DE2312368A1

DE2312368A1 - Optische messeinrichtung

Info

Publication number: DE2312368A1
Application number: DE2312368A
Authority: DE
Inventors: Yshio Kato; Yutaka Ogiwara
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1972-03-15
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1973-09-27
Also published as: GB1415397A; US3827811A

Description

NIPPON KOGAKU K.K. Case 2o8

Opti s ehe Me s seinri chtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Messeinrichtung mit einem Okularsystem, mit einem Objektiv, mit einer Einstellblende in einer Brennebene des Objektivs, mit einer Messeinrichtung zur Messung des durch die öffnung- der Einstellblende fallenden Lichtes, Der Ausdruck Okularsystem umfasst hier nicht nur Einrichtungen zur Sichtbarmachung eines von einem Objektiv entworfenen Bildes für das Auge, sondern auch für Fotoapparate udgl.

Es sind bereits, optische Messeinrichtungen bekannt, bei denen das durch die öffnung einer Einstellblende fallende Licht gemessen wird, wobei die Einstellblende in der Brennebene eines Objektivs angeordnet ist. Die bekannten Messeinrichtungen haben jedoch folgende Nachteile:

1) es ist unmöglich, ein gewünschtes Teilstück des Beobachtungsfeldes auszuwählen, indem die Grosse der Öffnung der Einstellblende variiert wird, während gleichzeitig das gesamte Gesichtsfeld im Auge behalten wird;

2) es ist bisher nicht möglich, die Grosse der Blendenöffnung entsprechend der Grosse des gewünschten Teilstückes des Feldes kontinuierlich zu ändern und

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3) wenn ein Strahlenteiler dazu benutzt wird, das gesarate Feld überblicken zu können und gleichzeitig das gewünschte Teilstück auszumessen, wird die Intensität des für die Messung zur Verfügung stehenden Lichtes verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Messeinrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit welcher ein Teilstück des Gesichtsfeldes ausgewählt und gemessen werden kann, indem die Grosse einer Blendenöffnung in der Brennebene des Objektivs kontinuierlich veränderbar ist, während das Gesichtsfeld überblickt werden kann. _:

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst. Im einzelnen ist eine Einstellblende■mit veränderbarer Öffnung in einer Bildebene des Objektivs angeordnet, und die Einstellblende besitzt reflektierende Oberflächen als Lichtabdeckteile, Infolgedessen gelangt ein Teil des von dem Objektiv in der Bildebene fokussierten Lichtes durch die Blendenöffnung, während der Rest des Lichtes an den reflektierenden Oberflächen zurückgeworfen wird. Hinter der Blendenöffnung sind Messvorrichtungen angeordnet, welche das hindurchtretende Licht messen, und das Okularsystem ist so angeordnet, dass das reflektierte Licht aufgenommen wird.

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In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Mikroskopfotometer mit der neuen optischen Messeinrichtung,

Fig. 2A, 2B,' 2C und 2D eine linstellblende gemäße Erfindung,

Fig* 3A und 3B eine weitere Ausführungsform einer Einstellblende,

Fig. 4 ein astronomisches Mikroskop mit der neuen optischen Messeinrichtung und

Fig. 5 ein Infrarotstrahlungsthermometer mit der neuen optischen Messeinrichtung.

In Fig.1 ist ein Mikroskop-Fotometer schematisch dargestellt. Ein Mikroskopständer 1 trägt einen Kreuzschlittentisch 2, welcher nach rechts und links und senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar geführt ist. Der Tisch trägt ein zu messendes Objekt S. Am Fuss des Ständers ist ein Lampengehäuse 3 mit einer Lampe 3'» ein Umlenkspiegel 4 und ein Kondensor 5 angeordnet, so dass das Licht der Quelle 3¹ das Objekt S über die Teile 4,5 und eine nicht dargestellte Öffnung im Tisch 2 erreicht.

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Ein Objektiv 5 bündelt das vom Objekt S ausgehende Licht auf eine Einstellblende D, wobei dieses Licht durch ein monochromatisches Filter 7 gelangt, an einem Spiegel M₁ reflektiert wird und durch ein? Relaislinse L₁ gebündelt wird. Demgemäss wird ein Bild des Objekts S auf der Einstellblende D gebildet. Wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, weist die Einstellblende an zentraler Stelle.eine Blendenöffnung zum Durchtritt des Lichtes und ein umgebendes Lichtabdeckteil auf, welches als reflektierende Oberfläche ausgebildet ist.

Das durch die Blendenöffnung fallende Licht wird mittels einer Messvorrichtung PM gemessen. Das am reflektierenden Teil reflektierte Licht des Objekts S gelangt durch eine weitere Relaislinse Lp, wird an einem Spiegel Mp, ferner an einem Prisma 8 reflektiert und erreicht über ein Okularobjektiv 9 das beobachtende Auge E. Wie der Pfeil beim Prisma 8 andeutet, kann dieses entfernt· werden, worauf das am Spiegel 2 reflektierte Licht zu einer Kamera C gelangt.

Die Ausbildung und Wirkungsweise der Einstellblende D wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig.2A bis 2D erläutert. Eine Mehrzahl von Blendenlamellen 1o und 2o bestehen aus durchsichtigem Glas. An sich kann eine beliebige Anzahl von Lamellen verwendet werden; es werden jedoch zwei bevorzugt, wie dargestellt. Die Lamellen sind jeweils

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teilweise als Spiegelflächen ausgebildet, d.h. es sind, durchsichtige Teilstücke 1ob, 2ob zur Bildung der Blendenöffnung und Lichtabdeckteile 1oa,2oa zur Bildung der reflektierenden Teilstücke vorgesehen, wie durch die Schraffur angedeutet. Die Lamellen und durchsichtigen Teilstücke 1ob,2ob können, wie dargestellt, rechteckig sein} es ist aber auch möglich,, sie in anderen Gestalten oder Umrissen zu fertigen.

Die Blendenlamellen 1o und 2o sind so angeordnet, dass ihre durchsichtigen Teilstücke 1ob und 2ob sich überlappen können, wie aus Fig.2B ersichtlich. Die Blendenlamellen oder mindestens ein Teil von ihnen ist durch nichtgezeigte Mittel in diagonaler Richtung verschiebbar geführt, wie durch Pfeile A angedeutet, so dass die Grosse der Blendenöffnung oder der Überlappungsbereich der durchsichtigen Teilstücke 1ob und 2ob kontinuierlich veränderbar ist. Wenn beide Blendenlamellen zueinander um gleiche Beträge und gemäss der eingezeichneten Richtung A verschiebbar geführt sind, wird der Mittelpunkt der Blendenöffnung ortsfest gehalten, obwohl sich die Grosse der Blendenöffnung ändert.

Pig.2C stellt eine Schnittansicht gemäss 2C-2C nach Fig.2B dar. Das über die Relaislinse L^ zur Einstellblende D gelangende Licht 1oo wird teilweise an den reflektierenden Teilstücken 1oa,2oa im Sinne des reflektierten Lichtes 1ooa

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zurückgeworfen und erreicht das Relaisobjektiv L₂ (siehe Fig.1). Das nichtreflektierte Licht 1oob gelangt durch die durchsichtigen und sich überlappenden Teilstücke 1ob und 2ob, welche die Blendenöffnung bestimmen, und erreicht die Messvorrichtung PM.

Fig.2D zeigt das Gesichtsfeld V, welches sich dem Auge E darbietet. Das Bild des zu messenden Objekts ist mit S' bezeichnet. Dieses liegt teilweise in einem Bereich 11o als reflektiertes Teilstück und einem Bereich 12o als Öffnungsteilstück. Da Glas einen Reflexionsfaktor von ungefähr 4 % hat, wird ungefähr 4 % des auf die durchsichtigen Teilstücke 1ob und 2ob auffallenden Lichtes reflektiert. Das Bild des zu messenden Objekts erscheint deshalb schwach in dem Öffnungsteilstück 12o, was durch gestrichelte Darstellung des Bildes S¹ im Bereich 12a ausgedrückt wird.

Um die Grosse der Blendenöffnung vom Okular 9 aus beurteilen zu können, ist eine Skala 1oC neben einem durchsichtigen Teilstück auf einer oder beiden Blendenlamellen aufgebracht. Wie sich beispielsweise aus Fig.2B ergibt, kann die Grosse der Blendenöffnung durch Ablesen des Skalenstrichs 1 bestimmt werden. Da sich die Blende D in der Bildebene des Objektivs 6 befindet, kann sowohl die Skala 1oC als auch das Bild des zu messenden Objekts über das Okular beobachtet oder von der Kamera C fotografiert

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werden.

Die Blendenlamellen 1o und 2o können aus Metall an Stelle von transparentem Glas bestehen. Das Metall wird hochreflektierend oder spiegelnd nach bekannten Verfahren hergestellt,und die Blendenlamellen weisen ausgeschnittene Teilstücke entsprechend den durchsichtigen Teilstücken 1ob, 2ob der Glaslamellen auf. Bei metallischen Blendenlamellen erscheint mangels einer Reflexion kein schwaches Bild im Öffnungsbereich 12o.

Die Wirkungsweise des Mikroskop-Fotometers wird nunmehr beschrieben. Die Einstellblende D wird auf ihre kleinste Blende abgeblendet und das zu messende Objekt S wird durch entsprechende Bewegung des Tisches 2 auf geeignete Stelle gerückt, während das Gesichtsfeld über das Okular 9 beobachtet wird, um ein Teil des Objekts auf die Blendenöffnung auszurichten. Die Einstellblende D wird dann auf die Grosse der zu messenden Probe geöffnet, so dass Licht nur entsprechend dem zu messenden Teil durch die Öffnung der Blende gelangt und auf die Messvorrichtung PM auftrifft. Diese wird zur Messung des. durchfallendes Lichtes betätigt.

Wie Pig.3A und 3B hervorgeht, kann die Einstellblende auch aus gekrümmten Lamellen bestehen. Die Blendenlamellen 1ο¹ und 2o^f sind ähnlich denjenigen nach Fig.2A ausgebildet,

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ausser dass die Glasoberflächen eine Krümmimg aufweisen. Die Grosse der Blendenöffnung kann durch Verschiebung der Blendenlamellen 1o' und 2o^! um ihren gemeinsamen Krümmungs· mittelpunkt 0 verändert werden,.wie durch die Teile B . angedeutet.

Eine Einstellblende mit gekrümmten Blendenlamellen hat folgende Vorteile:

1) da im allgemeinen das optische System eines Mikroskops eine Bildfeldkrümmung aufweist, die zu dem gross ist, kann die Krümmung des Feldes durch die Verwendung eines fokussierenden Schirmes korrigiert werden, d.h. mit den Krümmungen der reflektierenden Teile 1oa' und 2oa^f.

2) Die Grosse des von den reflektierenden Teilstücken 1oa' und 2oa' reflektierten Lichtbündels kann gesteuert werden.

Wie aus Fig.3B hervorgeht, wird der Querschnitt des reflektierten Lichtbündels durch solche Ausbildung der Blendenlamellen 1o' und 2ο¹ klein gemacht, dass die den Relaislinsen Lp und L₁ gegenüberstehende Oberflächen konkav sind. Deshalb kann der Durchmesser der Relaislinse L₂ klein sein.

Fig.4 zeigt die Erfindung in Anwendung auf ein astronomisches Teleskop. Bei dieser Ausführungsform wird ein

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Teilstück eines auszumessenden Gesichtsfeldes mittels der Blendenöffnung aus dem Bild ausgewählt, welches von dem Objektiv 6 des astronomischen Teleskops T auf die Einstellblende D entworfen wird. Eine Anzahl von Sterne innerhalb des ausgewählten Teilstückes werden mittels eines fotoelektrischen Zählers PC gemessen. Die übrigen Bauteile entsprechen den Bauteilen mit den gleichen Bezugszahlen des vorangehenden Ausführungsbeispiels.

Fig.5 zeigt die Erfindung in Anwendung auf ein Infrarot-Strahlungsthermometer oder eine Infrarot-Bildeinrichtung. Ein zu messendes Teilstück wird durch die Blendenöffnung aus dem Bild des Objekts S ausgewählt, welches von dem Objektiv 6 des Teleskops auf die Einstellblende D entworfen wird. Die Infrarotstrahlen des ausgewählten Teilstückes werden mittels einer Infrarot-Feststellungseinrichtung DT gemessen, und zwar im Hinblick auf Temperatur oder Temperaturverteilung des Objekts. Hierbei weist das Teleskop T, der Spiegel M₁, die Relaislinse L₁ und das transparente Teilstück der Einstellblende D Infrarotdurchlass- und Reflexionsverhalten auf.

Wie aus vorstehender Beschreibung folgt, kann ein helles Bild beobachtet oder aufgezeichnet v/erden; es kann ein zu messendes Teilstück aus diesem Bild ausgewählt werden, und infolgedessen wird die Messoperation sehr einfach und leicht.

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Claims

" 1o " 2317368 Patentansprüche

1) Optische Messeinrichtung mit einem Okularsystem, ^rnit einem Objektiv, mit einer Einstellblende mit einer Brennebene des,Objektivs, mit einer Messeinrichtung. zur Messung des durch die Öffnung der Einstellblende fallenden Lichtes,

dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtabdeckteil (loa,2oa,ioa',2oa') der Einstellblende (D) als Reflexspiegel ausgebildet ist, und dass das Okularsystem (L_2s Mp, 8>9) das am Reflexspiegel (1oa,2oa) reflektierte Licht empfängt.

2) Optische Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellblende zwei Blendenlamellen (io,2o, 1ο',2ο·) aufweist, die jeweils ein lichtreflektierendes Teilstück (1oa,2oa,1oa·,2oa^r) und ein das lichtdurchlassendes Teilstück (iob,2ob,1ob^f,2ob^f) besitzen, die aus transparentem Glas bestehen, und dass die lichtdurchlassenden Teilstücke (1ob,2ob,1ob^!,2ob') der Blendenlamellen (1o,2o,1o',2o') im Sinne der Über- , lappung angeordnet sind, um die Blendenöffnung der Einstellblende zu bilden.

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3) Optische Messeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die das Licht durchlassende Teilstücke (1o"b,2ot>, 1Ob¹^Ob') der Blendenlamellen jeweils quadratisch ausgebildet sind, und dass die Blendenlamellen in diagonaler Richtung zueinander verschiebbar sind.

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