DE833257C

DE833257C - Method for determining the spatial position of an image produced by optical means

Info

Publication number: DE833257C
Application number: DEL8190A
Authority: DE
Inventors: Dr Georg Franke
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1951-01-30
Filing date: 1951-01-30
Publication date: 1952-03-06

Description

Verfahren zur Feststellung der räumlichen Lage eines durch optische Mittel erzeugten Bildes Ne Erfindung betrifft ein Verfahren und zu seiner Ausübung geeignete Vorrichtungen zur Feststellung der räumlichen Lage eines von optischen Mitteln erzeugten Bildes. Hierunter wird verstanden z. B. die Feststellung, ob die Mattscheibe eines photographischen Apparates genau in der Schärfenebene des Objektivs liegt oder ob die Entfernung eines Mikroskopobjektivs vom Objekt diejenige der maximalen Schärfeneinstellung ist u. dgl. Die erwähnte mikroskopische Beobachtung kann beispielsweise zur Tiefenmessung dienen, indem die Scharfstellung bei Beobachtung verschiedener Ebenen eines Objekts messend verfolgt wird.Method for determining the spatial position of a by optical Image generated by means of the invention relates to a method and to its practice suitable devices for determining the spatial position of one of optical Means generated image. This is understood to mean z. B. the determination of whether the Focusing screen of a photographic apparatus exactly in the focal plane of the lens or whether the distance of a microscope objective from the object is the maximum Focus adjustment is and the like. The mentioned microscopic observation can, for example Serve for depth measurement by focusing when observing different Planes of an object is tracked by measuring.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Scharfeinstellung von photographischen Objektiven, die aus einer auf das Objektiv aufsetzbaren Blende mit einem oder zwei diagonalen Streifen besteht. Hierdurch wird die Pupille des Objektivs irr Felder geteilt, die etwas gegeneinander verschobene Bilder erzeugen, wenn das Objekt nicht genau, in der Schärfenebene steht. Da diese Bilder in, der ungenauem Stellung der Mattscheibe sich teilweise überdecken, ist hiermit kein genügender Erfolg erreicht.A device for focusing photographic images is known Lenses that consist of an aperture with one or two that can be attached to the lens diagonal stripes. This causes the pupil of the lens to move into fields that produce images that are slightly shifted from one another if the object is not exactly, in the plane of focus. Since these images are in, the imprecise position of the If the screen partially overlaps, this is not a sufficient success.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine genaue und bequeme Feststellung der Scharfstellung zu ermöglichen. Die Erfindung besieht in dem Verfahren, die Pupille des Objektivs in senkrecht zueinander polarisierende Teile zu zerlegen und das Bild durch einen aus zwei senkrecht zueinander polarisierenden Teilen bestehenden Analysator zu betrachten, deren Berührungskante am besten parallel zur Verbindungslinie der Pupillenöffnungen steht. Insbesondere kann das Aufnahmeobjektiv einer photographischen Kamera finit einer gegelt.enenfalls almehmharen Blende versehen werden. in der Polarisationsfolien sich befinden und (las \lattscheibenbild finit dein geteilten Analysator betrachtet werden. Man kann aber auch auf (1;e Mattscheibe ein l)esonderes-i3etrac'htungsinstrument aufsetzen, dessen Objektiv zwei Öffnungen mit senkrecht zueinander polarisierenden Folien besitzt und dessen Okular finit (lern geteilten Analysator versehen ist.The invention is therefore based on the object of providing an accurate and convenient To enable detection of the focus. The invention provides in the process, to split the pupil of the objective into mutually perpendicular polarizing parts and the image by one consisting of two parts polarizing perpendicular to each other Consider the analyzer, the contact edge of which is best parallel to the connecting line of the pupil openings. In particular, the taking lens one photographic camera finitely provided with a gel, if necessary almehmharen aperture will. in which polarization foils are located and (las \ lattice image finite your shared analyzer will be considered. But you can also use (1; e screen Put on a special tracking instrument, the lens of which has two openings with perpendicular polarizing foils and its ocular finite (learning shared analyzer is provided.

Mine Steigerung der Wirkung kann man dadurch erreichen, (laß man vor (las Objektiv eilte Spiegelvorrichtung mit Polarisatoren setzt, welche dem Objektiv Lichtbündel von einer größeren parallaktischen Basis zuführt.My increase in the effect can be achieved by (let it go (read lens hurried mirror device with polarizers placing the lens Supplies light beam from a larger equatorial base.

Ferner kann ein ll-likroskopobjektiv mit den zwei liolarisieretiden Öffnungen versehen sein, wobei in der Okularbildebene der geteilte Analysator stellt.Furthermore, a II-likroscope objective can be used with the two liolarisieretiden Openings be provided, the split analyzer being in the ocular image plane.

Statt der polarisierenden Mittel kann matt auch komplementäre Farbfilter benutzen in der Weise, (laß (las von der einen Objektivöfftiung ausgebende farbige 1-icht voll einer komplementär gefärbten Okularhä lfte ausgelöscht wird und umgekehrt.Instead of the polarizing agent, matt complementary color filters can also be used use in the manner (let (read from the one lens opening issuing colored 1-icht full of a complementary colored eyepiece half is extinguished and vice versa.

Wenn der Analysator ein Feld einer Polarisationsrichtung oder Farbe in einer senkrecht dazu polarisierten oder komplementär gefärbten Umgebung besitzt, so erhält man ein gleichfalls bei Entfernungsmessern bekanntes Bild.When the analyzer has a field of a direction of polarization or color in a perpendicular polarized or complementary colored environment, this gives an image that is also known from rangefinders.

Die \'\'irkuilgsw-eise dieser Betrachtungsart ist alt Hand der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen zu erkennen. Wenn die anvisierte Ebene, z. 13. die Mattscheibenebene, nicht genau diejenige ist, in der das Objekt scharf abgebildet wird, so liegen die von den beiden 0l)jektivöffnungen erzeugten Bilder etwas nebeneinander. Da indem geteilten Analysator das eine Bild nur in der einen 13ildfeldliälfte erscheint, weil es von der anders polarisierenden Analysatot'hälfte ausgelöscht wird, so erscheinen beide Bilder deutlich voneinander getrennt, wie bei einem Trennbildentfernungsmesser. \1a11 kann rinn so fokussieren, daß beide Bilder sich genau ergänzen und erreicht damit eine hohe Genauigkeit.The \ '\' irkuilgsw-e of this kind of consideration is old hand of the in to recognize the devices shown in the drawing. If the targeted plane, z. 13. The plane of the focusing screen, not exactly the one in which the object is in focus is imaged, the images generated by the two 01) lens openings are located something next to each other. Because in the split analyzer one image only in one The half of the image field appears because it comes from the differently polarizing half of the analyzer is extinguished, the two images appear clearly separated from each other, such as with a separator rangefinder. \ 1a11 can focus rinn so that both Images complement each other exactly and thus achieve a high level of accuracy.

In der "Zeichnung sind Vorrichtungen zur Ausübting des erfindungsgemäßen Beobachtutigsverfalirens beispielsweise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, Fig. 2 eine Ansicht des bei unscharfer Einstellung sichtbaren Bildes, Fig. 3 eitle Vorrichtung an einer photogräliIiischen Kamera, Fig. 4 ein Vorsatzgerät, Fig. 5a und ;1> ein Aufsatzgerät 1>ei scharfer und unscharfer Bildeinstellung, Fig. 6 eitle Vorrichtung für Autokollimation. Durch das in Fig. i mit 1 bezeichnete Objektiv wird ein Objekt 2 il' der Ebene 3 scharf abgebildet. Vor (lern Objektiv befindet sich die Blende 4 mit zwei öffnungen 5 und 6, die Polarisationsfolien ()der komplementäre Farbfilter enthalten. Der aus zwei senkrecht zueinander polarisierenden oder aus zwei komplementären Farbfiltern bestehende Analysator 7 ist in einer Lage etwas außerhalb der Scli:irfenelwne 3 (lar@estcllt. Tiie leiden durch die Öffnungen 5 und 6 begi-eiizten 0'bjcktivteile erzeu- gen in dieser Ebene Bilder 8 und 9 des Objekts 2, welche etwas gegeneinander @-er:chohen sind und beispielsweise durch ein Okular io betrachtet W1111,- den können. Die beiden Bilder würden sich durch- dringen, wenn nicht durch (lie .l>ei(fen verschieden wirkenden =\tialys@ttorll<ilfteii bewirkt würde, daß das eine Bild nur in einer Hälfte, (las andere in ('ei- anderen Hälfte des Gesichtsfeldes erscheint. 1-lali erblickt daher ein Bild nach Art des durch einen Trennbildentferntiii-cniesser crzciigten Bildes, in Fig. 2 dargestellt ist. lief I-:iiistellting (les Analy- Bators in die genaue Schärfenebene 3 ergänzen sich beide Teilbilder genau. (lic@ Hinstellung ist (Iah-er auf die eine: ".I'rennbil(lenttcrnirn<@smessers zurück- geführt. In Fig. 3 ist die _\n@@-eii(luiig (les Verfahrens bei einer Reflexkamera dargestellt. bei welcher der Analysator beispielsw eist "il." Mattscheibe 1 t aus- det ist, indem (lic Polarisationsfolien unmittel- bar mit der Mattscheibe verbunden sind. Vor dein 01) jektiv 12 I>efin(let sich ahtiellinliar die Blende 13 mit den polarisieren(len l@iltei-n 14 11n(1 13. Wie in Fig.4 dargestellt ist. kann vor (las 0l)- jektiv 12 auch ein Vorsatzgerät gesetzt werden. durch welches die Basisentfernung zwischen den Blendetiöffnungeti in au sich bekannter Weise mit Hilfe voll Spiegeln i6 vergrölIert wird, zwischen denen sich die Polarisatoren 17 befinden. In den Fig. 5a und ;l> ist ein Gerät dargestellt. «-elches die Feststellung ermöglicht. ob sich ein optisches Luftbild genau in der von dem Gerät be- stimmten Ebene befindet. Die fest angeordneten Linset' 18 und i() bilden ein einfaches 'Mikroskop, das auf die.Ebene 2o fokussiert ist. Ein Abstands- halter 21 legt diese Ebene 20 gegenüber dem Mikroskop fest. Ani Objektiv 18 befinden sich zwei Polarisatoren 22. 23 finit gekreuzten Schwingungs- richtungen; in der Oktilarbildebene stellt der Analy- sator 24, der aus zwei iiel)(-nein<itiderliegetiden ge- kreuzten Polarisatoren lx#:teht. In Fig. ;a ist der Strahlengang dargestellt für den Fall. (laß das 1_tiftl)il(1 2; unterhalb der Ebelie 20 liegt, in Fig. 51) für (teil l,, all, dal:3 es sich in der Ebene 20 befindet. Bei einem '.Mikroskop starker Vergrößerung kann matt mit dem beschriebenen Einstellungsver- fahren Tiefenbestimmungen am Objekt ausführen. Il' Fig. 6 ist eilte Vorrichtung zur Anwendung des Beobachtutigsverfalirens in Autokollimation dargestellt. Von einer Lanipe 26 geht das durch den Kondensor 27 parallel gemachte Lichtbündel über einen Strahlenteiler 28 zum Objektiv 29 u11(1 darin auf ein spiegelndes Präparat 30. Der eine Teil des Lichtbündels durchsetzt den Polarisator 31 und eine i/4-1'latte 32. nach seiner Reflexion durchsetzt er nochmals die 2/4-Platte, so daß seine Polari- sationsrichtung tim oo° gegeit die ursprüngliche ge- dreht ist. Dieser "feil ('es Bündels geht durch den anderen Polarisator 33 und durch den entsprechen- den Teil des Analysators 34 und erfüllt daher die eine C;;esiclitsfeld'li;ilfte (lrs Okular; 3;. Der andere Teil des eiiiiallei(leii Lichtbündels geht zunächst durch den 1'olarisatoir ,;,; und dann den umgekehrten Weg -,vie der zuerst beschriebene "feil; er wird daher in (lern zweiten _1na1@-satorfel<l sichtbar.The drawings show, for example, devices for performing the observation procedure according to the invention. FIG. 1 shows a perspective view, FIG. 2 shows a view of the image visible when the setting is out of focus, FIG. 3 shows a vain device on a photographic camera, FIG , Fig. 5a and; 1> an attachment device 1> a sharp and unsharp image setting, Fig. 6 vain device for autocollimation. By means of the objective labeled 1 in Fig. In the objective there is the diaphragm 4 with two openings 5 and 6, which contain polarizing foils () of the complementary color filters Scli: irfenelwne 3 (lar @ estcllt. Tiie suffer through the Openings 5 and 6 create heated object parts. gen in this plane pictures 8 and 9 of object 2, which something against each other @ -er: are chohen and for example viewed through an ocular io W1111, - the can. The two pictures would go through penetrate, if not through (lie .l> ei (fen different acting = \ tialys @ ttorll <ilfteii would cause one picture only in one half, (read the other in ('a- other half of the field of view appears. 1-lali therefore sees an image in the manner of the through one Separation image removes the finished image, is shown in FIG. ran I-: iiistellting (les analy- Bators in the exact focal plane 3 complement each other both partial images exactly. (lic @ position is (yeh-er on one: ".I'rennbil (lenttcrnirn <@smessers back- guided. In Fig. 3 the _ \ n @@ - eii (luiig (les procedure in shown by a reflex camera. at which the Analyzer for example "il." Ground glass 1 t det is in that (lic polarization foils directly bar are connected to the ground glass. In front of your 01 ) jective 12 I> efin (let the diaphragm 13 with the polarize (len l @ iltei-n 14 11n (1 13. As shown in Fig.4. can before (las 0l ) - jective 12 also an attachment can be set. by which the base distance between the Blinds are also used in a manner known per se Help full flipping i6 is enlarged, between where the polarizers 17 are located. A device is shown in FIGS. 5a and 5a. «-Which makes the determination possible. whether a optical aerial image exactly in the area loaded by the device right level is located. The firmly arranged Lens set '18 and i () form a simple' microscope, that is focused on level 2o. A distance holder 21 places this level 20 opposite the Microscope firmly. There are two ani lens 18 Polarizers 22. 23 finite crossed vibrational directions; in the octagonal image level, the analysis sator 24, which consists of two iiel) (- no <itiderliegetiden ge crossed polarizers lx #: teht. In Fig.; A, the beam path is shown for the case. (leave the 1_tiftl) il (1 2; below the Ebelie 20 lies, in Fig. 51) for (part l ,, all, dal: 3 in the Level 20 is located. With a high magnification microscope can be matt with the described setting drive Carry out depth determinations on the object. Il 'Fig. 6 is an urgent device for use of the observation process in autocollimation shown. A Lanipe 26 can do this light bundles made parallel to the condenser 27 Via a beam splitter 28 to the objective 29 u11 (1 therein on a reflective preparation 30. One part of the light beam passes through the polarizer 31 and a 1/4 to 1 'slat 32. interspersed after its reflection he repeats the 2/4 plate so that his polar sation direction tim oo ° given the original turns is. This "feil ('it bundle goes through the other polarizer 33 and by the corresponding the part of the analyzer 34 and therefore meets the a C ;; esiclitsfeld'li; ilfte (lrs eyepiece; 3;. the other Part of the eiiiiallei (leii light beam goes first through the 1'olarisatoir,;,; and then the opposite way - like the one described first; it is therefore visible in (learn the second _1na1 @ -satorfel <l.

Claims

P 'rv \ ra: si>;;i'c111; i. Method for determining the spatial position of an image generated by optical means by pupil division, characterized in that. (Measure the entrance pupil of a lens generating the optical image divided into two mutually perpendicular polarizing parts and (read the image through a consisting of two mutually polarizing parts (#henden. \ Iialvsator. \ tisprucli r, characterized in that the separating edge of the analyzer parts is parallel to the \ "erliindnigslinie of the pupil openings. 3. Device according to: \ nspruch 2, thereby gel: enizeignnet, (dimension a pliotographic engraver lens or recording lens with an optionally removable aperture is provided, in which two openings are provided with perpendicularly polarizing foils and (generally a: \ nalvsator according to claim i for viewing (les 1Mattscheibebildec serves. .4. device for performing the method according to claim i, characterized by an on the ground glass a photographic recording camera atlfsetzbaren device, which a lens with two sen perpendicularly polarizing fields and in the image plane of the object has an analyzer according to claim i and optionally an eyepiece. ; .Device according to claim 4, characterized in that (the extent to which the polarizing fields are contained in a mirror attachment, which can be placed in front of the. \ Tifnabme lens and enlarges the hasis Tiefeninessting, characterized in that (the objective is provided with two mutually perpendicular polarizing openings and the split analyzer is mounted in the octagonal formation. 7. Device for: \ exercise of the method according to claim 1, characterized in that for observation in autocollimation a birefringent end 7/4 plate is between (lein lens and the two polarizers containing blend openings arranged. 8 c. a process according to = \ nspruch i to 6, characterized in that serve in place of the polarizing -means complementary color filter.