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Achsenlage-Prüfgerät für optische Systeme Die Neuerung betrifft ein
Gerät zur Prüfung der Achsenlage von optischen Systemen, insbesondere zur Einjustierung
und Prüfung der Senkrechtstellung von Objektivachse und Bildebene bei Photoapparaten
und zur Prüfung der Zentrierung der Linsen fertiger Objektive. Das Gerät kann auch
zur Überwachung des Zentriervorganges bei der Herstellung von Objektiven dienen.
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Die bisherigen Verfahren zur Messung der Achslage waren relativ umständlich.
So war es beispielsweise üblich, die Frontlinse des Objektives zu entfernen, dafür
einen Justierbolzen einzuschrauben und die Lage der Filmebene in Bezug auf die Achse
des Justierbolzens durch mechanische Fühler zu bestimmen. Bei der Zentrierung von
Linsen war es üblich, mit einer Lupe das Schlagen der Bilder der rotierenden Linse
zu beobachten.
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Durch die Neuerung soll ein Gerät angegeben werden, das es u. a.
gestattet, die Achslage von montierten Photoapparaten schnell und genau zu bestimmen,
ohne dabei irgendwelche Veränderungen an der Kamera vornehmen zu müssen. Ferner
kann mit dem
Gerät die Zentrierung jeder einzelnen Linsenfläche
kontrolliert und die Zentrierung von Linsen bei der Objektivfabrikation erleichtert
und überwacht werden.
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Das neuerungsgemässe Gerät soll nun anhand der Zeichnung erläutert
und seine Wirkungsweise erklärt werden.
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Das Gerät besteht aus einem zur Einstellung dienenden Teil, der auf
der linken Seite der Zeichnung schematisch dargestellt ist und einem die Fehler
anzeigenden Teil, der rechts liegt.
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Der zur Einstellung dienende Teil besteht aus einem Gehäuse 1, das
eine Opallampe oder ein Beleuchtungssystem zur Beleuchtung einer Irisblende 2 enthält.
Der Mittelpunkt der Irisblende liegt auf der Achse 3a eines Mikro-Objektivs 3. Die
Irisblende wird durch das Objektiv 3 verkleinert an der auf der Achse 3a liegenden
Stelle 2a als Luftbild abgebildet. Zu Achse 3a steht die Achse 4a eines Beobachtungsfernrohrs
4 senkrecht. In der Bildebene des Objektives des Fernrohres 4 befindet sich eine
Strichplatte mit mehreren konzentrischen Kreisen, deren Mittelpunkt auch bei der
Einstellung des Fernrohrs auf verschiedene Entfernungen auf dessen optischer Achse
4a liegen bleibt. Über einen in der Mitte mit einem Loch versehenen Spiegel 5, in
dem sich das Luftbild 2a der Irsiblende befindet und der zur Achse von 3 unter 450
geneigt ist, kann man durch Auszuglängenänderung des Beobachtungsfernrohrs 4 nacheinander
auf alle auf der Achse 3a liegenden Bildpunkte, die dann in der Mitte der Strichplatte
mit
den konzentrischen Kreisen des Beobachtungsfernrohrs 4 erscheinen, scharf einstellen.
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Die auf der rechten Seite der schematischen Zeichnung des Achsenlageprüfgerätes
dargestellte Fehleranzeigevorrichtung besteht aus einem zur Beleuchtung einer Blende
14 dienenden Beleuchtungssystem 15. Die von der Blende 14 ausgehenden Lichtstrahlen
werden durch einen halbdurchlässigen und auf seiner Rückseite entspiegel, ben Spiegel
139 der um 450 gegen die Achsen 15a und 16a geneigt ist, in ein Objektiv 16 gelenkt.
Der Abstand von Objektiv 16 zur Bande 14 ist gleich der Objektivbrennweite, so dass
die Strahlen das Objektiv 16 parallel verlassen. Sie durchsetzen ein planparalleles
helles Blaufilter 17 und ein ebensolches Gelbfilter 18. Die dem Objektiv 16 dieser
Filter zugewandten Vorderflächen haben eine Verspiegelung von etwa 20% Reflexionsvermögen,
die Rückflächen sind entspiegelt. Die Filter sind mittels Justierschrauben 17a und
18a einstellbar. Diese Filter sind nicht unbedingt notwendig, ihr Verwendungszweck
wird später noch erläutert werden. Das parallele Strahlenbündel wird von dem ebenfalls
separat justierbaren Planspiegel 19, der auf einer Platte 20 ruht, in sich reflektiert.
Die das Objektiv 16 und den halbdurchlässigen Spiegel durchsetzenden Strahlen werden
wieder zu einem Bild 12 der Blende vereinigt. Die an den Oberflächen der Farbfilter
reflektierten Anteile des strahlenbündels ergeben ebenfalls Bilder 12 und zwar ist
das von dem Blaufilter erzeugte Bildscheibchen weiss, das von dem Gelbfilter erzeugte
blau, während das von dem Spiegel
19 erzeugte grün ist. Sämtliche
3 Bildscheibchen kann man mit den Mikrometerschrauben 17a, 18a und 20a, mit denen
die sie erzeugenden Spiegelflächen justiert werden können, zur Deckung bringen.
Die Bilder 12 werden mittels einer Linse 11 über einen schrägstehenden Oberflächenspiegel
8 vergrössert auf eine Mattscheibe 10 abgebildet, die ebenfalls eine Reihe von konzentrischen
Kreisen trägt.
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Die Spiegel 7 und 20 ruhen auf einer gemeinsamen Platte 21, die gegenüber
der Grundplatte 23 des Geräts ebenfalls durch Mikrometerschrauben gekippt werden
kann.
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Die Arbeitsweise des Gerätes soll anhand der Aufgabe, die Lage der
Achse eines Kameraobjektives bzw. der Achse der Linsenflächen dieses Objektives
in Bezug auf die Bildebene der Kamera festzustellen, näher erläutert werden.
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Zuerst wird das Gerät justiert. Dazu wird als erstes der Spiegel
7 des zur Einstellung dienenden linken Teils des Gerätes mittels der zur Verstellung
der Platte 21 vorgesehenen drei Mikrometerschrauben 21a, von denen nur eine gezeichnet
ist, senkrecht zur Achse 3a gestellt. Dies ist daran erkenntlich, dass das Bild
2a der Blende, welches über die Spiegel 7 und 5 mit dem Fernrohr 4 betrachtet wird,
konzentrisch zu den Ringen liegt, die sich auf der in der Okularebene des Fernrohrs
4 angeordneten Strichplatte befinden.' Anschliessend wird der Spiegel 19 durch Kippen
der Platte 20 mittels der Schrauben 20a senkrecht zur Achse 16a gestellt, was
unabhängig
von der Lage des Spiegels 7 erfolgen kann und dann der Fall ist, wenn das grüne
Bild 9 der Blende zentrisch zu den Ringen auf der Mattscheibe 10 liegt. Schliesslich
wird das blaue und das weisse Bild auf der Mattscheibe 10 durch Justieren der Farbfilter
17 und 18 mit dem grünen Bild zur Deckung gebracht.
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Das Gerät ist nun fertig zur Messung.
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Nun wird'die zu prüfende Kamera, von der nur das Objektiv 6 gezeichnet
; ist, auf die linke Seite des Geräts aufgesetzt. Der Spiegel 7, der gegebenenfalls
abgedeckt werden muss, dient dabei als Bezugsfläche bzw. Anschlag für die Bildebene
der Kamera.
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Die von dem Luftbild 2a der Blende ausgehenden Lichtstrahlen treten
nun in das Objektiv 6 ein. An jeder Grenzfläche der einzelnen Linsen tritt eine
teilweise Reflexion ein. Jedem reflektierten Bündel entspricht ein besonderes Bild
der Blende 2, das durch Verschieben des Auszuges des Fernrohrs 4 scharf eingestellt
werden kann und dann in der Ebene der Strichplatte im Okular erscheint. Ist die
reflektierende Linsenfläche richtig zentriert, so erfolgt die Reflexion an ihr symmetrisch
zur Achse 3a, das Bild im Okular liegt zentrisch zu den Kreisen auf der Strichplatte.
Weicht die Achse der Linsenfläche von der Achse 3a ab, so wandert das Bild im Okular
aus. Diese Auswanderung kann nun durch Kippen der Platte 21 und durch Verschieben
eines nicht dargestellten Kreuzschlittens, rückgängig gemacht werden.
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Zur Bestimmung der Achslage werden zwei der durch Reflexion an Linsenflächen
entstandenen Bilder zur Deckung mit den
konzentrischen Ringen im
Okular des Fernrohres 4 gebracht. Man muss zuerst das eine, dann das andere Bild
zentrieren und diesen Vorgang eventuell iterativ wiederholen bis die beiden gewählten
Bilder, die bei verschiedenen Auszügen des Fernrohrs 4 scharf erscheinen, zentrisch
liegen. Die Auswahl, welche Bilder gewählt werden, ist relativ willkürlich und richtet
sich auch nach dem zu prüfenden Objektivtyp. Die einzelnen Bilder sind im allgemeinen
verschieden in Bezug auf ihre Empfindlichkeit gegenüber der Achslage. Im allgemeinen
wählt man das Bild, das bei am weitesten ausgezogenenund das, das bei am weitesten
einge schobenemauszug des Fernrohrs 4 scharf erscheint. Diese Stellungen kann man
am Auszug anmerken oder sich den Wert an einer am Auszug befindlichen Skala merken,
so dass die Einstellung der nächsten Kamera erleichtert wird.
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Die im Okular sichtbaren Bilder der Blende 2 haben wegen der verschiedenen
Grösse und des verschiedenen Vorzeichens der Krümmungen der reflektierenden Linsenflãchen
des Objektives 6 und des deshalb zur Scharfeinstellung notwendigen verschiedenen
Auszuges des Fernrohrs 4 ganz verschiedene Grössen. Um eine gute Vergleichbarkeit
mit den in der Okularbrennebene angeordneten konzentrischen Kreisen und damit eine,
gute Justierbarkeit zu gewährleisten, wird die Blende 2 vorzugsweise in ihrem Durchmesser
verstellbar, also z. B. als Revolver-oder Irisblende ausgebildet. Die Grösse dieser
Blende wird dann jeweils so gewählt, dass das Bild im Okular gut mit den Kreisen
der Strichplatte verglichen und zur Deckung gebracht werden kann.
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Durch die Zentrierung der beiden Bilder im Okular, die zwei Linsenflächen
entsprechen, ist die Achse des Objektives festgelegt. Sie stimmt nun mit der Achse
3a überein, da die Strahlen vom Luftbild 2a symmetrisch reflektiert werden. Die
Einjustierung der Objektivachse mittels des Tisches 21 verursachte aber gleichzeitig
eine Kippung des Spiegels 19, der ja ebenfalls auf dem Tisch 21 gelagert ist. Die
Kippung des Spiegels 19 bewirkt eine Auswanderung des grünen Punktes auf der Mattscheibe
10, die nun als Nass für die Schrägstellung der Objektivachse gegenüber der Bildebene
dienen soll. Die Grösse der Blende 14 und der Kreise auf der Mattscheibe 10 wird
vorzugsweise sogewählt, dass der maximal zulässigen Toleranz der Achsabweichung
eine Auswanderung des grünen Blendenbildes um seinen Durchmesser entspricht.
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Die Mattscheibe 10 kann durch Kreise und Strahlen in verschiedene
Bereiche geteilt sein, an der Lage des Punktes in einem gewissen Bereich kann dann
gleich die notwendige Korrekturmassnahme quantitativ abgelesen werden.
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Bei der beschriebenen Prüfung oder Justierung der Achslage einer
Kamera genügt die beschriebene Einstellung und die Beobachtung des grünen Punktes
auf der Mattscheibe 10. Die Farbfilter 17 und 18 sind also hierfür nicht erforderlich.
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Soll nun die Zentrierung aller Linsenflächen eines Objektives überprüft
werden, so wird zuerst die Achslage wie beschrieben an zwei repräsentativen Flächen
einjustiert. An-
| schliessend können alle einzelnen Bilder, die bei Änderung
des |
| ! |
| Auszuges vom Fernrohr 4 erscheinen, einzeln überprüft werden |
| Wenn nun ein Bild besonders herausfällt, die betreffende Fläche |
also schlecht zentriert ist, so kann man dieses Bild wieder durch Verstellen des
Tisches 21 mit den Kreisen im Okular zur i Deckung bringen. Der grüne Punkt auf
der Mattscheibe 10 wandert dann entsprechend aus. Um die Meßpunkte für einzelne
Flächen
| festzuhalten wird nun beispielsweise der weisse Punkt, der
ja |
| nicht ausgewandert war und der der Reflexion an der Oberfläche |
| des Blaufilters 17 entspricht, durch Verdrehen der Stellschrau- |
| ben 17a mit dem ausgewanderten grünen Punkt zur Deckung gebracht. |
| Die Lage des grünen Punktes für die spezielle eingestellte
Linsen- |
fläche ist damit fixiert und es kann auf eine neue Fläche im zu prüfenden Objektiv
eingestellt werden. Man kann auf diese Weise noch eine weitere Lage des grünen Punktes
fixieren, nämlich mittels des blauen Punktes durch Verstellen des Gelbfilters 18
mittels der Stellschrauben 18a. Auf diese Weise kann man für ein überprüftes Objektiv
den Zentxierzustand von drei Flächen
| i |
| bzw. von drei Achsen, die durch drei Flächenpaare gegeben sind, |
auf einmal überblicken und darstellen. Solche Untersuchungen sind vor allem für
die Beurteilung der Empfindlichkeit der Bildgüte in Abhängigkeit von den Toleranzen
der einzelnen Linsen von Bedeutung.
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Die Einstellvorrichtung allein, also die Teile 1, 2, 3, 4 und 5 kann
auch sehr gut beim Zentrieren von Linsen während der Objektiv-Herstellung Verwendung
finden. Sie dient dabei
anstelle der bisher verwendeten Lupe zur
Beobachtung des tanzenden Bildes und kann beispielsweise an dem Support einer Drehbank
angebracht werden, auf der die Zentrierung erfolgt.
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Die Beobachtung des gegebenenfalls schlagenden Bildes durch das Fernrohr
4 ist viel bequemer und genauer als die bisher übliche Beobachtung mit einer Hupe*