achse der Meß.spin.del durch den positiven Kn,oten!punlç,t oder dessen virtuelles Bild geht. Tilting of the movable lens part, e.g. as a result of a guiding error, do not affect this device according to a well-known principle of optics, because the axis of the Meß.spin.del through the positive knot, oten! punlç, t or its virtual one Picture goes.

Bei Längenmeßmaschinen ist es bekannt, den positiven Knotenpunkt in die Meßachse zu legen. Hier liegen jedech andere Verhältnisse vor. Es sind hier Meßachse und Abbildungsobjd<'tiv auf verschiedenen Seiten des Maßstabes angeordnet. Bei einer derartigen Lage kann man den üblicherweise im Innern des Objektivs liegenden Knotenpunkt durch Vorschalten eines Ptanspiegels in die Meßachse verlagern. Dieses Prinzip ist jedoch bei der vorliegenden Erfindung wegen der anderen Lage des verschiebbaren Objektivteiles und der Spindel zur Meßachse nicht anwendbar, weshalb die eingangs genannte erfindungsgemäße Anordnung getroffen wurde. In length measuring machines it is known to use the positive node to be placed in the measuring axis. There are different conditions here. There are here The measuring axis and the imaging lens are arranged on different sides of the scale. In such a position, the one usually lying inside the lens can be used Move the node into the measuring axis by adding a Pt mirror. This However, principle is in the present invention because of the different position of the slidable Lens part and the spindle to the measuring axis not applicable, which is why the initially said arrangement according to the invention was made.

Vorteilhaft sitzt der verschiebbare Objektivteil auf der Meßspindel und ist gegen Drehungen durch einen in einer Führung gleitenden Stift gesichert, und die Führung ist außerdem zum Ausgleich eines konstan- ten Steigungsfehlers der Meßspindel in einer Ebene parallel zur Spindelachse neigbar. The displaceable lens part is advantageously seated on the measuring spindle and is secured against rotation by a pin sliding in a guide, and the leadership is also to compensate for a constant th slope error of the Measuring spindle tiltable in a plane parallel to the spindle axis.

In weiterer Ausgestaltung der Neuerung ist es vorgesehen, das Mutterstück auf zwei Spindeln zu lagern und beide Spindeln durch Zahnräder zu verbinden. In a further embodiment of the innovation, it is provided that the nut piece to be stored on two spindles and to connect both spindles by gears.

Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß das Gerät ohne zusätzliche optische Elemente kurz gehalten werden kann.This training has the advantage that the device without additional optical Items can be kept short.

Sofern nur Meine Werkstücke auszumessen sind, d. h. also der Verschiebeweg des beweglichen Objektivteiles kurz ist, können die Linsen des gerätefesten und des verschiebbaren Obj ektivteiles achsenparallel zueinander angeordnet sein, weil dann der Durchmesser des fest angeordneten Objektivteiles so groß ausgebildet werden kann, daß er etwa.demVerschiebeweg des verschiebbaren Obj ektivteiles entspncht. If only my workpieces are to be measured, d. H. so the displacement of the movable lens part is short, the lenses of the fixed and of the movable lens part be arranged axially parallel to one another because then the diameter of the fixed lens part can be made so large can that it corresponds approximately to the displacement path of the displaceable lens part.

Will man den feststehenden Objektivteil nicht derart groß ausbildens dann kann man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen den beiden Objektivteilen zwei nach Art einer Schere miteinander und mit dem feststehenden sowie beweglichen Objektivteil drehbar verbundene rhombische Prismen vorsehen, derart, daß die vom verschiebbaren Objektivteil kommenden Lichtstrahlen in jeder Stellung dieses Objektivteiles durch die Prismen in den feststehenden Objektivteil gelenkt werden. If you don't want to make the fixed part of the lens so large then you can in a further embodiment of the invention between the two lens parts two in the manner of a pair of scissors with one another and with the fixed and movable one Provide lens part rotatably connected rhombic prisms, such that the from Slidable lens part coming light rays in any position of this lens part be directed through the prisms in the fixed lens part.

Eine andere Möglichkeit, den feststehenden Objektivteil in seinem Durchmesser klein zu halten, besteht darin, diesen Teil mit seiner Achse parallel zur Verschiebungs richtung des beweglichen Objektivteiles anzuordnen und mit dem beweglichen Objektivteil eine gerade Anzahl von Spiegeln zu verbinden, vorzugsweise ein Pentaprismla zur Lenkung der Lichtstrahlen in den feststehenden Objektivteil vorzusehen. Bei dieser Ausbildung kann der Verschiebeweg beliebig lang sein. Another possibility, the fixed part of the lens in his Keeping diameter small consists in keeping this part with its axis parallel to arrange the displacement direction of the movable lens part and with the movable lens part to connect an even number of mirrors, preferably a pentaprism for directing the light rays into the fixed lens part to be provided. In this training, the displacement can be as long as you like.

Im aUgemeinen wird der positive Knotenpunkt des verschiebbaren Objektivteiles ~ im Objektiv liegen. In diesem Fall muß also auch die Führungsebene durch diesen Objektivteil gehen. Dies ist nicht immer vorteilhaft. Will man die Führungsebene vom verschiebbaren Objektivteil entfernt: anordnen, dann kann man durch wenigstens ein vor dem verschiebbaren Objektivteil angeordnetes Planspiegelpaar den positiven Knotenpunkt virtuell an einen anderen Ort legen. Die Führungsebene muß dann durch das virtuelle Bild des positiven Knotenpunktes gehen. In general, it becomes the positive node of the movable lens part ~ lying in the lens. In this case, the management level must also go through this Lens part go. This is not always beneficial. Do you want the management level away from the movable lens part: arrange, then you can at least go through a pair of plane mirrors arranged in front of the displaceable lens part represent the positive ones Virtually relocate the junction to a different location. The management level then has to go through walk the virtual picture of the positive node.

Eine weitere Möglichkeit, den positiven Knotenpunkt aus dem Objektiv heraus zu verlagern, besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung darin, den verschiebbaren Obj ektivtell- - als' Teleobjektiv mit außerhalb des Objektivs, vorzugsweise hinter dem Objektiv liegenden Knotenpunkt auszubilden. Another way to get the positive node off the lens to shift out, consists in a further embodiment of the invention, the Movable Obj ektivtell- - as a 'telephoto lens with outside the lens, preferably to form node lying behind the lens.

In der Zeichnung ist eivn Ausführun,gsbeispieL der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Meßmikroskop im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 eine geänderte Linsenanordnung, Fig. 5 eine weitere Linsenanordnung, Fig. 6 die schematische Draufsicht auf Fig. 5, Fig. 7 eine geänderte AQsbiidungsform, Fig. 8 eine nochmals geänderte Ausbildungsform, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8, - Fig. 10 eine geänderte Ausführungsform, Fig. 11 eine geänderte Ausführunrgsform. The drawing shows an embodiment, example of the invention, namely Fig. 1 shows a measuring microscope in section, Fig. 2 shows a section according to the Line II-II of Fig. 1, Fig. 3 shows a section along the line III-III of Fig. 2, 4 shows a modified lens arrangement, FIG. 5 shows a further lens arrangement, FIG. 6 shows the schematic top view of FIG. 5, FIG. 7 shows a modified form of formation, FIG. 8 shows a further modified embodiment, FIG. 9 shows a section along the line IX-IX of FIGS. 8, - FIG. 10 a modified embodiment, FIG. 11 a modified one Embodiment.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist auf dem Tisch 1 des Meßmikroskops ein auszumessen des Werkstück2 angeordnet; beispielsweise soll die Länge zwischen den Punkten A und B ermittelt werden. Zu diesem Zweck ist in einem Träger 3 in Richtung des Pfeiles 4 eine Linse 5 verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung wird durch eine Meßschraube 11 bewirkt. Die Linse 5 ist im Abstand ihrer Brennweite von der Oberfläche des Werkstückes 2 angeordnet, so daß die Lichtstrahlen die Linse 5 parallelstrahlig verlassen. Mit der Linse 5 ist ein Pentaprisma 6 verbunden, welches tdlie Lichtstrahlen rechtwinklig umlenkt. Die parallelen Lichtstrahlen treffen auf eine gerätefeste Linse 7, welche sie nach Umlenkung durch ein Prisma 17 und einen Spiegel 18 auf einer Strichplatte 8 sammelt. Zur Messung wird die Meßschraube 11 so weit gedreht, daß auf der Strichplatte 8 zunächst der Punkt A im Strichkreuz erscheint. Auf der Trommel 9 der Meßschraube 11 liest man dann einen zugehörigen Wert ab. Alsdann wird das Objektiv 5 so weit verschoben, bis der Meßpunkt B in der Okularbildebene erscheint. Auf der Trommel9 liest man wieder den zugehörigen Wert ab. Die Differenz zwischen beiden Werten ergibt den Abstand der Punkte A und B. 1 to 3 is on the table 1 of the measuring microscope measuring the workpiece2 arranged; for example, the length between the Points A and B are determined. For this purpose is in a carrier 3 in the direction of the arrow 4 a lens 5 arranged displaceably. The shift is through a micrometer 11 causes. The lens 5 is at the distance of its focal length from the Surface of the workpiece 2 arranged so that the light rays parallel the lens 5 leaving. With the lens 5 a pentaprism 6 is connected, which tdlie light rays deflects at right angles. The parallel rays of light hit a device that is fixed to the device Lens 7, which it after deflection by a prism 17 and a mirror 18 on a reticle 8 collects. To measure, the micrometer 11 is turned so far, that on the reticle 8 initially the point A appears in the reticle. On the Drum 9 of micrometer 11 then reads off an associated value. Then will the objective 5 shifted until the measuring point B appears in the eyepiece image plane. The corresponding value can be read off again on the drum9. The difference between the two values gives the distance between points A and B.

Wie insbesondere aus der Fig. 3 zu erkennen ist, ist die Trommel9 mit einem Innengewinde 10 versehen. As can be seen in particular from FIG. 3, the drum 9 is provided with an internal thread 10.

In dieses Gewinde greift die Schraube 11 ein. Die Schraube 11 läuft in eine Stange 12 aus, auf der die Linse 5 und das Prisma 6 befestigt sind. Die Stange 12 dient gleichzeitig zur Führung dieser Teile. Sie liegt zu diesem Zweck in einer BohErungl3 des Gehäuses. Damit sich die Stange 12 nicht dreht, ist sie mit einem Stift 14 verbunden, der seinerseits in einer Führung 15 gleitet. Die Führung 15 ist um eine Welle 15' mittels zweier Schrauben 16 drehbar. Hierdurch kann ein konstanter Steigungsfehler der Schraube 11 ausgeglichen werden. Stellt man nämlich die Führung 15 schräg zur Achse der Schraube 11 ein, dann wird Idie I,inse 5 nicht nur verschoben', sondern auch etwas gedreht. Diese Drehung bewirkt eine zusätzliche Ver- schiebung der Linse, welche für den Ausgleich des Steigiangsfehlers der Schraube 11 herangezogen werden kann.The screw 11 engages in this thread. The screw 11 runs into a rod 12 on which the lens 5 and the prism 6 are attached. the Rod 12 also serves to guide these parts. She lies to that end in a hole 13 in the housing. So that the rod 12 does not rotate, it is connected to a pin 14 which in turn slides in a guide 15. The leadership 15 can be rotated about a shaft 15 ′ by means of two screws 16. This allows a constant pitch error of the screw 11 can be compensated. If you ask namely the guide 15 inclines at an angle to the axis of the screw 11, then Idie I, inse 5 will not just moved ', but also rotated a bit. This rotation causes an additional one Ver shifting the lens, which compensates for the pitch error of the screw 11 can be used.

Gemäß Fig. list hinter der Linse 5 ein Pentaprisma angeordnet, um die von dem Werkstück kommenden Lichtstrahlen parallel zur Verschiebungsrichtung der Linse 5 zu lenken. Die Linse7 kann bei dieser Ausbildung einen kleinen Durchmesser haben. Will man mit dem Meßmikroskop nur kleine Strecken ausmessein, dann können die Achsen der Linsen 5 und 7 parallel zueinander anigeordnet sein. Die Linse 7 muß dann allerdings, wie in Fig. 4 angedeutet, einen Durchmesser haben, der etwa dem Verschiebeweg der Linse 5 entspricht. According to FIG. 1, a pentaprism is arranged behind the lens 5 in order to the light rays coming from the workpiece parallel to the direction of displacement the lens 5 to steer. The lens 7 can have a small diameter in this design to have. If you only want to measure small distances with the measuring microscope, then you can the axes of the lenses 5 and 7 can be arranged parallel to one another. The lens 7 must then, however, as indicated in Fig. 4, have a diameter that is approximately corresponds to the displacement path of the lens 5.

Eine andere Ausbildung, bei der die Achsen der Linsen 5 und 7 parallel zueinander angeordnet sind, ist in den Fig.5 und 6 dargestellt. Die Linse 5 in Fig. 5 wird senkrecht zur Zeichenebene verschoben. Another training in which the axes of the lenses 5 and 7 are parallel are arranged to one another, is shown in FIGS. The lens 5 in Fig. 5 is shifted perpendicular to the plane of the drawing.

Sie ist mit ihrer Fassung 23 drehbar in der Fassung 25 eines rhombischen Prismas 20 gel'agert. Das Prisma 20 wiederum ist iiber eineWelle21 gelenkig mit einem rhombischen Prisma 22 verbunden. In der Fassung26 des Prismas 22 ist die Fassung 24 mit der Linse 7 drehbar gelagert. Durch diese Ausbildung wird folgendes erreicht: Verschiebt man die Linse 5 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 5, dann werden die Prismen 20 und 22 nach Art einer Schere auseinandergezogen. In Fig.6 sind zwei Stellungen der Linsen 5 und 7 sowie der Prismen 20 und 22 dargestellt. Die Bezugszahlen der optischen Teile der zweiten Stellung wurden mit einem Strich versehen. Aus der Fig. 6 erkennt man, daß in jeder Stellung der Linse 5 die von dieser Linse kommenden Strahlen über ,die Prismen 20 und 22 stets in die Linse 22 gelenkt werden.It is rotatable with its socket 23 in the socket 25 of a rhombic one Prism 20 stored. The prism 20 is in turn articulated via a shaft 21 a rhombic prism 22 connected. The version is in the frame 26 of the prism 22 24 rotatably mounted with the lens 7. The following is achieved through this training: If you move the lens 5 perpendicular to the plane of the drawing of FIG. 5, then the Prisms 20 and 22 pulled apart like a pair of scissors. In Fig.6 there are two positions the lenses 5 and 7 and the prisms 20 and 22 are shown. The reference numbers of the optical parts of the second position are marked with a line. From Fig. 6 it can be seen that in every position of the lens 5, those coming from this lens Beam over, the prisms 20 and 22 are always directed into the lens 22.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Filg. 1 bis 3 ging die Spindelachse und damit die Ebene der Führung durch den Mittelpunkt der Linse 5, weil hier der Knotenpunkt K der Linse 5 lag. Diese Spindelanordnung braucht nicht immer vorteilhaft zu sein. Gemäß Fig. 7 ist der positive Knotenpunkt K durch Vorschalten eines Planspiegeis 30 vor die Linse 5 nach K' virtuell verlagert worden. Die Achse der Spindel 11 geht jetzt durch K'. In the embodiments according to Filg. 1 to 3 went the spindle axis and thus the level of guidance through the center of the lens 5, because here the Node K of the lens 5 was. This spindle arrangement does not always need to be advantageous to be. According to FIG. 7, the positive node point K is obtained by connecting a plan mirror upstream 30 has been virtually displaced in front of the lens 5 to K '. The axis of the spindle 11 goes now by K '.

Ein ähnliches Beispiel zeigen die Fig. 8 und 9. Hier sind vor der Linse 5 zwei Planspiegel 40 und 41 vorgesehen, welche nach Art eines Pentaprismas angeordnet sind. Beide Spiegel 40 und 41 verlagern den KnotenpunktK nach K'. Die Achse der Spindel 11 geht jetzt durch den virtuellen Knotenpunkt K'. Die Stra«hlenuimlenkung erfolgt hinter Ider Linse7 vorteilhaft durch ein rechtwinkliges Prisma 42 sowie ein weiteres Prisma43, so daß der Meßpunkt M in den Punkts' auf der Strichpiatte 8 abgebildet wird. A similar example is shown in FIGS. 8 and 9. Here are before the Lens 5 two planar mirrors 40 and 41 are provided, which in the manner of a pentaprism are arranged. Both mirrors 40 and 41 move the node K to K '. the The axis of the spindle 11 now goes through the virtual node point K '. The beam deflection takes place behind the lens 7 advantageously by a right-angled prism 42 as well another prism43, so that the measuring point M is in the point 'on the line plate 8 is shown.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Linse 5 durch ein Teleobjektiv 50 ersetzt worden ist, dessen positiver Knotenpunkt K von vornherein in der Achse der Spindel 11 liegt. Hinter dem Teleobjektiv 50 sind zwei Spiegel 51 und 52 vorgesehen. Diese Spiegel verlagern den positiven Knotenpunkt nicht. Fig. 10 shows an embodiment in which the lens 5 through a telephoto lens 50 has been replaced, the positive node point K of which has been replaced from the start lies in the axis of the spindle 11. Behind the telephoto lens 50 are two mirrors 51 and 52 provided. These mirrors do not shift the positive node.

Sie dienen lediglich der Strahlenumlenkung.They only serve to deflect the rays.

Das Gerät nach Fig. 1 ist wegen der vorgesehenen Stange 12 recht lang. Eine etwas kürzere Bauweise erhält man, wenn man gemäß Fig. 11 zwei Spindeln 60 und 61 vorsieht, wobei beide Spindeln parallel zueinander liegen und durch Zahnräder63, 64 und 65 miteinander in Drehverbindung stehen. Die Linse 5 sitzt bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Mutterstück 66, welches auf beiden Spindeln 60 und 61 gelagert ist. The device of Fig. 1 is due to the provided rod 12 right long. A somewhat shorter design is obtained if, as shown in FIG. 11, two spindles are used 60 and 61, whereby both spindles are parallel to each other and through gears63, 64 and 65 are in rotary connection with one another. The lens 5 is seated in this exemplary embodiment in a nut piece 66 which is mounted on both spindles 60 and 61.

Claims

PATENT APPEAL: 1. Measuring microscope, characterized in that it has a two-part lens, one part of which is fixed and the other part Part by a measuring spindle or the like. Is displaceable that between the lens parts parallel beam path prevails that also the displaceable lens part with With respect to the measuring axis is on the same side as the spindle and the movable one Objective part is designed and arranged such that its positive node or whose virtual image lies in the axis of the measuring spindle.

2. Measuring microscope according to claim 1, characterized in that the positive The node lies inside the movable lens part and the movable one Lens part is mounted on the measuring spindle.

3. Measuring microscope according to claim 1, characterized in that the displaceable lens part is designed as a telephoto lens, the positive node point of which outside, preferably behind the movable lens part in the axis of the Measuring spindle lies.

4. measuring microscope according to claim 1, characterized in that the Slidable lens part against rotation by a sliding in a guide Pin is secured and that the guide to compensate for a constant pitch error the measuring spindle can be inclined in a plane parallel to the spindle axis.

5. measuring microscope according to claim 1, characterized in that the sliding lens part with a nut piece on two parallel to each other Spindles is seated and the spindles are rotatably connected to one another by gears.

6. measuring microscope according to claim l, characterized in that the optical axis of the fixed part of the lens parallel to the direction of exercise of the movable lens part and an even number of with the movable lens part Lens part connected mirrors. preferably a pentaprism to deflect the Light rays is provided in the fixed lens part.

7. measuring microscope according to claim 6, characterized in that before the displaceable lens part for beam deflection at least one pair of plane mirrors is provided and the axis of the measuring spindle through the virtual image of the positive Node of this part goes.

8. measuring microscope according to claim 1, characterized by two plane mirrors, one of which is arranged in front of and the other behind the displaceable lens part is and of which the front plane mirror is the positive node virtually in the spindle axis shifted.

9. measuring microscope according to claim 1, characterized in that the optical axis of the movable and the fixed lens part parallel lie to each other and the fixed lens part has a diameter that corresponds approximately to the path of the movable lens part.

10. measuring microscope according to claim 1, characterized in that the optical axes of the movable and the fixed lens part parallel lie to each other and between them two like a pair of scissors with each other and with the fixed and the movable lens part connected rhombic Prisms are provided in such a way that the coming from the movable lens part Light rays in every position of this part through the prisms in the fixed Lens part are steered.

Publications considered: B er n dt: »Fundamentals and devices technical length measurements «, pp. 276/277.