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Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen der Einstellung von optischen
Systemen, insbesondere von photographischen Objektiven Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Untersuchung der Einstellung von abbildenden optischen
Systemen, insbesondere von photographischen Objektiven, in bezug auf eine bildauffangende
Fläche mit Hilfe der Autokollimation.
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Für verschiedene technische und wissenschaftliche Zwecke ist es wünschenswert,
abbildende optische Systeme, insbesondere photographische Objektive, gegenüber einer
festen Ebene (lichtempfindliches Material oder Auffangschirm) so einstellen zu können,
daß ein in einer bestimmten Entfernung befindlicher Gegenstand scharf auf der Bildauffangfläche
wiedergegeben wird. Insbesondere hat sich eine rasche Prüfung der Genauigkeit der
Einstellung von Objektiven photographischer Apparate auf einen unendlich fernen
Gegenstand für die Massenfabrikation photographischer Kameras als nötig erwiesen.
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Die bisher bekannten Verfahren fußten darauf, daß ein in der Brennebene
eines Kollimators angeordnetes, kontrastreiches Muster (Gitter, Raster, Kreuzblende)
von einer Lichtquelle beleuchtet wurde und das Bild dieses Testobjektes durch das
Objektiv der zu untersuchenden Kamera auf einer Mattscheibe entworfen und mittels
Lupe beobachtet wurde.
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Die Einstellung auf optimale Schärfe erfolgte hierbei von der Hand
des Bedienenden, der durch die Lupe unausgesetzt das Bild auf der Mattscheibe kontrollieren
mußte. Ein schnelles Arbeiten, wie es für eine Massenherstellung wünschenswert erscheint,
ist bei diesem Verfahren nicht möglich, da durch die notwendige visuelle Prüfung
der Abbildung des Testobjektes infolge von Ermüdungserscheinungen des Auges des
Beobachters zumeist eine mehrfache Einregulierung notwendig ist. Die Einstellgenauigkeit
nimmt mit
der Zhal und der Dauer der messungen ab und hängt außerdem
ausschließlich von der Sorgfalt und Gewissenhaftigkeit des die Einrichtung Bedienenden
ab. Zur Ausschaltung der ermüdenden Kontrolle eines Mattscheibenbildes gefit man
daher in vielen Fällen zur Untersuchung eines optischen Systems mittels eines Autokollimators
über, da durch passende Wahl der Brennweite eine wesentlich größere Einstellungsempfindlichkeit
erreicht werden kann als bei Beobachtung des Mattscheibenbildes. Jedoch ist auch
in diesem Falle die Genauigkeit der Überwachung von der Zuverlässigkeit des Beobachtenden
abhängig.
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Erfindungsgemäß werden daher diese Nachteile bei einem Verfahren
zur Untersuchung der Einstellung von abbildenden optischen Systemen, insbesondere
von photographischen Objektiven, mittels Autokollimation dadurch vermieden, daß
die Einstellung des Objektivs auf den optimalen Wert der Abbildungsschärfe durch
eine vor dem Autokollimatorokular oder an dessen Stelle angeordnete lichtelektrische
Zelle erfolgt, auf deren lichtempfindliche Fläche durch das zu untersuchende Objektiv
das von einer Lichtquelle herrührende Licht nach Durchstrahlen zweier in zwei Strahlenknotenpunketn
angeordneten Testobjekte oder nach zweimaligem Durchstrahlen eines in einem Strahlenknotenpunkt
angeordneten Testobjektes, zwischen welchen Durchstrahlungen das Licht von der bildauffangenden
Fläche reflektiert wird, in solcher Stärke geworfen wird, daß bei genauer Dekkung
der beiden Testobjektabbildungen auf der lichtempfindlichen Fläche ein Maximum oder
ein Minimum des Photozellenstromes entsteht, das als Kriterium für die Objektiveinstellung
dient. Die Verwendung einer Photozelle zur Verstellung eines bereits eingestellten
Objektivs nach Maßgabe der hierbei veränderlich gewählten Gegenstandsentfernuiig
ist bekannt; doch handelt es sich hierbei nicht um die Verwendung eines Autokoliimationsfernrohres
mit sich gegenseitig ergänzenden Testobjekten zum Zwecke der Prüfung der Genauigkeit
der Einstellung von abbildenden optischen Systemen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß bei der
Verstellbewegung des zu prüfenden Objektives ein vom Strom der lichtelektrischen
Zelle durchflossenes Trieb- oder Bremswerk (Schrittschaltwerk, regelbarer Moteor,
Elektromagnet) bei Erreichen der optimalen Einstellung des zu untersuchenden Objektivs
eine Bremswirkung auf die Objektiveinstellmittel ausübt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Fehler, die durch visuelle
Kontrolle eintreten können. ausgeschaltet, so daß die Überfachung der Einstellung
schnell und eindeutig erfolgen kann. Die Untersuchung von abbildenden Systemen kann
daher ohne weiteres ungelernten Kräften überlassen werden, da eine Fehlermöglichkeit
durch die sichere Arbeitsweise des die Kontrolle ausführenden lichtempfindlichen
Organs von vornherein ausgeschaltet ist. Weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen
der Erfindung bilden den Inhalt der Ansprüche 3 bis 7.
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In den Abb. 2 bis 4 sind bevorzugte Ausführungsformen einer Anordnung
zur Ausiibung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, während Abb. 1 die schematische
Anordnung einer Einrichtung entsprechend den bisherigen Prüfverfahren zeigt.
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Abb. 2 zeigt in einer bevorzugten Ausführungsform schematisch die
Anordnung der verschiedenen optischen Elemente zur Ausübung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Abb. 3 stellt auf einer Scheibe angeordnete verschiedenartige Testobjekte
dar.
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Abb. 4 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform einer Anordnung zur
Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In Abb. I beleuchtet eine Lichtquelle I über eine Mattscheibe 2 ein
auf einem Träger 3 angebrachtes Testobjekt 4, welches in der Brennebene eines Kollimators
angeordnet ist.
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Das Bild des Testobjektes 4 wird durch das Kollimatorobjektiv 5 und
durch das Objektiv 6, welches untersucht werden soll, auf der Mattscheibe 8 abgebildet.
Die optimale Scharfabbildung wird beispielsweise durch Veränderung des Auszuges
7 von einem Beobachter 10 mit Hilfe der Lupe 9 kontrolliert. Sach diesem Verfahren
wurden bisher Kamera objektive geprüft.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (A,bb. 2) beleuchtet eine Lichtquelle
21 iiber eine Mattscheibe 20 oder über einen Sondensor ein auf einer Scheibe 12a
angebrachtes Testobjetk 13a, welches über eine halbdurchlässige Platte 15 durch
das Autokollimationsfernrohrobjektiv 16 und durch das zu untersuchende abbildende
System 17, beispielsweise durch das Objektiv einer photographischen Kamera, auf
eine bildauffangende, reilektierende Fläche 19 abgebildet wird. Das dort entworfen
Bild des Testobjektes wird nach Reflexion durch das abbildende System 1 7 und durch
das Autokollimationsfernrohrobjektiv i6 durch die lialbverspiegelte Fläche 15 hindurch
auf ein auf einer Scheibe 12 angebracjhtes zweites Testobjekt 13 abgebildet, welches
in der Bildebene des Fernrohres angeordnet ist. HInter diesem zweiten Testobjekt
befindet sich hinter einem Okular oder an Stelle desselben die photoelektrische
Zelle ii.
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»a die beiden Testobjekte 13 und 1 3, z Ilächengleich und abbildungsgleich
sind, so müssen
beide Testobjekte in der Ebene der Scheibe 12 bei
richtiger Einstellung des Objektivs 17 vollständig zur Deckung kommen und dabei
den höchsten Wert an durchfallendem Licht auf die lichtempfindliche Zelle 1 1 gelangen
lassen.
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Es ist jedoch ebenfalls möglich, das eine Testobjekt als Negativ
des anderen Testobjektes auszubilden, so daß bei richtiger Einstellung des Objektivs
17 das auf die Photozelle ii gelangende Licht ein Minimum wird.
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Die Überwachung der richtigen Einstellung kann beispielsweise dadurch
geschehen, daß das lichtempfindliche Organ ii mit einem nicht dargestellten Galvanometer
oder einer geeigneten Anzeigevorrichtung verbunden ist, wobei dann der den Apparat
Bedienende beispielsweise durch Anderung der Auszugslänge 18 auf maximalen bzw.
minimalen Strom der lichtempfindlichen Zelle einstellt. Für die erstmalige Einstellung
der gesamten Apparatur kann man auch den Bildfänger I9 durch eine Mattscheibe ersetzen
und die Beobachtulig in bekannter Weise visuell vornehmen.
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Je nach Lichtstärke und nach dem Korrektionszustand des Objektivs
oder je nach Beschaffenheit der bildauffangenden Fläche 19 bzw. je nach Farbe des
Lichtes der Beleuchtungseinrichtung 21 zeigen sich verschiedene Formen von Testobjekten
als günstig Es werden daher nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung die beiden
Testobjekte in zwei- identischen Serien 13 (Abb. 3) und I34 auf Scheiben 12 und
I2 angeordnet, die mittels eines einfachen Kegelrades-oder Kettenantriebes 14 oder
einer ähnlichen Einrichtung wahlweise in den Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlengang
eingeschaltet werden können.
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Die Abb. 4 zeigt eine etwas vereinfachte Ausführungsform gegenüber
der Abb. 2. Hierbei wird nur ein einziges Testobjekt benutzt, welches im gemeinsamen
Beleuchtung-s-und Abbildungsstrahlengang liegt. Das Testobjekt 29, welches auf einer
Scheibe 28 angeordnet ist, die in ihrem Aufbau der Scheibe aus Abb. 3 entspricht,
wird von einer Lichtquelle 27 durch eine Mattscheibe 26 über eine halbdurchlässige
Platte 24 beleuchtet und mittels eines Autokollimationsferarohrobjektivs 30 und
des zu prüfenden Objektivs 3I unter Veränderung beispielsweise des Balgenauszuges
32 auf der bildauffangenden Fläche 33 abgebildet.
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Die von der Bildauffangfläche zurückgeworfenen Strahlen durchdringen
ein zweites Mal das Testobjekt 29 und gelangen durch die halbdurchlässige Platte
24 hindurch auf die lichtempfindliche Zelle 22. Da das Testobjekt in der Bildebene
des Fernrohres angeordnet ist, muß bei richtiger Einstellung des Balgenauszuges
32 das von der bildauffangenden Fläche 33 reflektierte Bild des Testobjektes 29
mit diesem selbst zur Deckung kommen, so daß die lichtempfindliche Zelle 22 demnach
auf Maximalstrom einreguliert werden kann.
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Es liegt im Sinne der Erfindung, die Einstellung des zu untersuchenden
Systems I7, I8, 19 bzw. 3I, 32, 33 durch die lichtwempfindliche Zelle 1 1 bzw. 22
unmittelbar mittels eines geeigneten Triebwerkes zu steuern, wobei beispielsweise
ein regelbarer Motor oder ein Schrittschaltwerk, die vom Photozellenstrom gesteuert
werden, Verwendung finden können. In einfacher Weise ist eine halbautomatische Steureung
auch möglich, wenn bei dem System 17, 18, 19 bzw. 31, 32, 33 der Auszugsschlitten
bzw. der Objektiveinstellring sich gegenüber dem Pol eines vom Photozellen strom
durchflossenen Elektromagneten befinden, so daß bei einer Verstellung des Auszuges
der Kamera oder des Objektiveinstellringes von Hand aus bei Erreichung des Maximalxvertes
infolge des zunehmenden Photostromes der Elektromagnet eine fühlbare Anzieliungswirkung
auf den Einstellmechanismus der Kamera ausübt und damit als gefühlsmäßige Kontrollmarke
dienen kann.
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Es liegt weiterhin im Sinne der Erfindung, die abbildenden Systeme
17 bzw. 3I durch Ring- oder Kreisblenden abzudecken, um dadurch eine selektive.
Prüfung verschiedener Zonen dieser Systeme zu ermöglichen.
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Nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, die
reflektierende Wirkung der bildauffangenden Flächen 19 und 33 dadurch günstiger
zu gestalten, daß man sie als diffus reflektierende Planflächen, als Planspiegel,
als Linsenraster ausbildet oder aus einer Vielzahl von Tripelspiegeln zusammensetzt.
Im letzteren Falle ist es möglich, die Bildauffangfläche gegenüber der optischen
Achse des abbildenden Systems I7 bzw. 3I zu neigen, ohne daß die Bildwidergabe beeinflußt
wird.
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Im Sinne der Erfindung liegt es ebenfalls, zur Vermeidung von störenden
Nebenerscheinungen durch Reflexe. auf der Oberfläche der optischen Systeme 16 und
I7 bzw. 30 und 31 vor der Photozelle bei 23 oder bei 25 lichtpolarisierende Mittel
anzuordnen.
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Es ist nach weiterer Verbesserung der Erfindung ferner möglich, zur
Beseitigung von Störungen durch den Einfluß des gestreuten und reflektierten Lichtes,
das von Fremdlichtquellen herrührt (Raumbeleuchtunb), als Licht quelle eine intermittierende
Lichtquelle zu verwenden. Dabei wird das von der Fremdlichtquelle herrührende Licht
nicht mitverstärkt und bleibt infolgedessen ohne Einfluß auf den Strom, der ein
Kennzeichen für die Einstellung des Objektivs relativ zur Bildauffangfläche darstellt.
Ebenso ist es ferner möglich, zur Untersuchung von chromatischen
Fehlern
der zu prüfenden abbildenden Systeme verschiedenfarbiges Licht (monochromatisches
oder Mischlicht) zu verwenden, gegebenenfalls in Verbindung mit einer periodischen
Unterbrehcnung der Lichtquelle.