DE417231C

DE417231C - Verfahren und Vorrichtung zur Pruefung optischer Systeme, welche bei unendlicher Gegenstandsweite reelle Bilder hervorbringen

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Publication number: DE417231C
Application number: DEL57955D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1925-08-10
Also published as: US1590532A; FR553611A; GB200488A

Description

Es ist bekannt, zur Untersuchung optischer Systeme, welche bei unendlicher Gegenstandsweite reelle Bilder hervorbringen, wie z. B. photographische Objektive, Fernrohrobjektive u. dgl., sich einer Interferenzmethode zu bedienen, bei welcher man durch Beobachtung der Interferenzstreifen eine Komponente der transversalen Streuung in einem bestimmten Sinne zu ermitteln vermag. Man hat zu diesem Behufe Strahlenbündel zur Interferenz gebracht, welche durch Reflexion auf den beiden Flächen einer planparallelen Glasplatte erzeugt wurden. Diese Arbeitsweise hat jedoch den Nachteil, daß zu ihrer Ausführung Vorrichtungen von empfindlicher Bauart und Regelbarkeit benötigt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Benutzung von weit unempfindlicheren und bedeutend leichter einzustellenden Vorrichtungen und bietet dabei den weiteren Vorteil einer einfacheren Auswertung der Beobachtungsergebnisse. Es besteht in der Untersuchung des optischen Systems durch einen vor das Auge gehaltenen Raster, welcher in die Nähe der mutmaßlichen Brennpunktebene des Systems gebracht wird und dessen reelles Bild, nachdem die abbildenden Strahlen reflektiert worden sind und das System von der entgegengesetzten Seite aus durchquert haben, sich in der Nähe der Brennpunktebene bildet. Die Beobachtung dieses so erzeugten Bildes gibt Auskunft über die Abweichungen, welche das System erzeugt, und damit über die Maßnahmen, die zu seiner Korrektion erforderlich sind. Fällt die Wiedergabeebene mit der Gegenstandsebene des Rasters zusammen, so erscheint das Gesichtsfeld des Systems gleichmäßig erhellr, bei Nichtübereinstimmung dieser Ebenen dagegen gestreift.

In ihrer einfachsten Form besteht die Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens aus einem hinter das System in seine Brennpunktebene gebrachten Raster und aus einem vor dem System angeordneten Spiegel. Eine aus Linsen und einfachen Spiegeln bestehende Beobachtungsvorrichtung vervollständigt diese Anordnung und erleichtert die Prüfung des Systems durch den Raster hindurch, so daß man das Auge nicht mehr gegen den Raster zu drücken braucht und diesen zu beleuchten vermag.

Die Zeichnung erliäutert die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Abb. ι schematisch eine Anordnung zur Untersuchung eines Objektives,

Abb. 2 das sich darbietende Bild eines gut korrigierten Objektives.

Abb. 3 gibt das Bild eines Objektives wieder, welches sphärische Abweichungen aufweist.

Abb. 4 erläutert schematisch die Anwendung des Verfahrens zur Bestimmung der FeId;-wölbung.

Abb. 5 veranschaulicht das Bild eines Astigmatismus und gleichzeitig leichte sphärische Abweichungen aufweisenden Objektivs.

Abb. 6 zeigt eine Ausführungsform, welche, um das Andrücken des Auges gegen den Raster zu vermeiden, mit einem Beobachtungs-

linsensystem und einem schräg gestellten Spiegelglas ohne Belag ausgerüstet ist.

Abb. 7 und 8 erläutern die Anwendung des Verfahrens und der Anordnung bei der Prüfung eines gewöhnlichen Prismas und eines Prismas mit totaler Reflexion.

Eine Platte ι mit engen, feinen Strichen und durchscheinenden Zwischenräumen nach Art der Raster, wie sie bei der Photogravüre benutzt werden, ist in der Brennpunktsebene eines als gut vorausgesetzten Objektivs 2 angeordnet. Vor dem Objektiv befindet sich ein passend eingestellter Spiegel 3. Der Raster wird von einer farbigen Lichtquelle gleichmäßig derart beleuchtet, daß das durch ihn hindurchtretende Licht über die gesamte Objektivfläche verteilt wird. Von dem Raster liefert das System 2, 3, 2 ein reelles Bild, welches, wenn der Raster sich richtig in der Brennpunktsebene befindet, in der gleichen Ebene wie der Raster selbst liegt. Die gegenseitige Lage der Striche von Raster und Rasterbild ist abhängig von der Einstellung des Spiegels, doch haben sie stets parallelen Lauf.

Bringt man das Auge vor den Raster und beobachtet das Objektiv, so sieht man, wenn Raster und Rasterbild in derselben Ebene liegen, d. h. bei richtiger Einstellung, die Fläche des Objektivs gleichmäßig erhellt. Diese Erhellung ist ein Maximum, wenn die Striche des Rasters und des Rasterbildes genau übereinstimmen, und ein Minimum, wenn die Striche des Rasterbildes die leicht durchlässigen Zwischenräume des Rasters überdecken.

Bei unrichuger Einstellung dagegen entsteht das Rasterbild nicht in gleicher Ebene mit dem Raster, sondern vor oder hinter diesem. Alsdann sieht das Auge das Objektiv mit Streifen bedeckt, weiche mit der Richtung der Rasterstriche parallel laufen. Das Objektiv bietet alsdann den in Abb. 2 dargestellten Anblick.

Besitzt das Objektiv sphärische Abweichungen, so geben die verschiedenen Teile des Objektivs von dem Raster Bildwiedergaben, welche in verschiedenen Ebenen liegen. In Abb. 3 ist angenommen, daß die Bildwiedergäbe mit dem Raster für die mittleren Strahlen übereinstimmt. Man sieht infolgedessen in der Mute des Objektivs ein gleichmäßig erhelltes Bildfeld. Da jedoch die Randstrahlen von dem Raster Bildwiedergaben erzeugen, welche in bezug auf das von den mittleren Strahlen hervorgerufene Bild verschoben sind, so zeigen sich um die gleichmäßig erhellte Stelle Streifen, welche um so mehr verzerrt sind, je schneller die Abweichung zunimmt. Der gegenseitige Abstand der Streifen auf dem Objektiv ist naturgemäß abhängig von der Größe des Zwischenraums zwischen den Strichen auf dem Raster. Betrachtet man zwei Punkte des Objektivs,

j welche mit der Mitte von zwei benachbarten Streifen zusammenfallen, so beträgt, wenn

ι der Raster auf 1 mm 10 Striche besitzt, die entsprechende transversale Abweichung für den unendlich fernen Punkt ¹Z₂₀ mm. Diese Streifen sind nicht mehr einander parallel, da die Anordnung nur die in senkrechter

| Richtung zum Raster liegende Abweichungskomponente anzeigt.

Die Anordnung ermöglicht auch die Bestimmung der Eeldwölbung (Abb. 4). Zu diesem Behufe bringt man das Auge in die optische Achse der Anordnung, parallel zur Ebene 1' des Rasters und senkrecht zur Richtung seiner Linien. Für irgendeine andere Stellung des Auges neigt man nun den

j Spiegel 3' mehr oder weniger derart, daß das ! Bild des auf der Linie Auge-Objektiv liegenden Rasterpunktes P sich annähernd in P abzeichnet. Es muß dabei die vorhergegangene Einstellung für den auf der optischen Achse liegenden Punkt A auch für den Punkt P fortbestehen. Ist, um eine gleichmäßige Erhellung des Objektivs zu erhalten, eine Parallelverschiebung zur optischen Hilfsachse erforderlich, so gibt diese Verschiebung ein Maß für die Feldwölbung in P. Ein unsymmetrisches Bild der Feldwölbung kann nur bd fehlerhafter Konstruktion des Apparates entstehen, z. B. wenn die optische Achse des Objektivs nicht senkrecht zu dem Raster steht.

Für die Bestimmung des Astigmatismus empfiehlt sich die Benutzung eines Rasters mit quadratischen Feldern. Man kann alsdann auf den einen oder den anderen Brennpunkt einstellen, indem man die Streifen der entsprechenden Richtung auf dem Objektiv verschwinden läßt. Sind mehr komplexe Abiweichungen vorhanden, so brauchen die gleichgerichteten Streifen nicht über die ganze Feldausdehnung gleichzeitig zu verschwinden. So zeigt Abb. 5 den Anblick eines Objektivs im Falle von Astigmatismus, welcher noch mit gewissen sphärischen Abweichungen ge-

; paart ist.

Bei den vorhergehenden Erläuterungen

ι wurde vorausgesetzt, daß man das Auge gegen

■ den Raster 1 drückte und diesen gleichmäßig beleuchtete. Um diesen Vorgang zu erleichtern, kann man die schematische Anordnung der Abb. 1 und 4 zweckmäßig, wie in Abb. 6 , angedeutet, vervollständigen. Eine Linse 6 gibt hier vom Objektiv 2 ein Bild in 7. Dieses ' wird dann mittels einer Linse 8 von geeigneter Brennweite untersucht, indem man das

■ Auge in den Punkt 9 bringt, zu dem der in dem System 6 bis 8 benutzte Rasterteil ge-

; hört. Ein belagfreies, unter 45 zur Achse ge-

Claims

neigtes Spiegelglas ίο gestattet in einfacher Weise eine Beleuchtung des Gesichtsfeldes von der seitwärts angeordneten Lichtquelle 11 aus.

Die so vervollständigte Anordnung ermöglicht eine sehr einfache Untersuchung der chromatischen Abweichungen. Es genügt hierfür z. B. ein unmittelbar zwischen Auge 9 und reelles Bild 7 gebrachtes Spektroskop.

Wird dessen Spalte gegen das Bild 7 gerichtet, so vermag man die gesamte Fläche des Objektivs strichweise zu erforschen. Das Spektrum., welches man bei Beleuchtung des Apparates mit weißem Licht erhält, gibt Auskunft über die chromatischen Abweichungen. Setzt man in die Anordnung gemäß der Erfindung ein Objektiv ein, dessen Güte oder dessen Abweichungen bekannt sind, so lassen sich damit irgendwelche andere optische

ao Systeme vergleichen, insbesondere auch Platten, Spiegel oder Prismensysteme. Abb. 7 zeigt die Untersuchung eines gewöhnlichen Prismas 12 und Abb. 8 den Vorgang bei Untersuchung eines Prismas mit totaler Reflexion. Übrigens kann man auch das zu untersuchende optische System zwischen einem Vergleichssystem mit bekannten Eigenschaften und der reflektierenden Wandfläche einsetzen.

Es ist angängig, sehr dichte Raster, z. B.

solche mit 100 oder gar 300 Strichen auf 1 mm, zu benutzen. In diesem Falle sind die beobachteten Streifen eine Folge von Interferenzerscheinungen zwischen den Wellen der ausgesandten und den vom Raster gebrochenen Lichtstrahlen. Der Verlauf der Streifen gestattet, die allgemeine Form der Wellengesialtung zu bestimmen, welche den von einem unendlich wei'.en Punkt ausgehenden Strahlen nach der Brechung durch das optische System entspricht.

Paten γ-Ansprüche:

i, Verfahren zur Prüfung optischer Systeme, welche bei unendlicher Gegenstandsweite reelle Bilder hervorbringen, bei dem eine Komponente der transversalen Abweichung durch Beobachtung von Interferenzstreifen ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lichtstrahlenbündel, welches durch das Objektiv hindurchgetreten ist, mit Beugungsstrahlenbündeln zur Interferenz bringt, welche mit Hilfe eines vor das Auge gesetzten Rasters oder Gitters hervorgerufen werden, wobei der Raster zunächst als Unterbrecher, sodann als Beugungsvorrichtung wirkt.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Benutzung einer hinter das optische System zu stellenden, die Interferenzerscheinungen hervorrufenden Einrichtung und eines vor das System zu stellenden Spiegels, dadurch gekennzeichnet, daß als Interferenz erzeugende Einrichtung ein Raster und als Reflektor ein Spiegel von verhältnismäßig großen, dem zu untersuchenden System entsprechenden Abmessungen benutzt wird,, welcher von dem optischen System beliebig weit entfernt aufgestellt sein kann.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Benutzung einer Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Ermittlung der Bildfeldwölbung, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Blickrichtung schräg zur optischen Achse den vor dem optischen System liegenden Reflektor in die der Augenlage entsprechende Richtung neigt und das optische System in Richtung seiner Achse so weit verschiebt, bis die Streifenbildung verschwindet, wobei an der Größe dieser Verschiebung gegen die Normalstellung die Feldwölbung gemessen werden kann.
4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Hilfe einer Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Bestimmung der astigmatischen Bildfehler, dadurch gekennzeichnet, daß unter Benutzung eines Rasters mit quadratischen Feldern auf den einen oder anderen Brennpunkt dadurch eingestellt wird, daß man die Streifen der entsprechenden Richtung im Gesichtsfeld verschwinden läßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur bequemeren Beobachtung des .zu prüfenden Objektivs ein besonderes Linsensystem vorgesehen ist und der Raster von einer seitlich angebrachten Lichtquelle aus über eine unter 45⁰ zur Achse geneigt angebrachte Spiegelscheibe ohne Belag beleuchtet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Prüfung 1^5 chromatischer Abweichungen zwischen Beobachtungspunkt und reelles Bild des Objektivs ein Spektroskop angeordnet ist. ■ dessen Spalt gegen das zu prüfende Objektiv gerichtet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende optische System zwischen einem Vergleichssystem mit bekannten Eigenschaften und der reflektierenden Wandfläche eingesetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.