DD249763A3 - Anordnung zur messtechnischen ermittlung der brennebene von objektiven - Google Patents

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine einfache funktionssichere Anordnung zu schaffen, die die genaue und zeitaufwendige Bestimmung der Lage der Brennebene von Objektiven ermoeglicht. Die Aufgabe, eine definierte Ablage der Brennebene von einer Sollebene bei feststehendem Pruefling zu ermitteln, wird dadurch geloest, dass in der Anordnung, bestehend aus einer Beleuchtungseinrichtung, einem Kollimator, dem Pruefling und einem Schwingspiegel, das am Spiegel reflektierte Licht fotoelektrisch ausgewertet wird, dass am Schwingspiegel ein fotoelektrisches Wegmesssystem und eine Initiatoranordnung angekoppelt sind und dass die Signale digital weiterverarbeitet werden und der Messwert zur Anzeige gebracht wird. Fig. 1

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur meßtechnischen Ermittlung der Brennebene von Objektiven. Sie ist vorteilhaft bei der Herstellung von Fotoobjektiven großer Stückzahl verwendbar, wo es auf die Ermittlung der Ablage der Brennebene von der eines Normalobjektives ankommt, beziehungsweise wo mit der Messung selbst Abgleicharbeitsgänge direkt am Objektiv durchgeführt werden sollen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Patentschrift AT 354138 ist eine Objektivprüfvorrichtung beschrieben, bei der der Prüfling und eine Testplatte in einem Autokollimator angeordnet sind. Ein fotoelektrischer Wandler mißt den aus dem Autokollimator austretenden Lichtstrom, wobei die Testplatte und/oder ein zwischen Testplatte und Prüfling liegendes Linsenglied in Richtung des Abbiidungsstrahlenganges periodisch bewegbar gelagert ist. Die Auswertung des Signals am fotoelektrischen Wandler erfolgt mittels einer Schaltung mit einem Synchrondetektor zur Erzeugung eines Kontrollsignals, der durch das Schwingen der Testplatte und/oder des Bildes der Testplatte erzeugten Phasensignal gesteuert wird. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß lediglich ein Signal erzeugt wird, welches eine Aussage darüber gestattet, daß die Brennebene vor, in oder hinter einer Sollebene steht. Eine maßliche Abweichung von der Sollebene wird nicht ermittelt. Die Anordnung ist zudem infolge der konstruktiven Lösung einer schwingenden Testplatte und/oder eines Linsengliedes und der Einrichtung eines mit Verstellmitteln angetriebenen Korrekturschlittens aufwendig. Der Prüfvorgang ist infolge des mechanischen Abgleiche zeitaufwendig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer im Aufbau einfachen funktionssicheren Anordnung, die die genaue und wenig zeitaufwendige maßliche Bestimmung der Lage der Brennebene von Objektiven ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der bei feststehenden Prüfling eine definierte Ablage der Brennebene von einer Sollebene ermittelt wird. ,·

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Anordnung zur meßtechnischen Ermittlung der Brennebene von Objektiven, mit einem ersten fotoelektrischen Wandler, auf dessen Empfängerfläche das von einem in der Bildebene in Richtung optischer Achse periodisch schwingenden, von einem dynamischen Erregersystem angsteuerten ebenen Spiegel reflektierte Licht trifft, wobei eine Testfigur, insbesondere eine Lochblende, über eine Beleuchtungseinrichtung, einen Kollimator und das als Meßobjekt angeordnete Objektiv auf dem Spiegel abgebildet ist und das am Spiegel reflektierte Licht über Strahlungsteiler auf die besagte Empfängerfläche gelangt,

dadurch gelöst,

daß mindestens ein zweiter fotoelektrischer Wandler vorgesehen ist, der Bestandteil eines inkrementalen Wegmeßsystem ist, welches aus zwei parallelen Rasterteilungen besteht, die senkrecht zur optischen Achse stehen und von denen die eine feststehend ist und die andere beweglich mit dem Spiegel verbunden ist,

daß ein dritter fotoelektrischer Wandler vorgesehen ist, der Bestandteil einer Initiatoranordnung ist, die den Durchgang des Spiegel durch eine feste vorbestimmte Position signalisiert,

daß der erste fotoelektrische Wandler mit einen Spitzenwertdetektor verbunden ist, dessen Ausgang mit einer Steuerschaltung in Verbindung steht,

daß der dritte fotoelektrische Wandler mit einem weiteren Eingang besagter Steuerschaltung in Verbindung steht, daß ein Ausgang der Steuerschaltung mit dem Start/Stop-Eingang eines Zählers verbunden ist, wobei die Steuerschaltung eine Anordnung zur Registrierung des örtlichen Abstandes der Signale vom Spitzenwertdetektor und dem dritten fotoelektrischen Wandler enthält und zur Erzeugung eines Freigabesignals für den Zähler in Abhängigkeit vom digitalisierten Signal, das vom dynamischen Erregersystem ausgeht und über einen weiteren Eingang der Steuerschaltung zugeführt ist, enthält, daß ein weiterer Ausgang der Steuerschaltung zur Vorzeichenerkennung in Abhängigkeit von der Reihenfolge der Signale vom Spitzenwertdetektor und dem dritten fotoelektrischen Wandler mit dem Vorzeicheneingang einer Anzeigeeinrichtung verbunden

und daß der Digitalausgang des inkrementalen Wegmeßsystems mit dem Signaleingang des Zählers, der mit der Anzeigeeinrichtung gekoppelt ist, in Verbindung steht.

Das Signal am ersten fotoelektrischen Wandler ist ein periodisches Signal und erreicht immer dann einen Maximalwert, wenn der schwingende Spiegel durch die Brennebene des zu prüfenden Objektivestritt. Der an diesem fototelektrischen Wandler angeschlossene Spitzenwertdetektor gibt immer beim Erreichen dieses Maximalwertes ein Signal in Form eines Nadelimpulses oder einer Signalflanke an die Steuerschaltung weiter.

Die Initiatoranordnung einschließlich des dritten fotoelektrischen Wandlers, erzeugt ebenfalls ein Signal in Form eines Nadelimpulses oder einer Signalflanke und kennzeichnet den Zustand des schwingenden Spiegels, wenn dieser bezüglich einer festen Marke eine definierte Stellung einnimmt. Der zweite fotoelektrische Wandler erzeugt in dem inkrementalen Wegmeßsystem linear zur Auslenkung des Spiegelseine große Anzahl von Impulsen, so daß die Lage der Spiegelebene bezüglich einer festen Sollebene maßlich genau erfaßbar ist. Die maßliche Abweichung der Brennebene des zu prüfenden Objektives von der Sollebene ergibt sich aus der Anzahl der Signale, die vom Zähler zwischen dem Signal vom Spitzenwertdetektor und dem Signal von der Initiatoranordnung mittels der Steuerschaltung aufgezählt werden.

Die Richtung der Abweichung wird von der Steuerschaltung aus der zeitlichen Reihenfolge der Signale abgeleitet und direkt an die Anzeige weitergegeben. Vom dynamischen Erregersystem wird phasenstarr ein Rechtecksignal erzeugt, welches über die Steuerschaltung außer zur Vorzeichenerkennung auch zur Zählersteuerung insbesondere im normalen Zählerbetrieb zur Nullung des Zählers und zur Auswertung von Havariezuständen benutzt wird.

Konstruktive Vorteile ergeben sich dann, wenn die Initiatoranordnung aus einer im Durchlicht abgetasteten Spalt-Gegenspaitanordnung besteht und wenn diese Anordnung im Aufbau mit den beiden Rasterteilungen gekoppelt ist und parallel zu den Rasterteilungen angeordnet ist.

Ausführungsbeispiel

In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1: ein Schema der erfindungsgemäßen Anordnung

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel der Anordnung mit spezieller Ausführung der Steuerelektronik Fig.3, 4, 5: Impulsbilder für verschiedene Meßzustände

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht nach Fig. 1 aus einem ersten fotoelektrischen Wandler 1, einen Teilerwürfel 2, einer Beleuchtungseinrichtung 3, einem Kollimator 4, einem zu prüfenden Objektiv 5, einem Spiegel 6 und einem dynamischen Erregersystem, welches aus einem Erregersystem 7 und einem Generatorteil 8 besteht. Alle Bauelemente sind symmetrisch und/oder koaxial zur optischen Achse 9 angeordnet, wobei der Wandler 1 über den Teilerwürfel 2 senkrecht zur Achse 9 beleuchtet wird. Die Beleuchtungseinrichtung 3 beleuchtet eine Testfigur, im Beispiel eine Lochblende 10, die sich unmittelbar auf dem Teilerwürfel 2 befindet, und die durch den Kollimator 4 nach unendlich abgebildet wird. Das Prüflingsobjektiv 5,

welches sich in Unendlich-Stellung befindet, bildet die Lochblende 10 in seine Bildebene ab. Diese Bildebene wird durch den von dem Erregerssystem in Richtung optische Achse 9 beweglichen ebenen Spiegel 6 eingefangen. Das Bild der Lochblende 10 wird so auf eine weitere Blende 11 abgebildet, daß der dahinter befindliche Wandler 1 immer dann ein Lichtstrommaximum erhält, wenn der Spiegel 6 sich in der Brennebene des Objektives 5 befindet. Befindet sich der Spiegel 6 in der Umgebung der Brennebene, dann fällt das Signal A am Wandler 1 mehr oder weniger stark ab.

Die Schwingungen des Spiegels werden über ein Generatorteil 8 und einem nach dem bekannten Lautsprecherprinzip arbeitenden Erregersystem 7 realisierten dem zusätzlich durch die mechanische Verbindung 12 zur meßtechnischen Ermittlung der Brennebene ein beweglicher Teilungsträger 13 fest angebracht ist. Der bewegliche Teilungsträger 13 und ein dazu korrespondierender fester Teilungsträger 14tragen jeweils Rasterteilungen 15 und 16, die hochgenau, parallel zueinanderund senkrecht zur optischen Achse 9 angeprdnet sind. Die Rasterteilungen 15 und 16 stellen die Maßverkörperung eines inkrementalen Wegmeßsystems dar, für das der zweite fotoelektrische Wandler 17 symbolisch als einzelnes Bauelement angedeutet ist. Zur inkrementalen Signalgewinnung des Wegmeßsystems können in bekannter Weise auch mehrere fotoelektrische Bauelemente, auch in Gruppen, angewendet werden. Ein dritter fotoelektrischer Wandler 18 ist Bestandteil einer Initiatoranordnung, die aus einem beweglichen Spalt 19, der mit auf dem Teilungsträger 13 aufgebracht ist und aus einem feststehenden Spalt 20, der mit auf dem Teilungsträger 14 aufgebracht ist, besteht. Der Wandler 18 empfängt damit immer dann Licht, wenn der Spiegel 6 eine definierte Lage erreicht, daß heißt das Licht von einer Teilungsträgerbeleuchtung 21 durch die Spalte 19 und 20 fällt. Das Ausgangssignal A des Wandlers-1 wird einem Spitzenwertdetektor 22, das Ausgangssignal B des Wandlers 18 einer Steuerschaltung 23, das Ausgangssignal C des inkrementalen Wegmeßsystems dem Impulseingang eines Zählers 24 und das rechteckgeformte Ausgangssignal D des Generatorteils 8 einem weiteren Eingang der Steuerschaltung 23 zugeführt.

Das Meßergebnis wird vom Zähler 24 kommend in der Anzeige 25 sichtbar gemacht, wobei die Vorzeichenanzeige 26 direkt von der Steuerschaltung 23 gespeist wird.

Die Meßwertbildung mit Hilfe der Steuerschaltung 23 soll im folgenden anhand Fig. 2 und der Impulsbilder gemäß Fig. 3 erläutert werden:

Wesentlich zur Meßwertbildung ist die Erfassung der den Meßwert verkörpernden Signal C zwischen den Markensignalen A und B. Da je nach Lage der Brennebene sowohl Signal A vor B als auch umgekehrt entstehen kann, soll zusätzlich zum Meßwert ein Vorzeichensignal ausgegeben werden. Die Anordnung soll weiterhin alle Grenzfälle wie Nullpunkt, nicht erlaubte Zustände und Meßbereichsgrenzen eindeutig erkennen und weiterverarbeiten.

Die Selektierung der Bewegungsrichtung erfolgt mit Hilfe des Signals D, welches zum Ausgleich der Trägheit des mechanischen Schwingers 7 einem Verzögerungsglied 27 zugeführt wird, an dessen Ausgang das Signal VD ansteht. Die Meßwertbildung soll im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 nur dann erfolgen, wenn D beziehungsweise VD einen „High"-Pegel H annimmt. In Fig. 3 ist das Impulsbild für den Fall dargestellt, daß beide Signale A und B vorhanden sind und im besonderen, daß B vor A erscheint. Das Signal B beziehungsweise das in einem Zwischenspeicher 28 abgespeicherte Signal B' wird in einer Antivalenzschaltung 29 als Η-Pegel an deren Ausgang als Signal K übernommen, wodurch die Signale C ein Gatter 30 passieren können und als Signal C am Impulseingang des Zählers 24 anstehen. Mit Erscheinen von Signal A beziehungsweise A' am Ausgang des Zwischenspeichers 28 wird der Zählvorgang beendet. Das Vorzeichensignal VL auf der Vorzeichenleitung wird am Ausgang des Zwischenspeichers 28 zur Kennzeichnung des Zustandes Signal BvorAauf Η-Pegel gesetzt. Erst mit der negativen Flanke des Signals VD werden die Taktimpulse eines Taktimpulsgenerators 31 abgeleitet und in einer Steuerlogik 32 die Signale M zum Rücksetzen des Zwischenspeichers 28, E zum Aufrufen des Anzeigeregisters 33 zur Meßwertausgabe und F zum Zurücksetzen des Zählers 24 in die Ausgangslage beziehungsweise zur Vorbereitung auf den nächsten Meßzyklus gebildet. Mit den Signal B' wird ebenfalls in der Steuerlogik 32 ein Gültigkeitssignal I aktiviert, welches auf Η-Pegel bleiben soll, solange die zur Meßwertbildung maßgeblichen Signale A' und B' vorhanden sind. Geht das Signal VD erneut auf Η-Pegel, kann ein weiterer Meßzyklus ablaufen, daß heißt die Meßwertbildung geschieht also im Beispiel fortlaufend und automatisch. Wird der Prüfling 5 nach erfolgter Messung aus der optischen Anordnung nach Fig. 1 entnommen, dann verschwindet das Signal A. Die Impulsverarbeitung wird für diesen Fall weiter unten noch näher beschrieben.

Wird ein neuer Prüfling eingesetzt, dann wird im Allgemeinen ein anderer Meßwert erscheinen. In Fig.4 ist ein Fall dargestellt, bei dem Signal A vor B auftritt, daß heißt das Vorzeichen erscheint entgegengesetzt zu dem in Fig. 3 beschriebenen Fall. Das Signal A', das mit B^r in der Anti valenzschaltung 29 verknüpft ist, findet in diesem Fall B'noch im „Low"-Zustand L vor, so daß die Vorzeichen leitung VL auf L-Peg«l gesetzt wird. Die anderen Signale werden wie unter Fig. 3 beschrieben verarbeitet. Wenn die Lage der Brennebene des Prüflings 5 einer vorgegebenen Sollage entspricht, dann treten die Signale A' und B' gleichzeitig auf, daß heißt die Antivalenzbedingung für Schaltung 29 ist nicht erfüllt; die Anzeige 25 gibt den Wert Null aus unter gleichzeitiger Ausgabe des Gültigkeitssignals I.

In Fig. 5 ist ein Impulsschema für den Fall dargestellt, daß sich kein Prüfling 5 in der optischen Anordnung gemäß Fig. 1 befindet. In diesem Fall und auch dann, wenn die Brennebene des Prüflings 5 soweit entfernt liegt, daß diese nicht vom Spiegel 6 eingefangen wird, ist das Signal A nicht vorhanden. Das Gatter 30 wird zwar durch das Signal B geöffnet, jedoch fehlt das '' Schließersignal, und es entsteht im Zähler 25 ein falscher Meßwert. Aus diesem Grunde wird am Ende der Messung, Signal VD geht von H-Pegelzu L-Pegel über, ein Nullungsimpuls G in der Steuerlogik 32 erzeugt, der den Zähler 24 nullt. Danach erst folgt das Anzeigeregistersignal E und in der Anzeige 25 der Wert Null. Das Gültigkeitssignal I wird in diesem Fall auf L-Pegel gesetzt, und der Anzeigewert Null wird nicht als Meßwert anerkannt. Das Signal M aus der Steuerlogik 32 bewirkt über den Zwischenspeicher 28 und die Antivalenzschaltung 29, daß das Gatter 30 geschlossen wird. In ähnlicher Weise arbeitet die Anordnung, wenn aus irgendeinem Grunde zwar Signal A jedoch nicht Signal B vorhanden ist. Sind beide Signale A und B nicht vorhanden bewirken der Taktimpulsgenerator 31 und die Steuerlogik 32 mit Hilfe des Signals VD einen Anzeigewert Null unter Ausgabe des inaktiven Gültigkeitssignal I. Mit dem Signal TG' werden in diesem Beispiel über den Taktimpulsgenerator 31 und Steuerlogik 32, analog wie mit dem Signal VD Taktimpulse und Steuerimpulse zur Einsch.alt-Nullung erzeugt. Ist also beim Einschalten kein Prüfling vorhanden, dann erscheint demzufolge der Anzeigewert Null mit nicht gesetztem Gültigkeitssignal I. Die Meßbereichsgrenzen sind durch die Lage der Flanken des Signals VD festgelegt, die sich mit dem Verzögerungsglied 27 optimal einstellen lassen.

Claims (3)

1. Anordnung zur meßtechnischen Ermittlung der Brennebene von Objektiven,

mit einem ersten fotoelektrischen Wandler, auf dessen Empfängerfläche das von einem in der Bildebene in Richtung optischer Achse periodisch schwingenden, von einem dynamischen Erregersystem angesteuerten ebenen Spiegel reflektierte Licht trifft, wobei eine Testfigur, insbesondere eine Lochblende, über eine Beleuchtungeinrichtung, einem Kollimator und das als Meßobjekt angeordnete Objektiv auf dem Spiegel abgebildet ist und das am Spiegel reflektierte Licht über Strahlungsteiler auf die besagte Empfängerfläche gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweiter fotoelektrischer Wandler (17) vorgesehen ist, der Bestandteil eines inkrementalen Wegmeßsystems ist, welches aus zwei parallelen Rasterteilungen (15), (16) besteht, die senkrecht zur optischen Achse (9) stehen und von denen die eine feststehend ist und die andere beweglich mit dem Spiegel (6) verbunden ist, daß ein dritter fotoelektrischer Wandler (18) vorgesehen ist, der Bestandteil einer Initiatoranordnung (18), (19), (20), (21) ist, die den Durchgang des Spiegel (6) durch eine feste vorbestimmte Position signalisiert, daß der erste fotoelektrische Wandler (1) mit einem Spitzenwertdetektor (22) verbunden ist, dessen Ausgang mit einer Steuerschaltung (23) in Verbindung steht, daß der dritte fotoelektrische Wandler (18) mit einem weiteren Eingang besagter Steuerschaltung (23) in Verbindung steht, daß ein Ausgang der Steuerschaltung (23) mit dem Start/Stop-Eingang eines Zählers (24) verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (23) eine Anordnung zur Registrierung des örtlichen Abstandes der Signale vom Spitzenwertdetektor (22) und dem dritten fotoelektrischen Wandler (18) enthält und zur Erzeugung eines Freigabesignals für den Zähler (24) in Abhängigkeit vom digitalisierten Signal, daß vom dynamischen Erregersystem (7), (8) ausgeht und über einen weiteren Eingang der Steuerschaltung (23) zugeführt ist, enthält, daß ein weiterer Ausgang der Steuerschaltung (23) zur Vorzeichenerkennung in Abhängigkeit von der Reihenfolge der Signale vom Spitzenwertdetektor (22) und dem dritten fotoelektrischen Wandler (18) mit dem Vorzeicheneingang einer Anzeigeeinrichtung (25), (26) verbunden ist, und daß der Digitalausgang des inkrementalen Wegmeßsystems (13), (14), (15), (16), (17) mit dem Signaleingang des Zählers (24), der mit der Anzeigeeinrichtung (25), (26) gekoppelt ist, in Verbindung steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Initiatoranordnung (18), (19), (20), (21) aus einer im Durchlicht abgetasteten Spalt- Gegenspaltanordnung besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Initiatoranordnung aus einem festen (14), (20) und einem beweglichen Teil (13), (19) besteht und mit den beiden Rasterteilungen (15), (16) des inkrementalen Wegmeßsystems gekoppelt sind und parallel zu diesen liegen.