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schen Achse schwingen kann, einen elektronischen Schwingerzeu-
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ger für diese Schwingungen und einen an eine elektronische Schaltung
mit einem Synchrondetektor angeschlossenen Photodetektor. Das die Testplatte durchdringende
Licht durchdringt auch das zu prüfende Objektiv und den Reflexionskollimator und
erzeugt ein Bild der Testplatte. Dieses Bild entsteht genau auf der Testplatte,
wenn die Scharfeinstellung des Prüflings korrekt ist. Das die Testplatte in entgegengesetzter
Richtung durchdringende, die Abbildung erzeugende Licht, beleuchtet nach diesem
zweiten Durchgang durch die Testplatte den Photodetektor mit maximaler Intensität.
Liegen die Testplattenbilder vor oder hinter der Testplatte, so sinkt die Intensität
des Lichtes,-das den Photodetektor erleuchtet, weil ein Teil des bilderzeugenden
Lichtes beim zweiten Durchgang durch die Testplatte ausgeblendet wird. Das schwingende
optische System läßt das Bild der Testplatte schwingen und er.lfglicht so die Aussage
in welche Richtung das Bild der Testplatte verlagert werden muß, um exakt auf die
Testplatte zu gelangen.
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Prüfvorrichtung
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon Prüfvorrichtungen bekannt geworden,
bei denen die Ebene bester Bildschärfe visuell und damit subjektiv bestimmt wird.
Das hat einmal den Nachteil, daß das Prüfergebnis subjektiven Einflüssen unterliegt.
Zum anderen sind die Prüfarbeiten zeitraubend. Der Prüfer erhält nur die Information,
daß das Bild nicht scharf ist. Er muß empirisch ermitteln, in welcher Richtung eine
Verstellung erfolgen muß, um eine Scharfeinstellung zu erreichen.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die
Ebene bester Bildschärfe des Objektivs objektiv, ohne visuelle Beurteilung, bestimmt
werden kann. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die Prüfarbeit dadurch rationalisiert
wird, daß bei der Ermittlung der Lage der Bildebene auch sofort die Korrekturrichtung
mit angegeben wird und somit die Korrektur sofort in der richtigen Richtung erfolgt.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in
der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Priorrichtung,
Fig. 2 ein Blockschema der elektronischen Schaltung, Fig. 3 - 6 Diagramme zur Erklärung
der Entstehung des Kontrollsignals und Fig. 4 einen verbesserten Siemensstern.
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Beschreibung der Erfindung Die in den Figuren 1 und 2 schematisch
dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Reflexionskollimator 1, den Prüfling 2, ein
hewegliches optisches System 13, eine Testplatte 3 und eine elektro-optische Anordnung
4, die der im Schaltschema der Fig. 2 dargestellten Schaltung angeschlossen ist.
Der Reflexionskollimator 1 besteht hauptsächlich aus einem Objektiv
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und aus einem Hohlspiegel 6. Der schwach gekrümmte Hohlspiegel 6 liegt im Brennpunkt
des Objektivs 5. Zu Richt-und Kontrollzwecken können im Strahlengang des Reflexionskollimators
1 ein Okular 7 und ein schwenkbarer Spiegel 8 vorgesehen sein, die es gestatten,
das Bild der Testplatte zu beobachten.
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Das zu prüfende Objektiv 2 wird auf einem Träger 9 so aufgestellt,
daß seine Achse mit der Achse des Reflexionskollimators 5, 6 übereinstimmt. In der
dargestellten Ausführungsform, die zur Prüfung eines Vario-Objektivs bestimmt ist,
wird in einer mit einer Zahnstange versehenen Gleitbahn 10 ein beweglicher Schlitten
11 geführt, was die genaue Lokalisierung des Prüflings 2 in axialer Richtung mittels
eines Schrittmotors K (Fig. 2) gestattet. Bei der Aufstellung des Prüflings 2 auf
dem Schlitten 11 wird ein Absatz an der Fassung des Vario-Objektivs genau an einen
entsprechenden Anschlag 12 des Schlittens 11 angelegt, der wiederum entlang des
Trägers 9 verstellt werden kann. Der als Verstellmittel verwendete Motor K treibt
ein nicht dargestelltes, in die Zahnstange eingreifendes Ritzel an.
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Dem optischen System 1,2 ist, wie vorstehend ausgeführt, ein schwingendes
optisches System 13 zugeordnet, das z. B. aus einer Doppellinse besteht und zwischen
der Testplatte 3 und dem Prüfling 2 schwingen kann. Eine Schwingplatte 14 trägt
die Doppellinse 13. Der untere Rand dieser Schwinqplatte 14 ist in einem Sockel
15 befestigt. Zur Erregung der Schwinplatte, die aus ferromagnetischem Material
besteht, werden eine Treibspule 17 und eine Detektorspule 18 verwendet, die an eine
später noch zu beschreibende Schaltung angeschlosK sind.
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Als Testplatte 3 wird vorzugsweise eine Siemensstern-Testplatte benutzt,
deren Bild bekanntlich aus radial um ein Zentrum verteilten, länglichen, dreieckförmigen
Speichen besteht. Eine Abwandlung dieser bekannten Testplatte gab noch bessere Resultate.
Dabei ist das kreisförmige Bild der radialen Speichen durch einen gleichmäßig lichtdurchlässigen
Ring gleichbleibender Breite umgeben. Zur Beleuchtung der Testplatte sind eine Halogenlampe
19 und ein Kondensor 20 vorgesehen, die auf der in Fig. 1 links von der Testplatte
gelegenen Seite, d. h. auf der dem optischen System gegenüberliegenden Seite angeordnet
sind, wobei der zum Kondensor 20 gehörende halbdurchlässige Spiegel 21 einen Teil
des von rechts nach links auf ihn fallenden Lichts senkrecht zur Achse des optischen
Systems auf die Photodiode 22 lenkt. Ein vorgeschaltetes Filter 23 sorgt für die
gewünschte Spektralverteilung der Messung.
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Ein aus einer Erregerschaltung und einem Rückkopplungskreis bestehender
Schwingkreis dient zur Erregung der Schwingplatte 14. Dabei besteht die Erregerschaltung
aus einem Oszillator OS, einem Leistungsverstärker A2 und einer Erregerspule 17,
der Rückkopplungskreis aus einer Detektorspule 18, einem Verstärker Al und einem
Phasenschieber Pl.
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Das im Schwingkreis erzeugte sinusförmige Signal wird durch den einstellbaren
Phasenschieber P2 und durch den Impulsformer IF abgeleitet und bildet ein Phasensignal
B, das den aus MOSFET bestehenden Schalter IS betätigt. Dieser Schalter 15 ist in
eine Leitung geschaltet, die die Photodiode 22 durch einen Kondensator C1 und einen
Verstärker A3 mit dem Hauptteil des Synchrondetektors D verbindet, der aus einem
Widerstand R und einem Kondensator C2 besteht.
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Die am Ausgang C des Synchrondetektors E erzeugten Kontrollsignale
werden durch einen Verstärker A4 verstärkt und einem als Meßinstrument dienenden
Galvanometer G direkt zugeleitet.
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In der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von
Vario-Objektiven können auch die am Verstärker A4 abgeleiteten Signale durch einen
Fensterkomparator FK dem Schrittmotor K zugeführt werden.
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Das von der Lampe 19 ausgestrahlte und vom Kondensor 20 gebündelte
Licht durchdringt die Testplatte 3, die Doppellinse 13, den Prüfling 2 und den Reflexionskollimator
1 und wird vom Hohlspiegel 6 so reflektiert, daß das Bild der Testplatte 3 sich
dann genau auf letzterer bildet, wenn die Scharfeinstellung des Prüflings 2 korrekt
ist. Das Licht, das die durchsichtigen Teile des Siemens-Sterns in Richtung von
links nach rechts durchdrang, durchdringt dieselben durchsichtigen Teile in umgekehrter
Richtung und wird vom halbdurchlässigen Spiegel 21 in Richtung der Photodiode 22
teilweise reflektiert.
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Diese Photodiode 22 erzeugt somit ein Signal maximaler Intensität.
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Entsteht das Bild der Testplatte 3 nicht genau auf der Testplattenebene,
sondern davor oder dahinter, d. h. zwischen der Doppellinse 13 und der Testplatte
3 bzw. zwischen der Testplatte 3 und dem Kondensor 20, so wird das vom Hohlspiegel
6 reflektierte Licht teilweise durch die undurchsichtigen Teile der Testplatte 3
abgeschirmt. Das von der Photodiode 22 erzeugte Signal nimmt an Stärke ab, wie es
die Hauptkurve der Fig. 3 darstellt, die die Signalintensität (i) als Funktion des
Abstandes x zwischen Ist- und Soll-Lage der Bild ebene wiedergibt. Die beschriebene
Anordnung könnte also ohne Erregung der Schwingplatte 14 den absoluten Wert der
Abweichung mit Hilfe des Signals der Photodiode 22, nicht aber die Richtung der
nötigen Korrektur vermitteln. Außerdem ist die Genauigkeit beim Maximum der Signalkurve,
das ja von Interesse ist, unzureichend. Diese beiden Nachteile werden beseitigt,
indem ein Teil der Hauptkurve der Fig. 3 abgefahren wird. Dadurch wird nicht mehr
das absolute Signal der Photodiode 22 gemessen,
sondern die periodische
Änderung des Signals und die Phasenlage zur axialen periodischen Abweichung x. Diese
Abweichung kann durch verschiedene Mittel erreicht werden, z. B. durch Schwingen
der Testplatte 3 oder durch Schwingen eines ihrer Bilder. In der beschriebenen Anordnung
wird die Schwingplatte 14 mit ihrer Eigenfrequenz angeregt. Die Doppellinse 13 schwingt
dabei in axialer Richtung, was eine axiale Schwingung der Bildebene des optischen
Systems (1, 2, 13) bewirkt.
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Wird nun angenommen, daß die Bildebene des Systems auf der rechten
Seite der Testplatte 3 steht, so ändert sich die von der Photodiode 22 aufgenommene
Energie und somit das ausgesandte Signal in dem durch M1 bezeichneten Bereich (Fig.
3).
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Das entsprechende Signal ist als S1 in Fig. 4 wiedergegeben, und zwar
zusammen mit dem aus IF austretenden Signal B der gleichen Frequenz und der gleichen
Phase. Das Phasensignal B wirkt so auf den Schalter IS, daß das Signal S1 nur jeweils
während der ersten halben Periode jeder vollen Schwingung an den Indikator übertragen
wird, so daß am Ausgang C (Fig. 2) ein positives Signal erscheint, das desto höher
ist, je steiler die Kurve der Fig. 3 im Bereich M1 ist.
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Stimmt die Scharfeinstellung des Prüflings mit dem Sollwert überein,
so erfolgt die Schwingung der Bildebene im Bereich M2 (Fig. 3). Das entsprechende
von der Photodiode 22 ausgesandte Signal S2 sieht aus wie es in Fig. 5 dargestellt
ist.
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Die Frequenz dieses Signals ist verdoppelt. Jede zweite Schwingung
wird durch den Schalter IS an den Integrator geleitet und liefert den Integrationswert
0, was am Galvanometer G sofort beobachtet werden kann.
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Ist nun der Fehler des Prüflings 2, im Gegenteil zum ersten Falle,
so daß die Bildebene des Systems (1, 2, 13) links von der Testplatte 3 steht, so
wird am Austritt der Photodiode 22 ein der Linie S3 in Fig. 6 entsprechendes Signal
erscheinen,
dessen Phase um 180 Grad gegenüber derjenigen des Signals
S1 versetzt ist. Die negativen Halbwellen werden nun an den Integrator geleitet,
so daß das am Punkt C austretende Kontrollsignal entsprechend negativ ist und vom
Galvanometer G entsprechend angezeigt wird. Somit wird eine objektive Prüfung der
Scharfeinstellung eines Objektivs ermöglicht. Wird eine Abweichung zwischen Ist-
und Soll-Lage der Ebene bester Bild schärfe wahrgenommen, was durch den Ausschlag
des Galvanometers G angezeigt wird, so wird der Prüfling 2 in axialer Richtung bewegt.
Durch den Fensterkomparator FK und den Schrittmotor K werden diese Bewegungen automatisch
gesteuert. Der Fensterkomparator FK wird so eingerichtet, daß er an den Schrittmotor
K Impulse vermittelt, solange der absolute Wert des Signals C einen bestimmten Grenzwert
übersteigt. Die Versuche haben gezeigt, daß innerhalb von Grenzwerten von einigen
T eine rasche Stabilisierung des Schrittmotors K erfolgt. Die Anordnung gestattet
also die Sortierung von zu prüfenden Objektiven in solcher Weise durchzuführen,
daß Objektive, an welchen die Bildebene mit einer Genauigkeit von einigen/ den Anforderungen
genügt, von fehlerhaften Objektiven unterschieden werden können.
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Bei der Prüfung von Vario-Objektiven kann ein Diagramm aufgenommen
werden, das für jede Einstellung der Brennweite die zum Erreichen der Null-Stellung
des Galvanometers G nötige Versetzung des Schlittens 11 wiedergibt.
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Aus Fig. 3 könnte man ableiten, daß wenn die Ableitung der Scharfeinstellung
an einem Prüfling 2 zu groß ist, die beschriebene Anordnung falsch reagiert, indem
bei großen Abweichungen die von der Photodiode 22 aufgenommene Energie sehr schwach
ist, was das Entstehen eines Signals C, das praktisch Null ist, zur Folge haben
kann. Diese Schwierigkeit kann dadurch umgangen werden, daß die Amplitude der Schwingplatte
14 vorübergehend vergrößert wird.
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Es ist bekannt, daß die Abbildung der periodischen Teilung
einer
Testplatte mit einer bestimmten Abweichung von der Scharfeinstellung umgekehrt wird
und dabei ein Pseudo-Bild entsteht. Dieses Pseudo-Bild ergibt ein falsches und damit
unerwünschtes Null-Signal des Integrators. Mit der Verwendung des obenerwähnten
abgeänderten Siemens-Sterns (Fig. 7), dessen Kern 24 von einem durchsichtigen kreisförmigen
Ring 25 umgeben ist, wird auch dieser Schwierigkeit abgeholfen, weil dieser Ring
25 ein aperiodisches Element bildet.