[go: up one dir, main page]

DE10245407A1 - Device for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media comprises a light source, a color filter, a polarizer a plate, a diffuser, an analyzer, and optical cables connected to a computer - Google Patents

Device for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media comprises a light source, a color filter, a polarizer a plate, a diffuser, an analyzer, and optical cables connected to a computer Download PDF

Info

Publication number
DE10245407A1
DE10245407A1 DE2002145407 DE10245407A DE10245407A1 DE 10245407 A1 DE10245407 A1 DE 10245407A1 DE 2002145407 DE2002145407 DE 2002145407 DE 10245407 A DE10245407 A DE 10245407A DE 10245407 A1 DE10245407 A1 DE 10245407A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
analyzer
wavelength
color filter
senarmont
dfa
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.)
Withdrawn
Application number
DE2002145407
Other languages
German (de)
Inventor
Siegfried Dr. Kaufmann
Hannes Schache
Uwe Dr. Zeitner
Horst Dr. Beyer
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.)
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Original Assignee
Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
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 Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV filed Critical Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Priority to DE2002145407 priority Critical patent/DE10245407A1/en
Publication of DE10245407A1 publication Critical patent/DE10245407A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21Polarisation-affecting properties
    • G01N21/23Bi-refringence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Device for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media with simultaneous digital Fourier analysis comprises a light source (1), a color filter (2), a sample (4) arranged between a polarizer (3) and an lambda/4 plate (5a), a diffuser (5b), an analyzer (6a) with three angle adjustments, and optical cables (7a) connected via photoreceivers (8a) and amplifiers (9a) to a computer (10) and a display (11). An Independent claim is also included for a process for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media with simultaneous digital Fourier analysis.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen, berührungslosen, schnellen, kalibrierfreundlichen und lichtstarken Messung hoher Gangunterschiede R von doppelbrechenden und durchlässigen optischen Medien oder Proben in Kleinsträumen nach Senarmont mit simultaner oder zeitlich sukzessiver digitaler Fourier-Analyse für mindestens zwei Wellenlängen, insbesondere von Fasern, Filamenten, Folien, Foliefäden und anderen Flächengebilden, sowohl im Labor, am Mikroskop als auch on-line während des Herstellungsprozesses mit schnellen oder langsamen Veränderungen (ms- oder Sekundenbereich). Nach dem Verfahren und der Vorrichtung können alle durchlässigen Fasern, Filamente, Folien, Foliefäden und Flächengebilde im noch schmelzeflüssigen Zustand bei der Herstellung oder im festen und ruhenden Zustand untersucht werden. Diese Proben können auch dann noch gemessen werden, wenn sie im weißen Licht Falschfarben zeigen.The invention relates to a method and a device for automatic, contactless, fast, calibration-friendly and bright measurement of high path differences R of birefringent and permeable optical media or samples in small spaces according to Senarmont with simultaneous or successive digital Fourier analysis for at least two wavelengths, especially of fibers, filaments, foils, foil threads and other fabrics, both in the laboratory, on the microscope and on-line during the manufacturing process with fast or slow changes (ms or seconds range). According to the procedure and the device can all permeable Fibers, filaments, foils, foil threads and fabrics in the still molten state examined during manufacture or in the solid and dormant state become. These samples can measured even if they show false colors in white light.

[Stand der Technik][State of the art]

Zur automatischen und berührungslosen Bestimmung des Gangunterschiedes im Gebiet bis zu einer Wellenlänge wird vielfach die Senarmont-Methode eingesetzt ( DE-AS 1097167 , DE 4123936 A1 , DE 4235065 A1 und DE 19529899 A1 ), die mit monochromatischem Licht arbeitet.The Senarmont method is often used for the automatic and contactless determination of the path difference in the area up to a wavelength ( DE-AS 1097167 . DE 4123936 A1 . DE 4235065 A1 and DE 19529899 A1 ) that works with monochromatic light.

Bei Gangunterschieden von größer als einer Lichtwellenlänge λ wird die Soleil-Babinet-Methode angewendet ( DE 4123935 A1 und DE 4235065 A1 ), die mit weißem Licht arbeitet. Es gibt Polymere und andere Stoffe, die eine anormale Farbfolge der Interferenzstreifen zeigen. Der Kompensationsstreifen 0. Ordnung ist dann nicht mehr neutralschwarz. In vielen Fällen ist es so, daß zwischen zwei benachbarten Streifen nicht entschieden werden kann, welcher Streifen der Kompensationsstreifen ist. Oftmals ist es dann keiner von beiden und eine exakte Angabe der Doppelbrechung bleibt aus.The Soleil-Babinet method is used for path differences greater than a light wavelength λ ( DE 4123935 A1 and DE 4235065 A1 ) that works with white light. There are polymers and other substances that show an abnormal color sequence of the interference fringes. The 0th order compensation strip is then no longer neutral black. In many cases, it cannot be decided between two adjacent strips which strip is the compensation strip. It is often neither of the two and there is no exact specification of the birefringence.

Eine Möglichkeit zur Behebung dieser Schwierigkeit besteht in der Anfertigung eines Schrägschnittes und dem Auszählen der Ordnungen im monochromatischen Licht. Ein solches Verfahren ist natürlich nicht mehr mit einem automatischen und vor allen Dingen berührungslos sowie schnell messenden Verfahren identisch.One way to fix this Difficulty is in making a bevel cut and counting of orders in monochromatic light. Such a process is natural no longer with an automatic and above all contactless as well as fast measuring procedures identical.

Einen Ausweg bei der Bestimmung des Gangunterschiedes beim Vorliegen von Falschfarben bietet hier die Senarmont-Methode, allerdings angewendet mit zwei Wellenlängen.A way out in determining the The path difference when false colors are present offers the Senarmont method, but applied with two wavelengths.

Für Gangunterschiede R > λ wird das Minimum der Differenz der Gangunterschiede der beiden Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen bestimmt ( DE 4306050 A1 ). Der Nachteil dieser Methode ist jedoch, daß sie wegen der zeitlich aufwendigen Bestimmung des Minimums nicht schnell genug ist, d.h. es sind keine hohen Abtastfrequenzen möglich. Außerdem ist die Genauigkeit wegen des flachen Maximums eingeschränkt. Die platzaufwendige Apparatur kann in Kleinsträumen nicht angewendet werden.For path differences R> λ, the minimum of the difference in the path differences of the two beams of different wavelengths is determined ( DE 4306050 A1 ). The disadvantage of this method, however, is that because of the time-consuming determination of the minimum, it is not fast enough, ie high sampling frequencies are not possible. In addition, the accuracy is limited due to the flat maximum. The space-consuming equipment cannot be used in small rooms.

Hohe Abtastfrequenzen und die Messung in Kleinsträumen sind aber notwendig, um beim Herstellungsprozess z.B. von Fasern und Filamenten die schnelle Verlagerung von besonderen Erscheinungen, z.B. die Schulter (neck point) beim Schnellspinnen oder beim Verstreckprozeß in beengten Räumen zu erfassen. Unter dem Kleinstraum werden i.d.S. ein an beliebiger Stelle in senkrechter Fadenlaufrichtung fixierter Meßbereich verstanden, der Ausmaße im Millimeterbereich, vorzugsweise zwischen 3-15 mm, umfaßt.High sampling frequencies and the measurement in small spaces but are necessary to e.g. of fibers and Filaments the rapid relocation of special appearances, e.g. the shoulder (neck point) during fast spinning or during the stretching process in tight spaces clear capture. Under the small dream i.d.S. one at any Place measuring range fixed in the vertical direction of the thread understood the dimensions in the millimeter range, preferably between 3-15 mm.

Außerdem werden hohe Abtastfrequenzen in der Qualitätsprüfung verlangt, wenn z.B. ein Monofilament von der Spule abgewikkelt wird und die Orientierung längs des Fadens bei hoher Abzugsgeschwindigkeit ermittelt werden soll.It also uses high sampling frequencies in the quality inspection, if e.g. a monofilament is unwound from the spool and the Orientation along of the thread at high take-off speed.

Eine elegante Methode zur Lösung dieser Probleme ist die Anwendung des Senarmont-Verfahrens mit mindestens zwei Wellenlängen in sehr vielen Winkellagen des Analysators ( DE 198 19 670 A 1 ).An elegant method to solve these problems is to use the Senarmont method with at least two wavelengths in a large number of angular positions of the analyzer ( DE 198 19 670 A 1 ).

Wird dieses letztgenannte Verfahren zur Messung des Gangunterschiedes von glänzenden und beispielsweise 15 μm dicken Fasern mit geringster Lichtstreuung eingesetzt, dann ist die gleichzeitige (simultane) Messung der Lichtintensitäten bei mindestens zwei Wellenlängen in sehr vielen Winkellagen (z.B. 10) des Analysators sehr schwierig, weil sich das gestreute Licht ebenso auf sehr viele Empfänger verteilt. Außerdem erweist sich in diesem Falle die Kalibrierung mit sehr vielen Kanälen (Lichleitfasern), sehr vielen Photoempfängern und sehr vielen elektrischen Verstärkern ebenfalls als sehr zeitaufwendig.If this latter method is used to measure the path difference of shiny and, for example, 15 μm thick fibers with minimal light scattering, then the simultaneous (simultaneous) measurement of the light intensities at at least two wavelengths in very many angular positions (e.g. 10 ) of the analyzer is very difficult because the scattered light is also distributed to a large number of receivers. In this case, calibration with a large number of channels (optical fibers), a large number of photo receivers and a large number of electrical amplifiers also proves to be very time-consuming.

Dieses beschriebene Verfahren ist also zu lichtschwach und kalibrierunfreundlich.This procedure is described So too weak and unfriendly to calibration.

Bekannt sind aus DE 199 53 528 A1 und DE 199 53 527 A1 Einwellenlängenverfahren mit Auswertung der Signale aus 2 Kanälen unterschiedlicher Polarisation. Nachteil dieser Methode ist, dass nur Gangunterschiede kleiner als eine Wellenlänge gemessen werden können. Proben mit Falschfarben können nicht erfaßt werden.Are known from DE 199 53 528 A1 and DE 199 53 527 A1 Single-wavelength method with evaluation of the signals from 2 channels of different polarization. The disadvantage of this method is that only path differences smaller than one wavelength can be measured. Samples with false colors cannot be recorded.

Die Messung des Gangunterschiedes R der genannten Proben ist deshalb wichtig, weil sich daraus mit Hilfe der Dicke D dieser Proben die Doppelbrechung Δn = R / D (1) ergibt, die in vielen Fällen die Orientierung der Makromoleküle in den Fasern und Folien charakterisiert. Diese Orientierung bestimmt technisch und technologisch wichtige Größen, wie die Reißspannung, die Reißdehnung und den E-Modul der genannten Proben. Ist Δnmax die maximal mögliche Doppelbrechung, dann läßt sich ein mittlerer Orientierungswinkel α angeben, der bei Fasern den Winkel zwischen der Zylinderachse und der mittleren Längs-richtung der Makromoleküle wie folgt bedeutet:

Figure 00040001
The measurement of the path difference R of the samples mentioned is important because the birefringence results from the thickness D of these samples Δn = R / D (1) results, which in many cases characterizes the orientation of the macromolecules in the fibers and films. This orientation determines technically and technologically important parameters such as the tensile stress at break, the elongation at break and the modulus of elasticity of the samples mentioned. If Δn max is the maximum possible birefringence, then an average orientation angle α can be specified, which for fibers means the angle between the cylinder axis and the central longitudinal direction of the macromolecules as follows:
Figure 00040001

Die Doppelbrechung Δn ist dabei im Falle der Fasern immer die Differenz der Brechungsindizes parallel und senkrecht zur Faserlängsachse, d.h. Δn = n|| – n. (3) In the case of fibers, the birefringence Δn is always the difference in the refractive indices parallel and perpendicular to the fiber longitudinal axis, ie Δn = n || - n , (3)

Für den Gangunterschied R gilt dies analog. Im Falle von optisch einachsigen Fasern mit dem Durchmesser D ist der Gangunterschied R die Differenz der optischen Lichtwege n||* D und n * D , d.h. R = (n|| – n) * D. (4) This applies analogously to the path difference R. In the case of optically uniaxial fibers with the diameter D, the path difference R is the difference in the optical light paths n || * D and n * D, ie R = (n || - n ) * D. (4)

Im ersten Fall (n||* D) schwingt der elektrische Vektor des Lichtes senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, aber parallel zur Zylinderachse der Faser. Im zweiten Fall schwingt er senkrecht dazu.In the first case (n || * D) the electrical vector of the light vibrates perpendicular to the direction of propagation, but parallel to the cylinder axis of the fiber. In the second case it swings perpendicular to it.

Ist der Gangunterschied R kleiner als die verwendete Vakuum-Lichtwellenlänge λ, dann nennt man dieses Gebiet das Gebiet der 1. Ordnung (N+1 = 1, also N = 0). Liegt der Gangunterschied zwischen den Wellenlängen λ und 2λ, dann ist dies das Gebiet der 2. Ordnung (N+1 = 2, also N = 1) usw.The path difference R is smaller than the vacuum light wavelength λ used, then called this area is the area of the 1st order (N + 1 = 1, so N = 0). If the path difference lies between the wavelengths λ and 2λ, then this is the area of 2nd order (N + 1 = 2, i.e. N = 1) etc.

[Aufgabe der Erfindung]OBJECT OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren für die automatische, berührungslose und schnelle Messung hoher Gangunterschiede R von doppelbrechenden und durchlässigen Proben, insbesondere von Fasern, Filamenten, Folien, Foliefäden und Flächengebilden in Kleinsträumen, die im weißen Licht auch Falschfarben zeigen können, wobei dieses Verfahren lichtstark und kalibrierfreundlich sein soll, zu entwickeln. Die Integrationszeiten sollen im ms- oder im Sekundenbereich liegen.The object of the invention is Procedure for the automatic, non-contact and rapid measurement of high path differences R from birefringent and permeable Samples, especially of fibers, filaments, foils, foil threads and fabrics in small spaces, the one in white Light can also show false colors, this method should be bright and easy to calibrate, to develop. The integration times should be in ms or seconds lie.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das Senarmont-Verfahren in Kombination mit simultaner oder zeitlich sukzessiver digitaler Fourier-Analyse (DFA) mit vorzugsweise drei Winkellagen und mindestens zwei Mess-Wellenlängen unter Verwendung von Lichtleitkabeln durchgeführt wird. Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch und den in den Unteransprüchen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung gelöst, dass mindestens bei zwei Wellenlängen mit einem Abstand von höchstens 10 nm nacheinander das Senarmont-Mess-Verfahren mit simultaner oder zeitlich sukzessiver DFA durchgeführt wird, wobei bei

  • a) – der simultanen DFA in einem ersten Schritt ein Farbfilter mit der Schwerpunktwellenlänge λ1 in den optischen Strahlengang schnell eingeschoben oder mit einem Spektrometer eingestellt wird, – bei dieser Wellenlänge der hinter dem Polarisator, Probe, Diffusor und der λ/4-Platte angeordnete Analysator mit n Winkelstellungen und den entsprechenden Photoempfängern die n Licht-Intensitäten über Lichtleitkabel photoelektrisch abtastet, – nach Verstärkung dem Computer zur Berechnung des Senarmontwinkels und des Gangunterschiedes zuführt, – und in einem zweiten Schritt der zweite Farbfilter mit der Schwerpunktwellenlänge λ2 =< λ1 – 10 nm oder λ1 =< λ2 + 10 nm in den optischen Strahlengang schnell eingeschoben oder mit einem Spektrometer eingestellt wird, und bei dieser Wellenlänge der gleiche Messvorgang abläuft wie bei der ersten und anschließend auf Grund der Beziehungen der digitalen Fourier-Analyse mit den gespeicherten Lichtintensitäten die Senarmontwinkel λ1 und λ2 und die entsprechenden Gangunterschiede Rλ1 und Rλ2 berechnet, die richtige Ordnung der Probe bestimmt und dadurch die richtigen Gangunterschiede angegeben werden, oder
  • – b) – indem andererseits das Senarmont-Mess-Verfahren mit zeitlich sukzessiver DFA durchgeführt wird, indem wieder zu Beginn der Messung die Wellenlänge λ1 mit einem Spektrometer eingestellt wird und bei dieser Wellenlänge die hinter dem Polarisator, Probe und λ/4-Platte angeordnete Analysator zeitlich nacheinander schnell in 1 bis n Winkellagen gedreht wird, indem dieser Analysator mit einem Miniatur-Servo-Antrieb verbunden ist, der für jede Winkellage einen spezifischen Impuls erhält, und die zu jeder Winkelage 1 bis n gehörende Lichtintensität I1 bis In entsprechend dem Impuls ermittelt und gespeichert und in einem zweiten Schritt der zweite Farbfilter mit der Schwerpunktwellenlänge λ2 =< λ1 – 10 nm oder λ1 =< λ2 + 10 nm in den optischen Strahlengang schnell eingeschoben oder mit einem Spektrometer eingestellt wird und bei dieser Wellenlänge der gleiche Messvorgang abläuft wie bei der ersten und anschließend auf Grund der Beziehungen der digitalen Fourier-Analyse mit den gespeicherten Lichtintensitäten die Senarmontwinkel λ1 und λ2 und die entsprechenden Gangunterschiede Rλ1 und Rλ2 berechnet, die richtige Ordnung der Probe bestimmt und dadurch die richtigen Gangunterschiede angegeben werden.
According to the invention, the object is achieved in that the Senarmont method is carried out in combination with simultaneous or successive digital Fourier analysis (DFA) with preferably three angular positions and at least two measuring wavelengths using fiber optic cables. The object is achieved by the developments of the invention which are advantageous in the main claim and in the subclaims, in that the Senarmont measurement method is carried out in succession with simultaneous or successive DFA at least at two wavelengths with a spacing of at most 10 nm
  • a) - in a first step, the simultaneous DFA a color filter with the focal wavelength λ 1 is quickly inserted into the optical beam path or adjusted with a spectrometer, - at this wavelength the one arranged behind the polarizer, sample, diffuser and the λ / 4 plate Analyzer with n angular positions and the corresponding photo receivers, which photoelectrically scans n light intensities via fiber optic cables, - after amplification, feeds the computer to calculate the sensor angle and the path difference, - and in a second step the second color filter with the focus wavelength λ 2 = <λ 1 - 10 nm or λ 1 = <λ 2 + 10 nm is quickly inserted into the optical beam path or adjusted with a spectrometer, and at this wavelength the same measuring process takes place as for the first and then due to the relationships of the digital Fourier analysis the stored light intensities the Senarmontwi nkel λ 1 and λ 2 and the corresponding path differences Rλ 1 and Rλ 2 are calculated, the correct order of the sample is determined and the correct path differences are thereby indicated, or
  • - b) - on the other hand, the Senarmont measurement method is carried out with successive DFA, by again setting the wavelength λ 1 at the beginning of the measurement with a spectrometer and at this wavelength the one behind the polarizer, sample and λ / 4 plate arranged analyzer is rotated quickly one after the other in 1 to n angular positions by connecting this analyzer to a miniature servo drive, which receives a specific pulse for each angular position, and for each angular position 1 Light intensity I 1 to I n belonging to n is determined and stored in accordance with the pulse and, in a second step, the second color filter with the focal wavelength λ 2 = <λ 1 - 10 nm or λ 1 = <λ 2 + 10 nm into the optical beam path quickly inserted or adjusted with a spectrometer and at this wavelength the same measurement process as the first and then due to the relationships of the digital Fourier analysis with the stored light intensities, the senarmont angles λ 1 and λ 2 and the corresponding path differences Rλ 1 and Rλ 2 are calculated, the correct order of the sample is determined and the correct path differences are specified.

Die Vorrichtung ist in den Zeichnungen (1 bis 4) und Ausführungsbeispielen beschrieben.The device is shown in the drawings ( 1 to 4 ) and embodiments described.

Beim Senarmont-Verfahren mit simultaner DFA werden vorzugsweise drei Winkellagen gleichzeitig realisiert und mindestens drei Lichtleitkabel mit vorgeschalteter λ/4-Platte und drei Polarisatoren benötigt. Beim Senarmont-Verfahren mit zeitlich sukzessiver DFA werden nur ein Lichtleitkabel, ein Photoempfänger und ein elektrischer Verstärker benötigt. Damit erhöht sich die Lichtstärke gegenüber dem oben genannten Senarmont-Verfahren mit sehr vielen Winkellagen des Analysators. Bei der Kalibrierung brauchen nur die Linearität, die Null- und die Maximal-Intensitäten beachtet zu werden. Die erstgenannte Variante (simultane DFA) ist schneller als die zweitgenannte Variante (zeitlich sukzessive DFA). Im letztgenannten Fall ist der materielle Aufwand geringer, die Lichtstärke am höchsten und die Anforderungen an die Kalibrierung besonders minimal.In the Senarmont process with simultaneous DFA, three angular positions are preferably realized simultaneously and at least three fiber optic cables with an upstream λ / 4 plate and three polarizers needed. At the Senarmont procedures with successive DFA become only one Optical fiber, a photo receiver and an electrical amplifier needed. So that increases the light intensity across from the Senarmont process mentioned above with a lot of angular positions of the analyzer. During calibration just need the linearity, the zero and maximum intensities to be observed. The the former variant (simultaneous DFA) is faster than the latter Variant (successive DFA). In the latter case, the less material effort, the highest light intensity and the requirements the calibration is particularly minimal.

Durch den Abstand der Mess-Wellenlängen von höchstens 10 nm werden alle Proben mit Falschfarben richtig gemessen.By the distance of the measuring wavelengths from at the most 10 nm, all samples with false colors are measured correctly.

Zur Durchführung des Prüfverfahrens wird eine Vorrichtung eingesetzt, bei der sich die doppelbrechende Probe in Lichtrichtung gesehen zwischen einem Polarisator und einem λ/4-Plättchen befindet. Polarisator, Probe und λ/4-Plättchen werden von einer weißen Lichtquelle mit Monochromat-Filter oder einem Laser bestrahlt.To carry out the test procedure a device is used in which the birefringent Sample seen in the direction of light is located between a polarizer and a λ / 4 plate. Polarizer, sample and λ / 4 plate will be of a white Light source irradiated with a monochromatic filter or a laser.

Beim Senarmont-Verfahren mit erfindungsgemäßer simultaner DFA wird die zur Verfügung stehende Lichtintensität vorzugsweise in drei Kanäle mit drei Polarisatoren in drei Winkellagen (z.B. 0°, 60° und 120°) aufgeteilt und danach mit einer CCD-Zeile, CCD-Kamera, PIN-Dioden oder mit SEV's (Multiplier) gemessen, in elektrische Signale umgewandelt und ausgewertet. Beim Senarmont-Verfahren mit erfindungsgemäßer zeitlich sukzessiver DFA wird mittels impulsgesteuertem und schnell drehendem Miniatur-Servo-Antrieb der Analysator in vorzugsweise drei verschiedene Winkellagen gedreht und die sich ergebenden Intensitäten mit oder ohne Lichtleitkabel und Photoempfänger gemessen und aus den Ergebnissen sowohl der Senarmont-Winkel als auch der Gangunterschied berechnet. Die Zuordnung von Winkellage und Lichtintensität erfolgt über den zu jeder Winkellage gehörenden charakteristischem Impuls.In the Senarmont process with simultaneous inventive DFA will be available standing light intensity preferably in three channels divided into three angular positions (e.g. 0 °, 60 ° and 120 °) with three polarizers and then with a CCD line, CCD camera, PIN diodes or measured with SEV's (multiplier), in electrical Signals converted and evaluated. With the Senarmont process with time according to the invention successive DFA becomes by means of pulse-controlled and fast rotating Miniature servo drive the analyzer in preferably three different ones Angular positions rotated and the resulting intensities with or measured without fiber optic cable and photo receiver and from the results both the Senarmont angle and the path difference are calculated. The angular position and light intensity are assigned to each angular position belonging characteristic impulse.

Der Vorteil dieses Mehrfarben-Senarmont-Verfahrens besteht darin, dass auch Gangunterschiede von größer als eine Wellenlänge (R > λ) und durch den geringen Abstand der Mess-Wellenlängen auch Proben mit Falschfarben richtig gemessen werden.The advantage of this multi-color Senarmont process is that there are also path differences greater than one wavelength (R> λ) and due to the small distance of the measuring wavelengths too Samples with false colors can be measured correctly.

Der Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß durch die simultane Messung in vorzugsweise drei Winkellagen des Analysators mit drei Lichtleitkabeln oder durch die zeitlich sukzessive Messung der Lichtintensitäten in drei verschiedenen Winkellagen desselben Analysators eine höhere Lichtstärke erreicht wird (gegenüber z.B. n = 10 Winkellagen bei anderen Verfahren), auch in Kleinsträumen schnell gemessen werden kann und nur die Linearität, die Null- und die Maximal-Intensitäten von drei oder einem Photoempfänger beachtet werden müssen, d.h. die Vorrichtung ist schnell, miniaturisierbar, lichtstark und kalibrierfreundlich.The advantage of the device is in that by the simultaneous measurement in preferably three angular positions of the analyzer with three fiber optic cables or through successive measurements of light intensities achieves a higher light intensity in three different angular positions of the same analyzer will (opposite e.g. n = 10 angular positions with other methods), even in small spaces quickly can be measured and only the linearity, the zero and the maximum intensities of three or one photo receiver must be observed i.e. the device is fast, miniaturizable, bright and kalibrierfreundlich.

Das Verfahren und die Vorrichtung können zur automatischen, berührungslosen und schnellen Messung des Gangunterschiedes doppelbrechender Proben (auch in Kleinsträumen) ohne Mehrdeutigkeit der Ergebnisse herangezogen werden.The method and the device can for automatic, contactless and rapid measurement of the path difference of birefringent samples (also in small rooms) can be used without ambiguity of the results.

Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich zur Messung im Laborbetrieb, für schnell (simultane Messung) und langsam veränderliche Vorgänge (zeitlich sukzessive Messung) mit einer Integrationszeit im ms- und im Sekundenbereich und zur Verfolgung der Änderung des Gangunterschiedes von mikroskopisch kleinen Proben.The method and the device are suitable for measurement in laboratory operation, for fast (simultaneous measurement) and slowly changing operations (successive measurement over time) with an integration time in ms and in the seconds range and to track the change in gear difference of microscopic samples.

[Beispiele][Examples]

Ausführungsbeispiele für das Verfahren und die VorrichtungExemplary embodiments for the method and the device

Zur Messung des Gangunterschiedes Rλ1 für eine Folie bei der Wellenlänge λ1 nach dem beschriebenen Verfahren ist die Anordnung der Teile längs der optischen Achse einzuhalten, wie sie in 1 für die simultane DFA und in 2 für die zeitlich sukzessive DFA angegeben ist.To measure the path difference R λ1 for a film at the wavelength λ 1 according to the described method, the arrangement of the parts along the optical axis must be observed, as shown in 1 for simultaneous DFA and in 2 for which successive DFA is specified.

Senkrecht zur optischen Achse sind die in 3 angegebenen Polarisations- und Winkelstellungen einzuhalten.The in are perpendicular to the optical axis 3 the specified polarization and angular positions.

1. Verfahren für ein 2-1/4-λ-Plättchen (ohne Falschfarben)1. Procedure for a 2-1 / 4 λ plate (without False color)

In Tabelle 1 sind die zu den verschiedenen Wellenlängen und Winkellagen des Analysators sich ergebenden Intensitäten, die entweder simultan oder zeitlich sukzessiv ermittelt worden sind (Vorrichtung nach 1 und 2), zusammengestellt.Table 1 shows the intensities resulting for the different wavelengths and angular positions of the analyzer, which were determined either simultaneously or successively in time (device according to 1 and 2 ), compiled.

Tabelle 1 : Für das 2-1/4-λ-Plättchen (ohne Falschfarben) für die verschiedenen Wellenlängen und Winkellagen (0°,60° und 120°) sich ergebenden relativen Intensitäten und die berechneten Gangunterschiede R (siehe unten)

Figure 00100001
Table 1: For the 2-1 / 4 λ plate (without false colors) for the different wavelengths and angular positions (0 °, 60 ° and 120 °) the resulting relative intensities and the calculated path differences R (see below)
Figure 00100001

Die Berechnung wird nachfolgend für die Wellenlängen 486 und 506 nm (Tabellel, Zeilen 1 und 2) dargestellt Für die Wellenlänge λ1 = 486 nm (Zeile 1) ergibt sich aus den Gleichungen für das Senarmont-Verfahren mit digitaler Fourier-Analyse (DFA) der Senarmontwinkel über
ε° = 28,648° arctg b/a + 45° (1 + a / |a|), a = I1 – 0,5 (I2 + I3) und
b = 0, 866 (I2 + I3) sowie
mit den Zahlenwerten der Tabelle 1 (Zeile 1)
a = 144,5 und
b = 26,85
zu
ε° = 95,3°
sowie der Gangunterschied zu

Figure 00110001
The calculation is subsequently used for the wavelengths 486 and 506 nm (table, lines 1 and 2 ) For the wavelength λ 1 = 486 nm (line 1 ) results from the equations for the Senarmont method with digital Fourier analysis (DFA) the Senarmont angle
ε ° = 28.648 ° arctg b / a + 45 ° (1 + a / | a |), a = I 1 - 0.5 (I 2 + I 3 ) and
b = 0, 866 (I 2 + I 3 ) as well
with the numerical values in Table 1 (row 1 )
a = 144.5 and
b = 26.85
to
ε ° = 95.3 °
as well as the gear difference
Figure 00110001

Für die Wellenlänge λ2 = 506 nm (Zeile 2) ergibt sich (analog zu den Berechnungen für die Wellenlänge 486 nm)
a = 207 ,
b = –109,12 und
ε° = 76,1 , d.h.
For the wavelength λ 2 = 506 nm (line 2 ) results (analogous to the calculations for the wavelength 486 nm)
a = 207,
b = -109.12 and
ε ° = 76.1, that is

Figure 00110002
Figure 00110002

Die Minimierungsrechnung ergibt folgende Differenzen |ΔR (N = 0)| = |R1 – R2| = 43,4 (1 . Ordnung) |ΔR (N = 1)| = |ΔR (N = 0) + (λ1 – λ2)| = 23,4 |ΔR (N = 2)| = |ΔR (N = 0) + 2(λ1 – λ2)| = 3,4 |ΔR (N = 3)| = |ΔR (N = 0) + 3(λ1 – λ2)| = 16 , 6 |ΔR (N = 4)| = |ΔR (N = 0) + 4(λ1 – λ2)| = 36,6. The minimization calculation shows the following differences | ΔR (N = 0) | = | R 1 - R 2 | = 43.4 (1st order) | ΔR (N = 1) | = | ΔR (N = 0) + (λ 1 - λ 2 ) | = 23.4 | ΔR (N = 2) | = | ΔR (N = 0) + 2 (λ 1 - λ 2 ) | = 3.4 | ΔR (N = 3) | = | ΔR (N = 0) + 3 (λ 1 - λ 2 ) | = 16.6 | ΔR (N = 4) | = | ΔR (N = 0) + 4 (λ 1 - λ 2 ) | = 36.6.

Das Minimum liegt in der 3. Ordnung, d.h. mit N + 1 = 3 ergeben sich
für die Gangunterschiede folgende Werte:

Figure 00110003
The minimum is in the 3rd order, ie with N + 1 = 3
the following values for the path differences:
Figure 00110003

Es wurden in Tabelle 1 die Differenzen der Wellenlängen bewusst mit 20 nm gewählt, um zu zeigen, dass bei Proben ohne Falschfarben nicht unbedingt 10 nm eingestellt werden müssen. Mit größer werdendem Wellenlängenabstand nimmt auch die Anforderung an die Messgenauigkeit der Intensitätsmessung ab. Die Ehringhauszahl bestimmt sich hier (siehe Tabelle 1) zu

Figure 00120001
In Table 1, the wavelength differences were deliberately chosen to be 20 nm to show that samples without false colors do not necessarily have to be set to 10 nm. As the wavelength spacing increases, the requirement for the measurement accuracy of the intensity measurement also decreases. The Ehringhaus number is determined here (see Table 1)
Figure 00120001

Dies entspricht der Erfahrungstatsache, dass für Ehringhauszahlen |NE| > 30 keine Falschfarben vorliegen.This corresponds to the factual experience that for Ehringhaus numbers | NE | > 30 there are no false colors.

2. Verfahren für eine Falschfarben-Folie2. Procedure for a false color film

Ganz anders sehen die Verhältnisse aus, wenn die zwischen den gekreuzten Polarisatoren (Polarisator und Analysator) angeordnete Folie Falschfarben zeigt und die benutzte Wellenlängendifferenz immer noch 20 nm beträgt:

Figure 00120002
The situation is completely different if the film arranged between the crossed polarizers (polarizer and analyzer) shows false colors and the wavelength difference used is still 20 nm:
Figure 00120002

Hier ergeben sich sehr verschiedene Gangunterschiede R für die benutzten Wellenlängen von 486 bis 676 nm ( R-Werte im Bereich von ca. –70 bis 1500 nm!). Erst für den bei der Messung benutzten Wellenlängenabstand von 10 nm ergibt sich eine physikalisch sinnvolle Abstufung, wie das in der folgenden und letzten Tabelle zum Ausdruck kommt

Figure 00130001
Die Ehringhauszahl ergibt sich analog zu Pkt. 2 zu
Figure 00130002
Here there are very different path differences R for the wavelengths used from 486 to 676 nm (R values in the range of approx. –70 to 1500 nm!). Only for the wavelength distance of 10 nm used in the measurement does a physically sensible gradation result, as is shown in the following and last table
Figure 00130001
The number of Ehringhaus is analogous to point 2
Figure 00130002

Diese Größenordnung bedeutet das Vorhandensein von Falschfarben, die durch die Ehringhauszahl richtig erfaßt werden! Voraussetzung für die richtige Messung des Gangunterschiedes von Proben mit Falschfarben ist der geringe Wellenlängen-Unterschied der beiden Laserdioden von 10 nm.This order of magnitude means existence of false colors that are correctly captured by the Ehringhaus number! requirement for the correct measurement of the path difference of samples with false colors is the small wavelength difference of the two laser diodes of 10 nm.

3. Vorrichtung für das Senarmont-Verfahren mit simultaner DFA3. Device for the Senarmont process with simultaneous DFA

In 1 ist das Schema der Vorrichtung dargestellt, wonach auf eine Lichtquelle (1) mit oder ohne Farbfilter (2), (ohne Farbfilter beim Einsatz von zwei verschiedenen Lasern), der Polarisator (3) und das λ/4-Plättchen (5a) folgen, zwischen denen die Probe (4) angeordnet ist, dessen Streulicht über das λ/4-Plättchen (5a) und den Diffusor (5b) auf den Analysa tor (6a) mit den drei Winkelstellungen analog zu 3 wirkt und mit oder ohne die drei Lichtleitkabel (7a) mit den drei Photoempfängern (8a) photoelektrisch abgetastet und über die Verstärker (9a) im Computer (10) verarbeitet und angezeigt (11) oder zur Regelung des Herstellungsprozesses weitergeleitet wird.In 1 the scheme of the device is shown, according to which a light source ( 1 ) with or without color filter ( 2 ), (without color filter when using two different lasers), the polarizer ( 3 ) and the λ / 4 plate ( 5a ) between which the sample ( 4 ) is arranged, whose scattered light over the λ / 4 plate ( 5a ) and the diffuser ( 5b ) on the analyzer ( 6a ) with the three angular positions analogous to 3 acts and with or without the three fiber optic cables ( 7a ) with the three photo receivers ( 8a ) scanned photoelectrically and via the amplifier ( 9a ) in the computer ( 10 ) processed and displayed ( 11 ) or forwarded to regulate the manufacturing process.

4. Vorrichtung für das Senarmont-Verfahren mit zeitlich sukzessiver DFA4. Device for the Senarmont procedure with successive DFA

In 2 ist das Schema der Vorrichtung dargestellt, wonach auf eine Lichtquelle (1) mit oder ohne Farbfilter (2), (ohne Farbfilter beim Einsatz von Lasern), der Polarisator (3) und das λ/4-Plättchen (5a) folgen, zwischen denen die Probe (4) angeordnet ist, dessen Streulicht über das λ/4-Plättchen (5a) auf den schnell drehbaren Analysator (6b) mit den drei Winkelstellungen analog zu 3 wirkt und mit oder ohne die drei Lichtleitkabel (7b) sowie mit dem Photoempfänger (8b) photoelektrisch abgetastet und über den Verstärker (9b) im Computer (10) verarbeitet und angezeigt (11) oder zur Regelung des Herstellungsprozesses weitergeleitet wird.In 2 the scheme of the device is shown, according to which a light source ( 1 ) with or without color filter ( 2 ), (without color filter when using lasers), the polarizer ( 3 ) and the λ / 4 plate ( 5a ) between which the sample ( 4 ) is arranged, whose scattered light over the λ / 4 plate ( 5a ) on the quickly rotating analyzer ( 6b ) with the three angular positions analogous to 3 acts and with or without the three fiber optic cables ( 7b ) and with the photo receiver ( 8b ) scanned photoelectrically and via the amplifier ( 9b ) in the computer ( 10 ) processed and displayed ( 11 ) or forwarded to regulate the manufacturing process.

5. Vorrichtung für das Mehrfarben-Senarmont-Verfahren für Filamente in Kleinsträumen mit simultaner DFA5. Device for the Multi-color Senarmont process for Filaments in small spaces with simultaneous DFA

In 4 ist die Vorrichtung für das Mehrfarben-Senarmont-Verfahren mit simultaner DFA für Filamente (4) dargestellt, wobei die beiden Laserdioden (1a und 1b)über den Polarisationsteilerwürfel (1c), die Strahl-Aufweitung (1d) und den Polarisator (3) auf das oder die Filamente (4) wirkt. Das um 40° gestreute Licht wird dann, wie in l gezeigt, weitergeleitet und ausgewertet.In 4 is the device for the multi-color Senarmont process with simultaneous DFA for filaments ( 4 ), the two laser diodes ( 1a and 1b ) over the polarization divider cube ( 1c ), the beam expansion ( 1d ) and the polarizer ( 3 ) on the filament or filaments ( 4 ) works. The light scattered by 40 ° is then, as in l shown, forwarded and evaluated.

Die Vorrichtung ist in der vorgezeigten Weise für eine quasisimultane DFA geeignet, indem die beiden Laserdioden (1a und 1b) über den Polarisationsteilerwürfel (1c) im Sinne eines Multiplexing abwechselnd wirken. Der Monochromatfilter (5c) kann dann entfallen.The device is suitable for a quasi-simultaneous DFA in the manner shown by the two laser diodes ( 1a and 1b ) over the polarization divider cube ( 1c ) act alternately in the sense of multiplexing. The monochromate filter ( 5c ) can then be omitted.

Wirken die beiden Laserdioden aber gleichzeitig (Auswertung nach echter simultaner DFA), dann ist der Kanal von 5a bis 11 doppelt anzuwenden, wobei jetzt die beiden Monochromatfilter (5c) einmal für die Mess-Wellenlänge λ1 und für die zweite Mess-Wellenlänge λ2 ausgelegt sind.However, if the two laser diodes act simultaneously (evaluation according to real simultaneous DFA), the channel from 5a to 11 must be used twice, whereby the two monochromate filters ( 5c ) are designed once for the measuring wavelength λ 1 and for the second measuring wavelength λ 2 .

11
Weiße Lichtquelle mit Monochromatfilter oder LaserWhite light source with monochromatic filter or laser
1a1a
Laserdiode für die Wellenlänge λ1 Laser diode for the wavelength λ 1
1b1b
Laserdiode für die Wellenlänge λ2 Laser diode for the wavelength λ 2
1c1c
PolarisationsteilerwürfelPolarizing beam splitter cube
1d1d
Strahl-AufweitungsoptikBeam expansion optics
22
Farbfilterwechsler für die Wellenlängen λ1 und λ2.Color filter changer for the wavelengths λ 1 and λ2.
33
Polarisatorpolarizer
44
Probe (Folie oder andere doppelbrechende Probesample (Foil or other birefringent sample
[Flächengebilde]); in 4 das oder die Filamente[Sheet]); in 4 the filament or filaments
5a5a
λ /4-Plättchenλ / 4 plate
5b5b
Diffusordiffuser
5c5c
MonochromatfilterMonochromatfilter
6a6a
Analysator mit gleichzeitig drei Winkelstellungenanalyzer with three angular positions at the same time
6b6b
Schnell drehbarer Analysator mit dreiFast rotating analyzer with three
DrehwinkelstellungenAngular positions
7a7a
Lichtleitkabel L1, L2 und L3optical cable L1, L2 and L3
7b7b
Lichtleitkabel Loptical cable L
8a8a
Photoempfänger PH1, PH2 und PH3PH1 photoreceiver, PH2 and PH3
8b8b
Photoempfänger PHPhoto receiver PH
9a9a
Verstärker V1, V2 und V3Amplifier V1, V2 and V3
9b9b
Verstärker VAmplifier V
1010
Computer mit Speicherung der gemessenencomputer with storage of the measured
Lichtintensitäten und Berechnung der Senarmontwinkel undLight intensities and Calculation of the Senarmont angles and
GangunterschiedePath differences
1111
Anzeige der Messergebnisse und im Bedarfsfalldisplay of the measurement results and if necessary
Weiterleitung zur Messwarte zwecks Regelung desforwarding to the control room for the regulation of the
Herstellungsprozessesmanufacturing process

Claims (9)

Verfahren zur automatischen, berührungslosen, schnellen, kalibrierfreundlichen und lichtstarken Messung hoher Gangunterschiede von durchlässigen und optisch doppelbrechenden Medien nach Senarmont mit simultaner oder zeitlich sukzessiver digitaler Fourier-Analyse (DFA), insbesondere von Fasern, Filamenten, Folien, Foliefäden und Flächengebilden, die im weißen Licht auch Falschfarben zeigen und sich in Kleinsträumen befinden können (miniaturisiert), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bei zwei Wellenlängen mit einem Abstand von höchstens 10 nm nacheinander das Mehrfarben-Senarmont-Mess-Verfahren in Kombination mit simultaner oder zeitlich sukzessiver DFA durchgeführt wird, wobei nach I. a) – der quasi-simultanen DFA in einem ersten Schritt ein Farbfilter mit der Schwerpunktwellenlänge λ1 in den optischen Strahlengang eingeschoben oder mit einem Spektrometer eingestellt wird, – bei dieser Wellenlänge der hinter dem Polarisator, Probe, Diffusor und der λ/4-Platte angeordnete Analysator mit n Winkelstellungen und den entsprechenden Photoempfängern die n Licht-Intensitäten über Lichtleitkabel photoelektrisch abtastet, – nach Verstärkung dem Computer zur Berechnung des Senarmontwinkels und des Gangunterschiedes zuführt, und I b) – in einem zweiten Schritt der zweite Farbfilter mit der Schwerpunktwellenlänge λ2 =< λ1 – 10 nm oder λ1 =< λ2 + 10 nm in den optischen Strahlengang eingeschoben oder mit einem Spektrometer eingestellt wird, – bei dieser Wellenlänge der gleiche Messvorgang analog a) abläuft, – und anschließend die Senarmontwinkel λ1 und λ2 und die entsprechenden Gangunterschiede Rλ1 und Rλ2 berechnet werden, oder wobei nach I.c) – der echten simultanen DFA die in Ia und Ib genannten Schritte gleichzeitig durchgeführt werden, oder wobei nach II. a) – dem Senarmont-Mess-Verfahren mit zeitlich sukzessiver DFA zu Beginn der Messung die Wellenlänge λ1 mit einem Spektrometer eingestellt wird, – bei dieser Wellenlänge die hinter dem Polarisator, Probe und λ/4-Platte angeordnete Analysator zeitlich nacheinander in 1 bis n Winkellagen gedreht wird, – dieser Analysator mit einem Miniatur-Servo-Antrieb verbunden ist, der für jede Winkellage einen spezifischen Impuls erhält, – die zu jeder Winkelage 1 bis n gehörende Lichtintensität I1 bis In entsprechend dem Impuls über Lichtleitkabel ermittelt und gespeichert wird und II b) in einem zweiten Schritt der zweite Farbfilter mit der Schwerpunktwellenlänge λ2 =< λ1 – 10 nm oder λ1 =< λ2 + 10 nm in den optischen Strahlengang eingeschoben oder mit einem Spektrometer eingestellt wird – bei dieser Wellenlänge der gleiche Messvorgang abläuft analog I a und – die Senarmontwinkel λ1 und λ2 und die entsprechenden Gangunterschiede Rλ1 und Rλ2 berechnet werden.Process for automatic, non-contact, fast, calibration-friendly and bright measurement of high path differences of transparent and optically birefringent media according to Senarmont with simultaneous or successive digital Fourier analysis (DFA), in particular of fibers, filaments, foils, foil threads and flat structures that are in white Light can also show false colors and be in small spaces (miniaturized), characterized in that the multi-color Senarmont measurement method is carried out in combination with simultaneous or successive DFA at least at two wavelengths with a distance of at most 10 nm according to I. a) - in a first step the quasi-simultaneous DFA a color filter with the focal wavelength λ 1 is inserted into the optical beam path or adjusted with a spectrometer - at this wavelength the one behind the polarizer, sample, diffuser and the λ / 4-plate Ordered analyzer with n angular positions and the corresponding photo receivers which photoelectrically scans n light intensities via fiber optic cables, - after amplification, feeds the computer to calculate the sensor angle and the path difference, and I b) - in a second step, the second color filter with the focus wavelength λ2 = <λ 1 - 10 nm or λ 1 = <λ 2 + 10 nm is inserted into the optical beam path or adjusted with a spectrometer, - at this wavelength the same measuring process is carried out analogously to a), - and then the Senarmont angles λ 1 and λ 2 and the corresponding path differences Rλ 1 and Rλ 2 are calculated, or according to Ic) - the real simultaneous DFA, the steps mentioned in Ia and Ib are carried out simultaneously, or according to II. a) - the Senarmont measurement method with successive time DFA the wavelength λ 1 is set with a spectrometer at the beginning of the measurement, - with this Wavelength the analyzer arranged behind the polarizer, sample and λ / 4 plate is rotated successively in 1 to n angular positions, - this analyzer is connected to a miniature servo drive, which has a specific one for each angular position Receives momentum - at every angular position 1 light intensity I 1 to I n belonging to n is determined and stored in accordance with the pulse via light guide cable and II b) in a second step the second color filter with the focus wavelength λ 2 = <λ 1 - 10 nm or λ 1 = <λ 2 + 10 nm is inserted into the optical beam path or adjusted with a spectrometer - at this wavelength the same measuring process takes place analogously to I a and - the Senarmont angles λ 1 and λ 2 and the corresponding path differences Rλ 1 and Rλ 2 are calculated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Analysator von 0°, 60° und 120° n = 3 Winkellagen zur Messung der drei Lichtintensitäten I1 bis I3 verwendet werden, wobei der Senarmontwinkel eindeutig aus den Beziehungen ° = 28,648°*arctg b/a + 45°( 1 + a / |a|) in Winkelgraden oder = 0,5*arctg b/a + /4*(1 + a/|a|) im Bogenmaß, a = I1 – 0, 5 * (I2 + I3) und b = 0, 866 * (I2 – I3) berechnet und der Gangunterschied R = ( °/180° + N) * λ = ( / + N) * λ angegeben wird, wenn die Ordnung N+1 bekannt ist oder mit einer Minimierungsrechnung aus den Ergebnissen der Messungen mit den zwei Wellenlängen berechnet wird.A method according to claim 1, characterized in that for the analyzer of 0 °, 60 ° and 120 ° n = 3 angular positions are used to measure the three light intensities I1 to I3, the Senarmont angle clearly from the relationships ° = 28.648 ° * arctg b / a + 45 ° (1 + a / | a |) in angular degrees or = 0.5 * arctg b / a + / 4 * (1 + a / | a |) in radians, a = I 1 - 0.5 * (I 2 + I 3 ) and b = 0, 866 * (I 2 - I 3 ) are calculated and the path difference R = (° / 180 ° + N) * λ = (/ + N) * λ is given if the order N + 1 is known or is calculated using a minimization calculation from the results of the measurements with the two wavelengths. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der Messung nur Linearität, Null- und Maximal-Intensität vorausgesetzt werden.A method according to claim 2, characterized in that only linearity, zero and maximum intensity are required to calibrate the measurement become. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass für Fasern und Filamente der Strahlengang zwischen Lichtquelle, Polarisator und doppelbrechender Probe einerseits und dem optischen Messkanal andererseits, bestehend aus λ/4-Plättchen, schnell drehbarem Analysator und Lichtleitkabel mit Photoempfänger, abgewinkelt ist, vorzugsweise mit einem Ablenkungswinkel von 40°.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that for Fibers and filaments the beam path between light source, polarizer and birefringent sample on the one hand and the optical measuring channel on the other hand, consisting of λ / 4 plates, quickly rotatable analyzer and fiber optic cable with photo receiver, angled is, preferably with a deflection angle of 40 °. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ermittelten Gangunterschied R40 und dem richtigen Gangunterschied R0 die Beziehung R40 / R0 = 100 – 0, 5 * Dμm besteht.Method according to Claim 4, characterized in that the relationship R 40 / R 0 = 100-0.5 * D μm exists between the determined gear difference R40 and the correct gear difference R 0 . Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass für optisch aktive Proben ohne λ/4- Plättchen gearbeitet und die Bestimmung des Verdrehungswinkels nach Anspruch 2 erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that for optically active samples worked without λ / 4 plates and the determination of the twist angle is carried out according to claim 2. Vorrichtung zur automatischen, berührungslosen, schnellen, kalibrierfreundlichen und lichtstarken Messung hoher Gangunterschiede von durchlässigen und optisch doppelbrechenden Medien nach Senarmont mit simultaner digitaler Fourier-Analyse (DFA), insbesondere von Fasern, Filamenten, Folien, Foliefäden und Flächengebilden, die im weißen Licht auch Falschfarben zeigen und sich in Kleinsträumen befinden können, dadurch gekennzeichnet, dass nach 1 auf eine Lichtquelle (1) mit oder ohne Farbfilter (2), (ohne Farbfilter beim Einsatz von zwei verschiedenen Lasern), der Polarisator (3) und das λ/4-Plättchen (5a) folgen, zwischen denen die Probe (4) angeordnet ist, danach der Diffusor (5b) und der Analysator (6a) mit den drei Winkelstellungen analog zu 3 folgen und mit oder ohne die drei Lichtleitkabel (7a) mit den drei Photoempfängern (8a) photoelektrisch nachgeordnet und über die Verstärker (9a) mit dem Computer (10) und Anzeige (11) verbunden sind.Device for automatic, non-contact, fast, calibration-friendly and bright measurement of high path differences of transparent and optically birefringent media according to Senarmont with simultaneous digital Fourier analysis (DFA), in particular of fibers, filaments, foils, foil threads and flat structures, which are also false colors in white light show and can be in small spaces, characterized in that after 1 to a light source ( 1 ) with or without color filter ( 2 ), (without color filter when using two different lasers), the polarizer ( 3 ) and the λ / 4 plate ( 5a ) between which the sample ( 4 ) is arranged, then the diffuser ( 5b ) and the analyzer ( 6a ) with the three angular positions analogous to 3 follow and with or without the three fiber optic cables ( 7a ) with the three photo receivers ( 8a ) photoelectrically arranged and via the amplifier ( 9a ) with the computer ( 10 ) and display ( 11 ) are connected. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit zeitlich sukzessiver digitaler Fourier-Analyse (DFA) gearbeitet wird, wobei nach 2 auf eine Lichtquelle (1) mit oder ohne Farbfilter (2), (ohne Farbfilter beim Einsatz von Lasern), der Polarisator (3) und das λ/4-Plättchen (5a) folgen, zwischen denen die Probe (4) angeordnet ist, danach der schnell drehbare Analysator (6b) mit den drei Winkelstellungen analog zu 3 folgt und mit oder ohne die drei Lichtleitkabel (7b) mit dem Photoempfänger (8b) über den Verstärker (9b) zum Computer (10) und der Anzeige verbunden sind (11).Apparatus according to claim 7, characterized in that one works with successive digital Fourier analysis (DFA), whereby after 2 to a light source ( 1 ) with or without color filter ( 2 ), (without color filter when using lasers), the polarizer ( 3 ) and the λ / 4 plate (5a) follow, between which the sample ( 4 ) is arranged, then the quickly rotatable analyzer ( 6b ) with the three angular positions analogous to 3 follows and with or without the three fiber optic cables ( 7b ) with the photo receiver ( 8b ) via the amplifier ( 9b ) to the computer ( 10 ) and the ad are connected ( 11 ). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Lichtintensität eine CCD-Zelle, CCD-Kamera oder PIN-Dioden verwendet werden.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that for measuring the light intensity a CCD cell, CCD camera or PIN diodes can be used.
DE2002145407 2002-09-28 2002-09-28 Device for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media comprises a light source, a color filter, a polarizer a plate, a diffuser, an analyzer, and optical cables connected to a computer Withdrawn DE10245407A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002145407 DE10245407A1 (en) 2002-09-28 2002-09-28 Device for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media comprises a light source, a color filter, a polarizer a plate, a diffuser, an analyzer, and optical cables connected to a computer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002145407 DE10245407A1 (en) 2002-09-28 2002-09-28 Device for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media comprises a light source, a color filter, a polarizer a plate, a diffuser, an analyzer, and optical cables connected to a computer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10245407A1 true DE10245407A1 (en) 2004-04-08

Family

ID=31984221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002145407 Withdrawn DE10245407A1 (en) 2002-09-28 2002-09-28 Device for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media comprises a light source, a color filter, a polarizer a plate, a diffuser, an analyzer, and optical cables connected to a computer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10245407A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004051247B3 (en) * 2004-10-20 2006-04-06 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Fast measurement of high path differences of birefringent media with and without false colors by simultaneous combination of the multicolor Senarmont method with discrete Fourier analysis
DE102006062157A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Birefringent and transparent optical media/probe retardation measuring and optical axis orientation position detecting method, involves aborting rotation of measuring system after reaching light intensity minimum, where system is measurable

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004051247B3 (en) * 2004-10-20 2006-04-06 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Fast measurement of high path differences of birefringent media with and without false colors by simultaneous combination of the multicolor Senarmont method with discrete Fourier analysis
WO2006042524A1 (en) * 2004-10-20 2006-04-27 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Rapid measurement of large path differences in birefringent materials without and with false colours
DE102006062157A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Birefringent and transparent optical media/probe retardation measuring and optical axis orientation position detecting method, involves aborting rotation of measuring system after reaching light intensity minimum, where system is measurable
DE102006062157B4 (en) * 2006-12-22 2008-09-04 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Simultaneous measurement of high path differences and the rotation of the optical axis of birefringent media

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1152236B1 (en) Optical measuring device with an ellipsometer
DE3507407C2 (en)
DE69421166T2 (en) DETERMINATION OF ANGLE USE BETWEEN OPTICAL FIBERS WITH OPTICAL, AXIAL ASYMMETRY AND ALIGNMENT AND SPLICE OF SUCH FIBERS
EP0884580B1 (en) Fibre optic detector for detection of the scattered light or the fluorescence light of a liquid suspension
DE2025509B2 (en) INTERFERENCE MICROSCOPE
EP3056934B1 (en) Measuring head of an endoscopic device and method of inspecting and measuring an object
DE112014002748T5 (en) Spectrally encoded high-absorbance polarizing microscope
EP2856096B1 (en) Optical mesuring system with polarisation compensation as well as corresponding method
EP3411680B1 (en) Miniature spectrometer and method for switching a miniature spectrometer between imaging mode and spectrometer mode
DE19636711A1 (en) Improvements in or regarding spectrometers
DE112016006185B4 (en) System and method for inspection and metrology of semiconductor wafers
EP1507137B1 (en) Method and apparatus for polarisation dependent and spatially resolved inspection of a surface or layer
DE102008023777A1 (en) Device for spatially resolved temperature measurement
DE3435059C2 (en)
DE102014011186B3 (en) Method for non-contact inspection of hollow glass articles, receiving system for carrying out the method and arrangement consisting of at least one receiving system
DE10245407A1 (en) Device for automatically measuring high cycle differences in permeable and optically birefringent media comprises a light source, a color filter, a polarizer a plate, a diffuser, an analyzer, and optical cables connected to a computer
DE102004051247B3 (en) Fast measurement of high path differences of birefringent media with and without false colors by simultaneous combination of the multicolor Senarmont method with discrete Fourier analysis
EP2831570B1 (en) Method for detecting buried layers
DE19819670A1 (en) Measuring high phase differences in samples
DE102015201909B4 (en) Method and system for determining an optical path difference between partial light waves arising in a birefringent object
DE69413769T2 (en) Arrangement for identifying an optical waveguide
DE102006062157B4 (en) Simultaneous measurement of high path differences and the rotation of the optical axis of birefringent media
WO2021032418A1 (en) Methods and arrangements for identifying the charge state of lithium-ion batteries using optical means
DE102021125813B4 (en) Double-mirror shear interferometer and method for non-destructive measurement of a surface using interferometric measuring methods
EP3746829A1 (en) Method for imaging a sample by means of a light-sheet microscope

Legal Events

Date Code Title Description
8141 Disposal/no request for examination