DE1291915B - Linsenpruefeinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Linsenprüfeinrichtungen Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß vor

zum Prüfen von Linsen und Linsensystemen. einer Lochblende eines Kollimators eine Abtastein-

Es ist eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des richtung angeordnet ist, die Strahlenbündel erzeugt, Ortes bester Strahlenvereinigung des durch ein zu welche nacheinander den Prüfling in insgesamt die prüfendes optisches Element tretendes Lichtes be- 5 ganze Prüflingsoberfläche überdeckenden Abtastkannt, welche eine mit einer Impulslichtquelle arbei- punkten durchdringen, und daß die Fotozellenanordtende optische Vorrichtung mit einer in der Bildebene nung eine Ausgangsspannung erzeugt, die der Abangeordneten fotoelektrischen Anordnung enthält weichung des auftreffenden Strahlenbündels in zuein- und welche über von dieser fotoelektrischen Anord- ander senkrechten Richtungen proportional ist. nung mit Spannung versehene Nachlaufsteuerungen io Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Linsenprüfeinautomatisch sowohl die Zentrierung des zu prüfenden richtung kann die Lage der auf die Fotozelle auftref-Elementes als auch die Änderung der Bildweite in fenden Strahlen über geeignete, der Fotozelle nachAbhängigkeit von den optischen Eigenschaften des geschaltete Einrichtungen in vergrößerter Darstellung zu prüfenden Elementes bewirkt, wobei im Parallel- wiedergegeben werden, und/oder es können zwecks strahlengang des durch das zu prüfende Element 15 Lageveränderung der zu prüfenden Linse geeignete tretenden Lichtes eine Wechsellichtblende angeordnet Nachlauf Steuerungen gesteuert werden, ist, die zwei Teilstrahlen ausblendet und wechsel- Vorzugsweise wird das Abtaststrahlenbündel zerweise unterbricht, und wobei die von der gegenseiti- hackt, so daß am Ausgang der Fotozelle ein Wechselgen Lage der Auftreffstellen der beiden Teilstrahlen strom abgenommen werden kann, auf dem in der Bildebene angeordneten fotoelektri- 20 Im folgenden wird die Erfindung durch die beischen Meßelement abhängige Ausgangsspannung je- spielsweise Beschreibung einiger Ausführungsformen weils zur Verschiebung einer die Scharfeinstellung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den der optischen Vorrichtung auf das fotoelektrische Zeichnungen stellt dar

Meßelement bewirkenden, jeweils durch ihre Lage Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Aus-

die zu messende Größe des zu prüfenden optischen 25 führungsform der erfindungsgemäßen Linsenprüfein-Elementes festlegenden Linse dient. richtung,

Diese bekannte Meßeinrichtung eignet sich jedoch F i g. 2 eine die Wirkungsweise der Einrichtung

nicht zum Aufsuchen von Linsenfehlern, sondern nach F i g. 1 verdeutlichende Darstellung, lediglich zur Bestimmung des genauen Brennpunktes Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche cha-

bzw. des Scheitelbrechwertes des zu prüfenden Ob- 30 rakteristische Ausgangssignale eines Teiles der Einjektivs. richtung nach F i g. 1 zeigt,

Ferner ist eine Anordnung zur Feststellung und Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Teiles der EinMessung von durch Schlieren oder optische Fehler richtung nach Fig. 1,

bedingten Strahlenaberrationen bekannt, bei der ein F i g. 5 graphische Darstellungen von Kurvenfor-

Objektraster durch ein Objektiv auf einem Analysen- 35 men, wie sie an verschiedenen Punkten der in F i g. 4 raster abgebildet wird, bei der ferner die Gitter- dargestellten Schaltung auftreten, konstante des Objektrasterbildes mit derjenigen des F i g. 6 ein Beispiel einer Ausgangsanzeige der

Analysenrasters etwa übereinstimmt, wobei zwischen Einrichtung nach F i g. 1 und Objektraster und Objektiv ein Schlierenobjekt ange- Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weitebracht ist, und bei der ferner zwischen Objektiv und 40 ren Ausführungsform der Linsenprüfeinrichtung. Analysenraster im Brennpunkt des Objektivs eine In Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Lichtquelle 1

Blende angeordnet ist, so daß nur die vom Objekt- dargestellt, welche durch eine konstante Spannung raster ausgehenden achsenparallelen Strahlen zur liefernde Stromquelle! gespeist wird. Das von der Wirkung gelangen. Lichtquelle 1 ausgehende Licht wird auf eine Sam-

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Abbil- ^4S mellinse 3 geleitet, welche in der Ebene eines Lichtdung eines vom Objektraster her auf den Analysen- zerhackers 4 ein Bild der Lichtquelle 1 entwirft. Der raster auftreffenden Lichtstrahles nur von einem Lichtzerhacker 4 weist 15 Schlitze auf, von denen geübten Fachmann gedeutet werden kann und trotz- einer bei 5 angedeutet ist und welche auf einem zu dem infolge der rein visuellen Beobachtung nur sehr seiner Achse konzentrischen Kreis angeordnet sind, ungenaue Prüfungsergebnisse erhalten werden. ⁵° Der Abstand zwischen den Schlitzen beträgt das

Ferner ist ein Verfahren zur Prüfung von Linsen Zehnfache der Breite der Schlitze in Umfangsrichbekannt, gemäß welchem paralleles Licht über eine tung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Löchern versehene Blende auf die zu prüfende haben die Schlitze vorzugsweise eine Breite von Linse gerichtet und die sich hierbei in der Brenn- 2 mm. Der Lichtzerhacker 4 wird von einem Synebene der Linse abbildende Anordnung der Licht- 55 chronmotor 6 mit einer Drehzahl von 50 U/s angepunkte untersucht wird. trieben. Auf diese Weise wird das von der Licht-

Bei diesem bekannten Prüfverfahren tritt jedoch quelle 1 ausgehende Licht in Impulse zerhackt, die die Schwierigkeit auf, daß die Anordnung der Licht- mit einer Wiederholungsfrequenz von 750 Impulsen/s punkte nur schwer zu deuten ist, da unter anderem wiederkehren.

die einzelnen Punkte nicht genau bezeichenbar sind 60 Das den Lichtzerhacker 4 verlassende Licht ge- und im allgemeinen sehr nahe beieinanderliegen. langt über eine Linse 7 auf einen Polygondrehspie-

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst wer- gel 8, welcher 24 rechteckige, oberflächenverspiegelte den, bei einer Linsenprüfeinrichtung eine anschau- Spiegel aufweist, die in jeweils gleichen Abständen liehe Darstellung der Abweichungen der in einer voneinander am Umfang des Drehspiegels angeord-Schärieebene sich sammelnden Strahlen zu erzielen, 65 net sind. Drei dieser Einzelspiegel sind mit den so daß unabhängig von einer Prüfperson die Art, Bezugszeichen Ml, Ml und M24 bezeichnet. Jeder Lage und Größe von Linsenfehlern genau ermittelt - dieser Spiegel ist einem Zentriwinkel von 15° im werden kann. Polygonmittelpunkt zugeordnet. Außerdem ist jeder

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der Spiegel gegen die Drehachse geneigt. Die Nei- Abtastspuren, weiche einer Umdrehung des Polygongung der Einzelspiegel schreitet von jeweils einem drehspiegels 8 entsprechen. Auch die Rasterbreite zum nächsten Spiegel um 6¹A Bogenminuten fort, so in horizontaler Richtung, welche der Reflexion durch daß der gesamte zwischen den Spiegeln Ml und aufeinanderfolgende Einzelspiegel des Drehspiegels M 24 auftretende Neigungsunterschied 2V2⁰ beträgt. 5 entspricht, beträgt 5°. In Fig. 2 sind mit 51 bis Die Aufgabe dieser Neigung der einzelnen Spiegel 54 einige über die zu prüfende Linse 13 führende wird später in Zusammenhang mit F i g. 2 der senkrechte Abtastspuren dargestellt. Selbstverständ-Zeichnungen erläutert. Der Polygondrehspiegel 8 lieh sind es insgesamt 24 solcher Abtastspuren, von wird über eine Getriebe 9 mit einem Untersetzungs- denen jede einem Einzelspiegel des Drehspiegels zuverhältnis von 200:1 synchron mit dem Lichtzerhak- 10 geordnet ist. Ein Rasterbild besteht daher aus anker 4 angetrieben. nähernd 500 auf die Ebene der zu prüfenden Linse

Wenn sich der Polygondrehspiegel 8 dreht, so 13 und ihre Umgebung einfallenden Abtaststrahlen, sendet er ein einen bestimmten Raster tastendes Ist die Linse 13 fehlerlos, dann wird jedes von der Strahlenbündel aus, welches durch eine Lochblende Sammellinse 12 her parallel zur optischen Achse der 10 geleitet wird. Hierauf gelangt das nun ausge- 15 zu untersuchenden Linse einfallende Strahlenbünblendete Strahlenbündel durch eine planparallele del unabhängig von der Lage des Einfallspunktes auf Eichplatte 11, eine Sammellinse 12 und schließlich der Ebene der Linse 13 ein Bild der Lochblende 10 durch die zu untersuchende Linse bzw. ein zu unter- im Brennpunkt der zu untersuchenden Linse 13 ersuchendes Linsensystem 13 auf eine Fotozelle 14, die zeugen, in welchem auch die Mitte der Fotozelle 14 im rückseitigen Brennpunkt der Linse 13 angeordnet zo liegt. Hat die Linse jedoch Fehler, so wird das Bild ist und jeweils auf die Lage eines Strahleneinfall- der Lochblende 10 außerhalb der Mitte der Fotopunktes auf ihrer strahlenempfindlichen Oberfläche zelle 14 liegen.

anspricht. Eine hierzu geeignete Fotozelle, welche auf In F i g. 3 sind zwei charakteristische Diagramme infrarotes Licht anspricht, ist die sogenannte Wall- der Ausgangsspannung der auf die Lage des Lichtmark-Diode. Diese Diode ist beispielsweise in der 25 einfallspunktes ansprechenden Fotozelle 14 darge-Zeitschrift »Proceedings of the IRE« (New York), stellt. F i g. 3 (a) stellt die Spannung dar, welche die Bd. 45, S. 474, und außerdem in der Zeitschrift »Op- Fotozelle 14 bei einer Bewegung eines Lichteinfallstica Acta«, Bd. 7, S. 191, beschrieben. Die Ausgangs- punktes auf der Fotozellenoberfläche in der horizonsignale dieser Fotozelle 14 werden über Verstärker talen ^-Richtung von einer Seite auf die andere Seite und weitere elektronische Schaltungen 15 einer Ka- 30 abgibt, wobei die Ausgangsspannung Null ist, wenn thodenstrahlanzeigeröhre 16 zugeleitet. Die Wir- der Lichtpunkt auf die Mitte der Fotozelle fällt. Eine kungsweise der auf die Lage des Strahleneinfalls- ähnliche Spannungskurve kann von einem zweiten punktes ansprechenden Fotozelle 14 sowie der Ver- Anschluß der Fotozelle 14 abgenommen werden, stärker und übrigen elektronischen Schaltungen 15 wenn ein Lichtpunkt die Fotozellenoberfläche in der wird weiter unten im Zusammenhang mit den F i g. 3, 35 senkrechten y-Richtung durchläuft.
4 und 5 der Zeichnungen erläutert. Schließlich ist in F i g. 3 (b) die Spannungsände-

Zunächst sei nun die Wirkungsweise der bisher im rung an einem dritten Ausgang der Fotozelle 14 dar-Zusammenhang mit F i g. 1 der Zeichnungen be- gestellt, welcher ebenfalls aufgenommen wird, wenn schriebenen Einrichtungen unter Bezugnahme auf ein Lichteinfallspunkt die Fotozellenoberfläche in F i g. 2 erklärt. Die Lochblende 10 ist im Brennpunkt 40 der ^-Richtung durchläuft. Diese Spannung steht jeder Sammellinse 12 angeordnet. Außerdem ist die auf doch nicht nur mit der Lage des Lichteinfallspunktes die Lage eines Lichteinfallspunktes ansprechende in der x-Richtung in Beziehung, sondern hängt auch Fotozelle 14 im Brennpunkt der zu untersuchenden von der jeweiligen Lage dieses Lichteinfallspunktes, Linse 13 gelegen, so daß auf der Fotozellenoberfläche bezogen auf die y-Richtung, ab. Wie bereits oben ein verkleinertes Bild der Lochblende 10 entsteht. 45 erwähnt, zeigt die sogenannte Wallmark-Diode Span-Wenn sich nun der Polygondrehspiegel 8 dreht, so nungscharakteristiken, wie sie in F i g. 3 der Zeichwird das Lichtstrahlenbündel, welches von der Licht- nungen dargestellt sind.

quelle 1 ausgeht, hinter der Lochblende 10 entspre- In F i g. 4 ist ein Blockschaltbild dargestellt, weichend einer Drehung eines einzelnen Drehspiegels ches zeigt, wie die verschiedenen Anschlüsse der um 2V2⁰ verschwenkt, d. h., es erfolgt eine Ver- 50 Fotozelle 14 mit der Kathodenstrahlanzeigeröhre 16 Schwenkung des reflektierten Lichtstrahles um 5°. verbunden werden müssen, damit eine den Linsen-Dieser Lichtstrahl fällt durch die Lochblende 10 auf fehlern der Linse 13 entsprechende Anzeige erhalten die Ebene der zu prüfenden Linse 13 und tastet diese wird.

in senkrechten Linien ab. Auf Grund des Vorhan- Hierzu wird die Spannung der auf die Lage eines denseins des Lichtzerhackers 4 geschieht diese Ab- 55 Lichteinfallspunktes ansprechenden Fotozelle 14, tastung nicht kontinuierlich. Der von einem einzigen welche der Lage dieses Lichtpunktes auf der Foto-Spiegel des Polygondrehspiegels ausgehende Abtast- zellenoberfläche in der x-Richtung entspricht und strahl wird vielmehr in ungefähr 20 Einzelimpulse einem durch die zu prüfende Linse 13 fallenden aufgespalten. In Fig. 2 der Zeichnungen ist bei 51 Strahlenbündel zugeordnet ist, einem x-Kanal zugeeine solche Abtastspur auf der Linse 13 dargestellt, 60 führt, der einen Vorverstärker 40 mit konstantem wobei die einzelnen kleinen Striche in der Linsen- Verstärkungsfaktor, einen Hauptverstärker 41 mit ebene von Lichtpunkten getroffene Flächen darstel- veränderlichem Verstärkungsfaktor und einen dem len, welche auf einer senkrecht über die Linse füh- Ablenksystem einer Kathodenstrahlröhre zugeordrenden Linie liegen. Da nun die EinzelspiegelMl, neten Ablenkverstärker 42 aufweist. Das Ausgangs- Ml usw. in der oben beschriebenen Weise mit jeweils 65 signal des Ablenkverstärkers 42 wird an das Horium 6V2 Bogenminuten zunehmenden Neigungen zontalablenksystem der Kathodenstrahlröhre 16 angegen die Drehspiegeldrehachse geneigt sind, entsteht gelegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Abinsgesamt ein Raster von 24 solchen linienförmigen lenkung des Schreibstrahles der Kathodenstrahlröhre

in ^-Richtung der Lage der jeweiligen Lichtpunkte auf der strahlenempfindlichen Oberfläche der Fotozelle 14 bezüglich der ^-Richtung entspricht.

In ähnlicher Weise werden die der jeweiligen Lage von Lichteinfallspunkten in y-Richtung auf der Fotozelle 14 entsprechenden Ausgangssignale einem y-Kanal zugeleitet. Dieser enthält wieder einen Vorverstärker 43 mit konstantem Verstärkungsfaktor, einen Hauptverstärker 44 mit veränderlichem VerAusgang e ein kurzer Impuls erzeugt, der in F i g. 5 (e) dargestellt ist. Dieser kurze Impuls beginnt mit der Stirnflanke des Rechteckimpulses des Schmidtschen Triggerkreises und hat ein Drittel der Dauer 5 des Rechteckimpulses. Daraufhin wird in dem monostabilen Flip-Flop 50 ein Impuls ausgelöst, welcher an seinem Ausgang/ auftritt und in Fig. 5 (f) dargestellt ist. Dieser Impuls setzt mit dem Zeitpunkt der Rückenflanke des Impulses bei e ein und endet nach

Stärkungsfaktor und einen dem Ablenkungssystem io ungefähr zwei Dritteln der Dauer des Rechteckimpulder Kathodenstrahlröhre zugeordneten Ablenkver- ses des Schmidtschen Triggerkreises. Der von dem stärker45. Der Ausgang des Ablenkverstärkers45 Ausgang/ abnehmbare Impuls wird über den Verist mit dem Vertikalablenksystem (oder y-System) stärker 51 dem Steuergitter der Kathodenstrahlder Kathodenstrahlanzeigeröhre 16 verbunden. Die anzeigeröhre 16 zugeleitet. Auf diese Weise wird die Ablenkung des Schreibstrahles der Kathodenstrahl- 15 Kathodenstrahlröhre im wesentlichen nur während röhre in y-Richtung stellt also die Lage von Licht- des mittleren Drittels der Impulsdauer der Ableneinfallspunkten auf der Fotozellenoberfläche mit kungsimpulse (α) und (b) hellgesteuert, d. h., auf dem Bezug auf die y-Richtung dar. Schirmbild wird nur das Spannungsmaximum der

Außerdem wird eine dritte Spannung von einem Impulse dargestellt, so daß sich nur ein Lichtpunkt Anschluß der Fotozelle 14, welche die in Fig. 3 (b) 20 zeigt, dessen Stellung der Lage des Lichteinfallspunkgezeigte Charakteristik aufweist, einem sogenannten tes auf der Fotozelle 14 entspricht.
Z-Kanal zugeleitet. Dieser Kanal besteht aus einem Der z-Kanal dient jedoch noch einem weiteren

Vorverstärker 46 mit unveränderlichem Verstär- Zweck. Der Schmidtsche Triggerkreis 48 ist so einkungsfaktor, einem Hauptverstärker 47 mit veränder- gestellt, daß er nur dann ausgelöst wird, wenn die lichem Verstärkungsfaktor, einem durch einen 25 Spannung an seinem Eingang eine bestimmte Schwel-Schmidtschen Triggerkreis gebildeten Schwellwert- lenspannung überschreitet. Wenn nun ein Lichteinschalter 48, einem monostabilen Flip-Flop 49 mit fallspunkt auf der Fotozellenoberfläche derart zu liekurzer Rückschaltzeit, einem monostabilen Flip-Flop gen kommt, daß der entsprechende Kurvenpunkt in 50 mit längerer Rückschaltzeit und schließlich einem der charakteristischen Kurve 3 (ä) der Zeichnungen Verstärker 51. Der Ausgang dieses Verstärkers 51 30 bei m liegt, dann ist das Ausgangssignal, welches die ist mit dem Steuergitter der Kathodenstrahlanzeige- Lage des Lichteinfallspunktes mit Bezug auf die röhre 16 verbunden, über welches die Helligkeit des ^-Richtung anzeigen soll, nicht von einem Ausgangsauf dem Leuchtschirm erzeugten Leuchtpunktes ge- signal zu unterscheiden, welches dem Kurvenpunkt η steuert wird, entspräche. Die Lage des entsprechenden Schirmbild-

Die Notwendigkeit für die Einrichtung des ^-Kanals 35 Punktes der Kathodenstrahlröhre wäre daher zweiergibt sich aus F i g. 5 der Zeichnungen, in welcher deutig. Wird jedoch der Schmidtsche Triggerkreis 48 einige typische Kurvenformen dargestellt sind, welche so eingestellt, daß er nur von Eingangsspannungen bei Eintreffen eines Lichtimpulses auf der Foto- ausgelöst wird, welche größer sind als die dem zellenoberfläche entstehen, wenn der hierbei auf der Punkt k in F i g. 3 (b) der Zeichnungen entsprechende Fotozellenoberfläche gebildete Lichtpunkt sowohl in 40 Spannung, so wird er nicht bei einer dem Kurvender ^-Richtung als auch in der y-Richtung verscho- punkt/ entsprechenden Spannung ausgelöst, welche ben ist. Die Kurven (a) und (b) nach Fig. 5 zeigen dem Kurvenpunktm in Fig. 3 (a) zugeordnet ist, typische Spannungskurvenformen, wie sie an den sondern schaltet nur bei einer Schaltung I um, welche Punkten α und b am Ausgang der Hauptverstärker dem Kurvenpunkt η entspricht. Auf diese Weise ist 44 bzw. 41 mit veränderlichem Verstärkungsfaktor 45 erreicht, daß die Kathodenstrahlröhre für Lichteinini y-Kanal bzw. im Jc-Kanal nach F i g. 4 der Zeich- fallspunkte, die in einem dem Kurvenpunkt m entnungen auftreten. Wird die Kathodenstrahlröhre auf sprechenden Punkt der Fotozellenoberfläche 14 liedie gesamte Dauer dieser Kurvenformen hellgesteuert, gen, nicht hellgesteuert wird, während sie jedoch hellso würde sich eine Schleife an Stelle der Darstellung gesteuert wird, wenn die Lage des Lichteinfallspunkeines einzigen Punktes ergeben, welcher der Ver- 50 tes dem Kurvenpunkt η entspricht.
Schiebung des Lichteinfallspunktes aus der Mitte der In F i g. 6 der Zeichnungen ist ein Anzeigedia-

Fotozelle 14 heraus entsprechen soll. Um dies zu ver- gramm dargestellt, wie es auf dem Leuchtschirm der meiden, ist es notwendig, die Kathodenstrahlanzeige- Kathodenstrahlröhre 16 entsteht, wenn die Linse 13 röhre nur hellzusteuern, wenn die durch die Kurven astigmatisch fehlerhaft ist. In diesem Falle sind die (α) und (b) dargestellten Spannungen sich auf ihrem 55 Anzeigepunkte in horizontaler Richtung bzw. in Maximalwert befinden. Dies wird vermittels des ^-Richtung auseinandergezogen, wodurch die Richz-Kanals erreicht. In entsprechender Weise wie bei tung des Astigmatismus angezeigt wird. Würde es den Kurven (α) und (b) zeigt die Spannungskurve sich jedoch um eine Linse mit nahezu vollkommener nach F i g. 5 (c) der Zeichnungen die Spannung an, Geometrie handeln, so wären die Anzeigepunkte auf welche an dem Punkte am Ausgang desHauptverstär- 6q die Mitte des Leuchtschirmes konzentriert. In Fig. 6 kers 47 mit veränderlichem Verstärkungsfaktor auf- sind außerdem konzentrische Ringe dargestellt, von tritt. Der Spannungsimpuls entsprechend der Kurve (c) denen zwei mit den Bezugszeichen 60 und 61 verwird dem Schmidtschen Triggerkreis 48 zugeführt, sehen sind. Diese Ringe werden zu Eichzwecken welcher an seinem Ausgang d die in Fig. 5 (d) dar- neben den Anzeigepunkten im Schirmbild erzeugt, gestellte Rechteck-Spannungskurve erzeugt, sobald 65 Ihre Erzeugung kann durch einen in den Zeichnundie Spannungskurve (c) ein bestimmtes Maximum gen nicht dargestellten Oszillator erfolgen, welcher überschreitet. Hierdurch wird in dem monostabilen zwei um 90 elektrische Grad phasenverschobene Flip-Flop 49 mit kurzer Rückschaltzeit an dessen Sinusschwingungen bereitstellt. Die eine sinusförmige

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Spannung nimmt die Strahlablenkung in der x-Rich- und der Polygondrehspiegel führt langsamere Umdretung vor, während die andere Sinusspannung die hungen aus, und zwar beispielsweise 1 U/min. Hierbei Strahlablenkung in y-Richtung vornimmt. Die ver- bleibt dann genügend Zeit für die genaue Nachfühschiedenen Ringdurchmesser können durch Zwi- rung des Servosystems.

schenschaltung von in den Zeichnungen nicht darge- 5 Gemäß einer weiteren Abwandlung der Erfindung stellten Dämpfungsgliedern erreicht werden, wobei kann der Polygondrehspiegel 8 durch zwei Spiegeldie Dämpfungen entsprechend abgestuft sind. Wäh- systeme ersetzt werden, welche eine Abtastung der rend der Erzeugung der Ringe wird die Spannung am Linse 13 durch einen Abtaststrahl vornehmen, wel-Steuergitter der Kathodenstrahlröhre so weit erhöht, eher einen Sternraster auf der Linsenebene tastet. In daß die Spur der Ringe hell ausgesteuert wird. Vor- io diesem Falle sind mit dem Spiegelsystem Signalgeber zugsweise ist der Leuchtschirm der Kathodenstrahl- gekuppelt, welche einmal Signale entsprechend der röhre nachleuchtend, so daß die Ringe 60, 61 usw. Lage r längs des Linsendurchmessers und zum andezusammen mit den Anzeigepunkten des Diagramms ren Signale entsprechend dem Winkel des betreffenbeobachtet oder fotografiert werden können, obwohl den Durchmessers abgeben und auf diese Weise die sie abwechselnd erzeugt werden. 15 Lage eines einem bestimmten Abtaststrahl entspre-

Die Eichung der Einrichtung wird nach folgendem chenden Lichteinfallspunktes auf der Linsenebene Verfahren vorgenommen. Zunächst wird eine Linse festlegen. Gleichzeitig wird die Lage des Lichtein-13 eingesetzt, der Polygondrehspiegel 8 und der fallspunktes auf der Oberfläche der Fotozelle 14 Lichtzerhacker 4 werden entkuppelt und dann der durch die Ausgangssignale der Verstärker 41 und 44 Polygondrehspiegel 8 so lange gedreht, bis ein Licht- 20 angezeigt, welche den Koordinaten χ und y entsprestrahl ungefähr durch die Mitte der Linse 13 auf die chen. Die Ausgangssignale der Signalgeber einerseits Fotozelle 14 fällt. Hierauf wird die planparallele und der Verstärker 41 und 44 andererseits können Eichplatte 11 gegen die optische Achse des Systems einem Analogrechner zugeführt werden, der ein WeI-um einen solchen Winkel geneigt, daß der Lichtein- lenfrontbild der Linse 13 errechnet, fallspunkt auf der Fotozelle 14 um einen bestimmten 35 Eine geeignete Einrichtung zur Errechnung und Betrag von der Mitte weg verschoben wird. Hierauf Anzeige des Wellenfrontbildes einer Linse ist in wird die Eichplatte 11 gleich einer Taumelscheibe F i g. 7 der Zeichnungen abgebildet. In dieser Zeichum die Systemachse gedreht, so daß der Lichtein- nung sind Teile, welche Teilen der erfindungsgemäfallspunkt auf der strahlungsempfindlichen Ober- ßen Einrichtung nach F i g. 1 entsprechen, auch mit fläche der Fotozelle 14 einen Kreis mit bekanntem 30 gleichen Bezugszeichen versehen, und auf ihre nähere Durchmesser beschreibt. Auf dem Schirm der Ka- Erläuterung wird im folgenden verzichtet, thodenstrahlröhre wird hierbei ein gepunkteter Kreis F i g. 7 zeigt wiederum eine Lichtquelle 1, eine

ausgezeichnet. Außerdem wird auf dem Schirm der Sammellinse 3 und einen Lichtzerhacker 4 mit einer Kathodenstrahlröhre der Eichring 60 mit dem groß- Schlitzscheibe, wobei einer der Schlitze bei 5 angeten Durchmesser (F i g. 6 der Zeichnungen) gezeich- 35 deutet ist. Weiter ist in F i g. 7 eine von einer Lochnet, und hierauf werden die Verstärkungsfaktoren der blende 10 gebildete kleine öffpung, eine Sammellinse Hauptverstärker 41 und 44 (in F i g. 4 der Zeich- 12, eine zu prüfende Linse 13 und eine auf die Lage nungen dargestellt) so lange eingestellt, bis die beiden eines Lichteinfallspunktes ansprechende Fotozelle 14 Kreise zusammenfallen. Auf diese Weise wird eine sowie eine Kathodenstrahlanzeigeröhre 16 dargestellt. Zuordnung zwischen einer bekannten Verschiebung 40 Der in F i g. 1 der Zeichnungen gezeigte Polygondes Lichteinfallspunktes auf der Oberfläche der Foto- drehspiegel 8 ist hier durch eine Spiegelanordnung 70 zelle 14 und den in F i g. 6 der Zeichnungen darge- ersetzt. Die Spiegelanordnung 70 weist drei feststellten Eichringen geschaffen. stehende Spiegel 71,72 und 73 und einen schwenkbar Für die Prüfung von Linsen auf endliche Gegen- angeordneten Spiegel 74 auf. Dieser Spiegel 74 ist an standsweiten kann die Sammellinse 12 weggelassen 45 einem Folgehebel 75 befestigt, der seinerseits werden, und die Lochblende 10 wird dann in dem schwenkbar an einem auf der Hauptachse 77 des gegewählten Abstand angeordnet, während die Foto- samten Systems gelegenen Lagerungspunkt 76 angezelle 14 mit ihrer Oberfläche in der entsprechenden lenkt ist. Der Folgehebel 75 liegt an einer Kurven-Bildebene der Linse 13 angeordnet wird. scheibe 78 an, die einerseits mit einem Motor und Die Kathodenstrahlanzeigeröhre 16 kann durch 50 andererseits mit dem beweglichen Kontakt eines Servoeinrichtungen ersetzt werden, welche zwei mit linearen Potentiometers 79 verbunden ist. Der AusMikrometern verbundene planparallele Platten betä- gang des linearen Potentiometers 79 ist an einen tigen, von denen eine um eine senkrechte Achse und Analogrechner 80 angeschlossen. Die aus den zwei eine andere um eine horizontale Achse verdrehbar Periskopen bestehende Spiegelanordnung dreht sich ist. (Diese planparallelen Platten sind ähnlich ausge- 55 als Ganzes um die obengenannte Hauptachse 77 des bildet wie die Eichplatte 11 und befinden sich auch Systems, ist einerseits mit einem Antriebsmotor und an ähnlicher Stelle.) In diesem Falle werden die andererseits mit den beweglichen Kontakten eines Mikrometer der planparallelen Platten über die Aus- eine Sinus-Kennlinie aufweisenden Potentiometers 81 gänge der Hauptverstärker mit veränderlichen Ver- bzw. eines eine Cosinus-Kennlinie aufweisenden Stärkungsfaktoren 41 und 44 derart gesteuert, daß sie 60 Potentiometers 82 verbunden. Auch die Ausgänge den Lichteinfallspunkt auf die Mitte der Fotozelle der beiden letztgenannten Potentiometer sind an den 14 zurückführen. Mit den Mikrometern sind außer- Analogrechner 80 angeschlossen. Ferner sind die Ausdem Signalgeber verbunden, welche deren Verstel- gangsanschlüsse der Fotozelle 14 mit dem Analogrechlung proportionale Signale abgeben. Die Größen die- ner 80 verbunden, dessen Ausgang seinerseits an die ser Verstellungen wären in diesem Falle jeweils ein 65 Kathodenstrahlanzeigeröhre 16 geführt ist, welche das Maß für die Qualität der geprüften Linse. Für diesen Wellenfrontbild der Linse 13 zur Darstellung bringt. Zweck wird das Einfallsstrahlenbündel mit einer Die in F i g. 7 der Zeichnungen dargestellte Einniedrigeren Frequenz von 400 Impulsen/s zerhackt, richtung arbeitet folgendermaßen:

909514/1330

Die Spiegelanordnung 70 dreht sich jeweils um einzelne Drehschritte um die Hauptachse 77, und nach jedem dieser Drehschritte verschwenkt die Kurvenscheibe 78 den Spiegel 74 derart, daß die Linse 13 längs eines ganzen Durchmessers abgetastet wird. Die Ausgangsspannung des linearen Potentiometers 19 ist eine Spannung, welche einem Kurvenscheiben-Verdrehungswinkel Θ proportional ist, welcher seinerseits einer bestimmten Lage eines Lichteinfallspunktes auf der Linse mit Bezug auf die radiale Richtung zugeordnet ist. Die Ausgangsspannungen der Potentiometer 81 und 82 mit sinusförmiger bzw. cosinusförmiger Kennlinie stellen Spannungen dar, die dem Sinus bzw. dem Cosinus eines Winkels Φ proportional sind, der seinerseits die Richtung des soeben abgetasteten Durchmessers mit Bezug auf einen bestimmten gegebenen Durchmesser angibt. Schließlich geben die Ausgangssignale der Fotozelle 14 die Lage des der Lochblende 10 entsprechenden Bildpunktes auf der Fotozellenoberfläche ao in kartesischen Koordinaten χ und y an. Die Winkel Θ ist immer verhältnismäßig klein, so daß das Wellenfrontbild der Linse 13 in dem Analogrechner 80 nach der folgenden Gleichung berechnet werden kann:

»5

N R

• / (y · sin Φ + χ · cos Φ) d Θ.

Hierin bedeutet N den Brechungsindex im Bildraum, welcher normalerweise gleich 1 zu setzen ist, und R den Radius der Bezugsfläche.

Der Wert w wird von dem Analogrechner 80 an das y-Ablenksystem der Kathodenstrahlanzeigeröhre 16 weitergegeben, während die von dem Ausgang des linearen Potentiometers 79 abgeleitete Spannung über den Analogrechner 80 dem ^-Ablenksystem der Kathodenstrahlröhre 16 zugeleitet wird, so daß das Wellenfrontbild der Linse 13 auf dem Leuchtschirm der Röhre zur Anzeige gelangt.

Es wurde oben im Zusammenhang mit der auf die Lage eines Lichteinfallspunktes ansprechenden Fotozelle 14 auf die sogenannte Wallmark-Diode hingewiesen, welche jedoch nur auf infrarote Lichtquellen anspricht. Doch kann diese Fotozellenart auch durch eine beliebige andere Fotozelle ersetzt werden, welche eine ähnliche Charakteristik der Ausgangssignale bei Verschiebung des Lichteinfallspunktes aufweist und auf andere Spektralbereiche anspricht.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Linsenprüfeinrichtung mit einer Abtasteinrichtung zur Erzeugung eines jeweils bestimmte Bereiche des Prüflings durchdringenden und dann zu einer Fotozellenanordnung gelangenden Strahlenbündels, wobei diese Fotozellenanordnung ein Ausgangssignal erzeugt, das einer Abweichung des Strahlenbündels vom idealen Auftreffpunkt entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Lochblende (10) eines Kollimators (12) eine Abtasteinrichtung (8 bzw. 70) angeordnet ist, die Strahlenbündel erzeugt, welche nacheinander den Prüfling (13) in insgesamt die ganze Prüflingsoberfläche überdeckenden Abtastpunkten durchdringen, und daß die Fotozellenanordnung (14) eine Ausgangsspannung erzeugt, die der Abweichung des auftreffenden Strahlenbündels in zueinander senkrechten Richtungen proportional ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtaststrahlenbündel impulsförmig zerhackt wird.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Abtaststrahlenbündel aussendende Einrichtung einen Polygondrehspiegel (8) enthält, dessen Einzelspiegel (Ml, Ml... M24) zumZwecke der zweidimensionalen Rastererzeugung mit Bezug auf die Drehspiegelachse um jeweils unterschiedliche Winkel geneigt sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotozelle (14) über jeweils der einen bzw. der anderen Abweichungsrichtung des Lichteinfallspunktes auf der Fotozelle zugeordnete Kanäle (40, 41, 42 und 43, 44, 45) mit den zueinander senkrechten Ablenksystemen einer Kathodenstrahlanzeigeröhre (16) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen mit einem weiteren Anschluß der Fotozelle (14) verbundenen Schwellwertschalter (48), welcher dann, wenn das Ausgangssignal dieses Anschlusses einen bestimmten Schwellwert überschreitet, seinerseits ein Signal abgibt, das jeweils während eines mittleren Zeitabschnittes der den Ablenksystemen zugeführten Signale eine Hellsteuerung der Anzeigeröhre (16) auslöst.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Blende (10) und der zu prüfenden Linse (13) zwei mit Mikrometern verbundene schwenkbare planparallele Platten angeordnet sind, mittels deren durch Verstellung der Mikrometer das Bild der Blende in zueinander senkrechten Richtungen auf der Fotozellenoberfläche verschiebbar ist, daß ferner zwischen die Ausgangsleitungen der Fotozelle (14) und die Mikrometer Servoantriebe geschaltet sind, welche diese Mikrometer im Sinne einer Verschiebung des Blendenbildes auf die Mitte der Fotozelle betätigen, und daß schließlich mit den Mikrometern Signalgeber gekoppelt sind, welche die jeweiligen Mikrometereinstellungen in Form elektrischer Signale darstellen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Abtaststrahlenbündel aussendende Einrichtung (70) die zu untersuchende Linse (13) in Form eines Sternrasters abtastet und daß mit dieser Abtasteinrichtung Signalgeber (79, 81, 82) verbunden sind, welche die jeweilige Lage des Abtaststrahles auf der zu untersuchenden Linse in Form von Polarkoordinaten angeben.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen mit der Fotozelle (14) und mit den Signalgebern (79, 81, 82) verbundenen Analogrechner (80), welcher ein Wellenfrontbild der Linse (13) errechnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen