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Gerät zum automatischen Messen von Schnittweiten oder Scheitelbrechwerten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum automatischen Messen von Schnittweiten
oder Scheitelbrechwerten optischer Systeme oder einzelner Linsen, bei dem ein Strahlenbündel
von einer Testfigur ausgeht und durch Autokollimation nach zweimaligem Durchgang
durch den Prüfling auf der Testfigur abgebildet wird, die gegenüber einer Optometerlinse
verschiebbar ist. Bei diesem Gerät soll also ein im Bildpunkt, insbesondere im Brennpunkt
entstehendes Testbild aufgefangen und scharfgestellt und der Betrag der Schnittweite
oder des Scheitelbrechwertes angezeigt werden.
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Es sind Anordnungen bekannt, bei denen Autokollimation benutzt wird:
eine Testfigur wird durch den Prüfling, d. h. das hinsichtlich der Schnittweite
zu messende ein- oder mehrlinsige System, mit Hilfe eines Planspiegels in sich selbst
abgebildet, wobei mit mindestens einer nachgeschalteten Verstärker-und Einstellanordnung
auf ein Minimum des austretenden Lichtes eingestellt wird. Andere Vorschläge weisen
bewegte Raster oder Spalte auf, wobei der von der Fotozelle gelieferte Wechselstrom
hinsichtlich Spannung, Oberwellengehalt od. dgl. untersucht und zur Fokussierung
benutzt wird.
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Diese Geräte setzen voraus, daß das zu prüfende optische System zentriert
ist; notfalls wird das Zentrieren durch mehrere die optische Achse umgebende Fotozellen
mit komplizierten Schaltungen und kostspieligen Mechanismen erzwungen.
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Die vorliegende Erfindung zeigt dagegen einen Weg an, der ebenfalls
auf dem Prinzip der Autokollimation beruht, dank der optischen Anordnung aber unabhängig
von der Zentrierung des Systems arbeitet, so daß sogar prismatische sphärische Brillengläser
in einem Gerät gemäß der Erfindung ohne Anstände hinsichtlich ihres Scheitelbrechwertes
gemessen werden können.
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Ein Bestandteil des Gerätes ist eine Optometerlinse wie bei einem
Scheitelbrechwertmesser, in deren von der Lichtquelle abgewandte Brennpunkt ein
Auflager für das zu messende System, insbesondere eine Einzellinse oder ein Brillenglas,
so angeordnet ist, daß von diesem Auflager ab die zu ermittelnde Schnittweite gemessen
wird.
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Entsprechend dem Aufbau eines üblichen Scheitelbrechwertmessers befindet
sich auf der Lichtquellenseite der Optometerlinse eine Testfigur, deren Verschiebung
längs der Achse als Maß für die Schnittweite oder den Scheitelbrechwert dient. Die
Erfindung besteht darin, daß die Testfigur (leuchtender Spalt oder Spiegelstreifen)
auf der einen Seite strahlenundurchlässig, auf der anderen Seite von
einer Strahlen
ungehemmt weiterleitenden, also spiegelnden oder durchsichtigen Fläche begrenzt
ist. So kann diese Lichtlinie beispielsweise ein Spiegelstreifen sein, der die Diagonalfläche
eines Teilungswürfels etwa halbiert, wobei die eine Hälfte voll durchlässig, die
andere vollkommen undurchlässig ist.
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Ebenso ist es möglich, einen Spalt zu benutzen, dessen eine Backe
möglichst vollkommen spiegelt, während die andere völlig geschwärzt ist, also absorbiert.
Spiegelstreifen bzw. Spalt erscheinen dadurch leuchtend, daß auf ihnen mit Hilfe
eines Kondensors eine fadenförmige Lichtquelle, beispielsweise eine Glühlampe mit
gestrecktem Leuchtdraht, abgebildet wird.
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Wie bei einem Scheitelbrechwertmesser wird die Lichtlinie durch die
Optometerlinse und den Prüfling im allgemeinen reell oder virtuell abgebildet, bei
richtiger Einstellung des Meßgerätes im Unendlichen.
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Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf Licht, sondern erstreckt
sich auch auf unsichtbare Strahlen.
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In diesem Teil des Strahlenganges befindet sich eine Kollimatorlinse
oder bei hohen Genauigkeitsforderungen ein korrigiertes optisches System, dessen
lichtquellenseitiger Brennpunkt mit dem Auflager des Prüflings zusammenfällt, genauer
mit dem vorderen Scheitel des Glases, der bei einem unzentrierten oder gar prismatischen
Brillenglas nicht senkrecht zur optischen Achse steht. Dies ist ein wichtiger Teil
der vorliegenden Erfindung.
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Im anderen Brennpunkt der Kollimatorlinse steht achsensenkrecht ein
Planspiegel. Auf ihm entsteht bei richtiger Einstellung ein Bild der Testfigur;
die Strahlen, die es erzeugen, werden von dem Spiegel durch die Linse zurückgeworfen,
und es entsteht ein Bild der Testfigur in ihr selbst.
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Ist der Prüfling nicht zentriert, so wird das aus ihm austretende
Strahlenbündel geneigt zur optischen Achse des Gerätes verlaufen, ist aber hinter
der Kollimatorlinse infolge der eben geschilderten Brennpunktslage achsenparallel.
Das Bündel wird also von dem senkrecht zur Achse stehenden Spiegel in sich selbst
zurückgeworfen und trifft unabhängig von der Dezentrierung des Prüflings wieder
die Testfigur.
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Es gehört weiter zur Erfindung, daß das Auflager für den Prüfling
zwei Blendenöffnungen enthält. die nach zweimaligem Durchgang der abbildenden Strahlen
durch den Prüfling auf zwei Strahlungsempfänger abgebildet werden. Bei der endgültigen
Einstellung des Gerätes wird der Strahlengang von der Testfigur abgedeckt, also
z. B. dem Spiegelstreifen, der die Lichtlinie vermittelt. In diesem Falle bleiben
also beide Fotozellen dunkel. Ist das Gerät nicht fokussiert, dann liegt das durch
die Autokollimation entstehende Bild der Testfigur auf der optischen Achse vor oder
hinter dem Spiegelstreifen, und die Strahlung einer der beiden Offnungen in dem
Auflager gelangt auf die zugehörige Fotozelle. Diese ungleichmäßige Beleuchtung
wird in bekannter Weise, z. B. mittels einer Brückenschaltung, dazu benutzt, um
die Testfigur mit Hilfe eines Motores solange zu verschieben, bis die Fokussierung
erreicht wird.
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An Hand von F i g. 1 sei die Wirkungsweise näher erklärt: Mit 1 ist
die Optometerlinse bezeichnet, in deren einem Brennpunkt sich das Auflager 5 befindet,
das die beiden Öffnungen 31, 32 aufweist. Dieses Auflager ist in F i g. 3 nochmals
wiedergegeben. Auf das Auflager wird der Prüfling, beispielsweise ein Brillenglas
6, gelegt. Mit dem Auflager 5 bzw. dem vorderen Scheitel von 6 fällt ein Brennpunkt
der Kollimatorlinse7 zusammen, in deren anderem Brennpunkt der achsensenkrechte
Planspiegel 8 steht.
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Gegenüber der Optometerlinse 1 ist ein Teilungswürfel 2 verschiebbar,
dessen Diagonalfläche einen senkrecht zur Zeichenebene stehenden Spiegelstreifen
22 als Testfigur (F i g. 2), eine durchlässige Fläche 23 und eine strahlenabsorbierende
Fläche 21 enthält. Der Spiegelstreifen 22 erhält Licht von dem Kondensor 4 und der
Einfadenglühlampe 3; diese Teile befinden sich auf der Grundplatte 16, die mit Hilfe
des Elektromotors 14 über das Getriebe 15 hinweg längs der optischen Achse bewegt
werden kann. Ihre Stellung kann mittels des Zeigers 17 an der nach Dioptrien oder
ähnlich geteilten Skala 18 abgeiesen werden.
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Es sei nun angenommen, daß das Gerät eingestellt sei, d. h., der
Spiegelstreifen 22 im Würfel 2 wird von der Optometerlinse 1, dem Prüfling 6 und
der Linse 7 wieder in sich selbst abgebildet. Es tritt also weder durch den durchlässigen
Teil 23 Licht durch den Würfel hindurch, noch wird Strahlung von dem undurchlässigen
Teil 21 absorbiert. Die beiden Fotozellen 10 und 11 bleiben dunkel, der Motor 14
verbleibt in Ruhe.
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Denkt man sich dagegen den Würfel 2 nach links verschoben, dann wird
Licht, das durch die Öffnung
31. am Prüfling 6 hindurchgeht, durch den oberen Teil
23 der Würfelfläche hindurch nach der Zelle 10 verlaufen und die Anordnung zum Ansprechen
bringen, und zwar in dem Sinne, daß der Würfel in die gezeichnete Lage verschoben
wird, in der beide Zellen abgedeckt sind.
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Das Umgekehrte tritt ein wenn die Würfelfläche nach rechts verschoben
wird. Dann wird durch die Öffnung 32 Licht nach der Zelle 11 gelangen können, und
der Motor 14 wird in umgekehrter Richtung wie vorhin geschildert anlaufen.
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In Fig. 4 ist gezeigt, wie der Strahlengang bei einem nichtzentrierten
Prüfling, beispielsweise einem prismatischen Brillenglas 61, verläuft. Da das Auflager
5 bzw. der Scheitel des Prüflings 61 annähernd im Brennpunkt der Kollimatorlinse
7 steht, verlaufen die Strahlen zwischen dieser Linse und dem Planspiegel 8 achsenparallel,
so daß sie von diesem Spiegel in sich selbst zurückgeworfen werden, unabhängig vom
Grade der Dezentrierung der Linse 61.