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Anordnung zur Qualitätsprüfung von fotografischen Objektiven Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung zur Qualitätsprüfung von fotografischen Objektiven
mittels Autokollimation und lichtelektrischer Einrichtungen, bei der ein als Strichplatte
ausgebildetes Testobjekt durch ein Mikroobjektiv in die Bildebene des Prüflings
abgebildet wird, der Prüfling dieses ein Testmuster darstellende Bild ins Unendliche
abbildet, das Testmuster von dort durch eine aus Würfelecken zusammengesetzte Autokollimationsplatte
auf sich selbst und durch das Mikroobjektiv auf das Testobjekt abgebildet wird,
wobei das auf die durchlässigen Streifen des Testobjekts treffende reflektierte
Licht mittels eines im Strahlengang angeordneten halbdurchlässigen Spiegels auf
eine Fotozelle geworfen wird.
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Anordnungen der genannten Art sind an sich bekannt, und zwar wird
hierbei als Testobjekt ein Schwarz-Weiß-Gitter verwendet. Infolge dieses Schwarz-Weiß-Gitters
kann nur eine Fotozelle Anwendung finden, so daß die Meßgenauigkeit nicht sehr groß
ist. Es sind weiterhin Vorrichtungen bekannt, bei denen die Autokollimation im konvergenten
Strahlengang stattfindet. Dies hat jedoch den Nachteil, daß für jeden Punkt des
zu prüfenden Bildfeldes der Autokoflimationsspiegel eigens justiert werden muß.
Außerdem wirkt sich jeder Justierfehler eines Spiegels so aus, als wäre ein Objektivfehler
vorhanden. Daher eignen sich diese Anordnungen nicht für die Serienprüfung von Objektiven,
bei denen ja nicht nur beispielsweise achsennahe Punkte des Bildfeldes, sondern
beliebige Punkte auf Abbildungsfehler geprüft werden sollen, ohne daß Justierfehler
der Prüfapparatur auf die Fehlermessung einen Einfluß haben.
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Es ist ferner ein optisches Prüf- und Meßgerät zur Bestimmung der
Leistung von Objektiven bekannt, bei dem eine auf fotografischem Wege mit Hilfe
eines Autokollimators hergestellte komplementäre (negative) Abbildung eines Testes
in die Beobachtungsebene des Autokollimators eingeschaltet ist, wobei der Autokollimator
mit diesem eingesetzten Testnegativ als komplementäre Blende verwendet wird, und
nach Einschaltung des Prüfobjektivs in den parallelen Strahlengang und nach der
Zurdeckungbringung des entstehenden positiven Bildes des Testes mit dem komplementären
Testnegativ die durch Fehler des zu prüfenden Objektivs verursachte unvollständige
gegenseitige Abdeckung, also der restliche Lichtdurchlaß, als erfaßbares Maß für
die Abbildungsfehler des Prüflings dient. Auch hierbei wird ein Schwarz-Weiß-Gitter
und nur eine Fotozelle verwendet, so daß die Meßgenauigkeit der Anordnung beschränkt
ist.
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Die Erfindung bezweckt, eine von diesen Mängeln freie Anordnung zu
schaffen, bei der es möglich ist, die Fehler der zu prüfenden Stücke mit vorgegebenen
Toleranzen zu vergleichen. Hierbei kann das Objektiv nach zwei Größen untersucht
werden: nach Rotationssymmetrie der Abbildungsqualität und nach der Brillanz der
Abbildung, um auf den Korrektionszustand schließen zu können. Prinzipiell wäre es
natürlich klarer, den Korrektionszustand allein zu messen. Dies erfordert jedoch
die Erfassung von lntensitätsverteilungen, also von Kurvenformen, während sich die
Brillanz mit integrierten Intensitäten, also Zahlenwerten messen läßt.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die lichtundurchlässigen Streifen des Testobjekts spiegelnde Flächen bilden, die
den auf sie treffenden Teil des von der Autokollimationsplatte reflektierten Lichtes
über optische Mittel auf eine zweite Fotozelle werfen, und das Verhältnis der von
dieser Fotozelle gemessenen Lichtmenge J2 zu der von der ersten Fotozelle gemessenen,
dem auf die durchlässigen Streifen des Testobjekts fallenden Teil des reflektierten
Lichtes entsprechenden Lichtmenge Ji ein Maß für die Größe des Abbildungsfehlers
des zu prüfenden Objektivs bildet.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform dient als Lichtquelle
eine geeignet beleuchtete Lochblende, welche durch ein zwischen dem halbdurchlässigen
Umlenkspiegel S1 und der Lochblende angeordnetes Zusatzsystem einerseits auf die
Bohrung
eines 450-Spiegels vor dem Mikroobjektiv und andererseits
mit dem von der Rückseite der spiegelnden Testbalken reflektierten Licht auf einen
vor der Fotozelle F1 liegenden Schirm abgebildet wird. Als besonders vorteilhaft
hat es sich erwiesen, mehrere solcher Anordnungen zu einem Gerät zusammenzubauen.
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Der eigentliche Meßvorgang besteht somit im Vergleich der über zwei
Bereiche des vom Objektiv erzeugten Testbildes integrierten Intensitäten. Testform
und Testgröße können hierbei so gewählt werden, daß Güteschwankungen der Herstellung
einen im Vergleich zur Meßgenauigkeit großen Ausschlag haben. Im Hinblick auf die
Schnelligkeit der Messung ist es wünschenswert, mehrere Stellen des Bildfeldes des
zu prüfenden Objektivs gleichzeitig zu erfassen. Eine Anderung der Meßwerte bei
Drehung des Objektivs um seine optische Achse gibt Auskunft über die Zentrierung
und die Lage der Optik zur Drehachse. Zudem entfällt bei der erfindungsgemäßen Anordnung
die Schwierigkeit, Meßeinrichtungen in zwei durch den Prüfling einander zugeordneten
Ebenen aufeinander zu justieren. Ferner muß nur die Auflage des Objektivs präzise
sein, nicht dagegen seine Einstellung parallel zur Bildebene.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles
veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Anordnung, Fig. 2 die Intensitätsverteilung des reflektierten Bildes des Testobjektes,
Fig. 3 eine schematische Teildarstellung der Anordnung mit mehreren Meßvorrichtungen.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zur Qualitätsprüfung fotografischer
Objektive wird die Lichtquelle L mit der Beleuchtungslinse B auf das Diaphragma
D abgebildet. Die Punktblende dieses Diaphragma wird mit dem Kollimator C durch
den halbdurchlässigen SpiegelS,, das als Strichplatte mit rechteckiger Intensitätsverteilung
ausgebildete Testobjekt T und das Loch im SpiegelS2 in das Mikroobjektiv M abgebildet.
Die lichtundurchlässigen Streifen des Testobjekts T sind als spiegelnde Flächen
ausgebildet. Das Mikroobjektiv M bildet das Testobjekt T in die Bildebene des zu
prüfenden Objektivs P als Rechtecksverteilung T' ab, und das zu prüfende Objektiv
P bildet das Bild T' ins Unendliche ab.
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Durch das Autokollimationsprisma A, z. B. einer Würfelecke, wird der
Strahlengang in sich selbst zurückgeworfen. In der Regel ist ein zusammengesetztes
Prisma zu verwenden, um die Strahlenversetzung klein zu halten. Das Bild des Testobjekts
T' wird also wieder in die Bildebene des Objektivs P abgebildet als Bild T" und
durch das Mikroobjektiv M auf das Testobjekt T als Bild T"'. Durch die Abbildungsfehler
des Objektivs P fällt nach der Reflexion an der Autokollimationsplatte A ein Teil
der Intensität, nämlich die Lichtmenge J2, auf die spiegelnden Streifen des Testobjekts
T, während der andere Teil, nämlich die LichtmengeJt, auf die Zwischenräume fällt
(vgl.Fig.2). Die Lichtmenge J1 geht durch die durchlässigen Streifen des Testobjekts
T hindurch und wird durch den halbdurchlässigen Spiegel St, durch die Blende D1
und die Linsen, auf die Fotozelles; geworfen und kann dort mittels bekannter elektrischer
Meßeinrichtungen gemessen werden. Die Blende Dt dient dazu, das direkt von der Lichtquelle
L kommende, an den spiegelnden Streifen des
Testobjekts T zurückgeworfene Licht von
der Fotozelles fernzuhalten.
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Die Lichtmenge 2, die auf die spiegelnden Streifen des Testobjekts
T trifft, wird von dort auf den Spiegel S2 zurückgeworfen und gelangt von dort auf
die Sammellinse B2 und die Fotozelle F2.
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Wäre das zu prüfende Objektiv P völlig fehlerfrei, so müßte die Lichtmenge
J2 gleich Null sein. Durch die verschiedenen Abbildungsfehler des Objektivs P wird
jedoch die Rechtecksverteilung des Testes T beispielsweise derart verzerrt, daß
das entstehende Testbild T"' eine etwa sinusförmige Verteilung aufweist, so daß
die LichtmengeJ2 nicht mehr gleich Null ist (Fig. 2). Von dem Verhältnis der beiden
gemessenen Lichtmengen J1 und J2 kann man dann auf die Größe der Abbildungsfehler
des zu prüfenden Objektivs P schließen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung hat nun noch den Nachteil, daß
jeweils in einem Augenblick nur ein einziger Punkt des Bildfeldes des Objektivs
P geprüft werden kann, während es wünschenswert wäre, gleichzeitig verschiedene
Zonen des Objektivs P zu prüfen. Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden,
daß die erfindungsgemäße Anordnung nach zwei zueinander senkrechten Richtungen zwei-
bis dreimal vorgesehen wird, so daß das Objektiv P beispielsweise im Mittelpunkt,
an zwei Punkten einer mittleren Zone und an zwei Punkten einer Randzone gleichzeitig
geprüft werden kann (vgl.
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Fig. 3). Dabei gehört das Mikroobjektiv M1 zur Meßvorrichtung für
den Objektivmittelpunkt, das Mikroobjektiv M2 zur Meßvorrichtung für einen Punkt
einer mittleren Zone und das Mikroobjektiv M3 zur Meßvorrichtung für einen Punkt
der Randzone.
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Senkrecht zu den drei Meßvorrichtungen mit den Mikro objektiven M1,
M2, M3 sind über dem ObjektivM1, parallel zu dessen optischer Achse, in nicht dargestellter
Weise noch zwei weitere Meßvorrichtungen gleicher Bauart angeordnet, von denen die
eine zur Messung eines weiteren Punktes der mittleren Zone und die zweite zur Messung
eines weiteren Punktes der Randzone dient. Dabei liegen die Streifen des Testes
einmal tangential, einmal sagittal im Bildfeld. Andern sich beim Drehen des zu prüfenden
Objektivs P um seine optische Achse die Verhältnisse der Lichtmengen J1 und J2 an
einer der Meßvorrichtungen für die verschiedenen Punkte des Bildfeldes, so liegt
ein Schlagfehler vor; sind sie in derselben Zone für tangentiale und sagittale Strichlage
verschieden, so liegt Astigmatismus vor.