DE931442C - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Bildguete von Objektiven - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Bildguete von Objektiven

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DE931442C
DE931442C DEZ1883A DEZ0001883A DE931442C DE 931442 C DE931442 C DE 931442C DE Z1883 A DEZ1883 A DE Z1883A DE Z0001883 A DEZ0001883 A DE Z0001883A DE 931442 C DE931442 C DE 931442C
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DE
Germany
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Expired
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DEZ1883A
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English (en)
Inventor
Gerhard Dr Hansen
Hans Dipl-Phys Dr Plesse
Hans Dr Sauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

  • Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Bildgüte von Objektiven Die bisherigen Methoden zur Ermittlung der Bildgüte von photographischen Objektiven beruhen fast alle darauf, daß man mit den zu prüfenden Objektiven ein Strichgitter abbildet und dabei die Gitterkonstante so lange verkleinert, bis in dem erzeugten Bild die Gitterstruktur gerade nicht mehr erkennbar oder gerade eben erkennbar, also aufgelöst ist. Die Entscheidung, ob die Gitterstruktur gerade erkennbar oder nicht mehr erkennr bar ist, kann auf sehr verschiedene Weise getroffen werden, beispielsweise durch unmittelbare Betrachtung des erzeugten Bildes, sei es mit freiem Auge oder mit Lupe oder Mikroskop, oder durch Herstellung einer photographischen Aufnahme des Bildes und anschließender Betrachtung oder photometrischen Ausmessung derselben, oder (ohne Zwischenschaltung eines photographischen Prozesses) durch die unmittelbare lichtelektrische Auswartung des Bildes. In jedem dieser Fälle läuft die Entscheidung auf die Bestimmung eines Schwellenwertes hinaus, d. h. das Meßergebnis ist mit all den bekannten Mängeln und Nachteilen solcher Schwellenwertbestimmuugen behaftet. Soweit eine visuelle Beobachtung oder eine visuelle photometrische Auswertung erfolgt, hängt das Ergebnis vor allem in starkem Maße vom Ermüdungszustand des Beobachters ab. Auch bei lichtiel!ektrischer Ermittlung des Sclvellenwerts läßt die Meßgenauiglseit zu wünschen übrig, namentlich infolge der Abhängigkeit von Verstärkung, Rauschpegel und anderen Faktoren.
  • Die Erfindung bietet nun einen Weg, ein sicheres Urteil über die Bildgüte eines Objektivs zu gewinnen, ohne dabei einen Schwellenwert bestimmen zu müssen. Das neue Verfahren hat mit den bekannten Verfahren das Gemeinsame, daß wiederum mit dem zu prüfenden Objektiv Strichgitter mit versch,iedener Gitterkonstante gleichzeitig oder nacheinander oder auch Strichgitter mit veränderlicher Gitterkonstante (wie z. B. Sterngitter) abgebildet werden und die Intensitätsverteilung im Strichgitterbild ausgewertet wird. Während nun aber die bisherigen Verfahren den Schwellenwert bestimmten, bei dem die Gitterstruktur gerade nicht mehr erkennbar ist, wird nach der Erfindung diejenige Gitterkonstante ermittelt, bei der in dem erzeugten Bild das Verhältnis der minimalen Intensität (in der Mitte der undurchlässigen Gitterstellen) zur maximalen Intensität (in der Mitte der lichtdurchlässigen Gitterstellen) einen bestimmten Wert besitzt. Es wird hierbei also die früher üb-14 clie Messung eines SChweRlenwerts ersetzt durdh die Messung zweier eindeutig festgelegter photometrischer Größen, die mit einer gewünschten Genauigkeit bestimmt werden können. Die Größle des Verhältniswerts wird man so wählen, wie es für die praktischen Bedürfnisse am zweckmäßigsten ist. Es kommen etwa Werte wie 1 : 2, 1 : 5 oder 1 : 10 in Betracht. Der nur sehr unsicher bestimmbare Schwellenwert I: : I, bei dem die beiden Intensitäten gleich werden, ist auf diese Weise vermieden. Als kennzeichnende Größe für die Bildgüte kann der Kehrwert der auf diese Weise bei stimmten Gitterkonstanten dienen. Es spielt bei diesem Verfahren naturgemäß auch der Kontrast zwischen den hellen und den dunklen Elementen des Gitters eine Rolle; das Prüfergebnis hängt nach einer Exponentialfunktion mit diesem Kontrast zusammen. Es empfiehlt sich daher, bei der Festlegung des in Frage kommenden Verhältniswerts darauf Rücksicht zu nehmen.
  • Die praktische Durchführung einer solchen Prüfmethode kann auf verschiedene Weise erfolgen, je nachdem ob die Prüfung auf visuellem, photographischem oder lichtelektri schem Wege vorgenommen wird. Erfolgt die Prüfung auf photographischem Wege, d. h. wird das erzeugte Gitterbild photographisch aufgenommen und anschließend photometrisch ausgewertet, so empfiehlt es sich, gleichzeitig mit dem Gitterbild auch Intensitätsmarken mit dem zu prüfenden Objektiv aufzunehmen, um eine bequeme Auswertung des Gitterbildes zu ermöglichen. Soll das Gitterbild lichtelektrisch ausgewertet werden, so gelangt man zu einer zweckmäßigen Methode, wenn man das Gitter oder dessen Bild und den Abtastspalt oder dessen Bild gegeneinander bewegt und den der damit erzeugten W!echsellichfkomponente entsprechenden P'hotowlechselstrom nach etwa erforderlicher Verstärkung und Gleichrichtung in einem Anzeigegerät sichtbar macht. Die Stärke dieses WechsXelstromes gibt unmittelbar ein Maß für das gesuchte Verhältnis zwischen minimaler und maximaler Intensität im Strichgitterbild. Um eine bequeme Anpassung an den festgelegten Verhältniswert zu ermöglichen, empfiehlt es sich, ein Gitter mit stetig veränderlicher Gitterkonstante, beispielsweise ein Sterugitter zu verwend;en, so daß man durch Verschiebung des Sterngitters gegenüber dem Abtastspalt die Gitterkonstante regeln kann. Man hat dabei zugleich den Vorteil, -daß für den ganzen Meßbereich die Frequenz des erzeugten Photostroms gleichbleibt, solange die Drehzahl des Gitters gegenüber dem Spalt unverändert bleibt.
  • Bei Verwendung eines linearen Strichgitters kann man auch durch eine Zwischenabbildung mit veränderlichem Abbildungsmaßstab das dem zu prüfenden Objektiv dargebotene Gitterbild in seiner Konstanten verändern, ohne daß bei gleichbleibender Geschwindigkeit zwischen Gitter und Spalt die Frequenz geändert wird.
  • B!ei einer praktischen Ausnutzung des Erfindungsgedankens wird man häufig eine lichtelektrische Methode verwenden. Hierbei ist es stets von Wichtigkeit, daß der auf die Photozelle geleitete Lichtstrom nicht unerwünschten Einflüssen unterliegt. Hierher gehören beispielsweise Spannungsschwankungen des Netzes, aus dem die benutzte Lichtquelle gespeist wird. Um solche Einflüsse auszuschalten, leitet man nach der Erfindung durch das zu prüfende Objektiv außer dem Lichtbündel, das zur Bestimmung der Bildgüte dient, noch ein zweites, von derselben Lichtquelle stam-mendes Lichtbündel und benutzt einen durch dieses zweite Bündel erzeugten Photostrom zum Vergleich mit dem durch die Wechsellichtkomponente gelieferten Photostrom. Bei dieser Anordnung gehen etwaige Schwankungen der Lichtquelle nicht in die Messung ein. Es ist ferner aus elektrischen Gründen empfehlenswert, auch dem Vengleichslicht eine Modulierung zu erteilen, disren Frequenz von der Frequenz des durch die Wechsellichtkomponente erzeugten Photostroms merklich abweicht. Dabei überlagert man zweckmäßig die Strahilengängge für beide Lichtbündel, also sowohl das zur Abbildung des Gitters dienende Bündel, wie auch das Vergleichsbündel, vor dem zu prüfenden Objektiv, leitet dann die zusammengeführten Lichtbündel durch einen gemeinsamen Spalt auf ein und dieselbe Photozelle und führt das von der P'hotozelle gelkferte Frequenzgemisch nach entsprechender Verstärkung elektrischen Filtern zu, die die beiden Wechselspannungen voneinander trennen. Man kann dann die beiden Wechselspannungen getrennt unmittelbar messen, oder man kann sie, gegebenenfalls nach Gleichrich'tung, einem gemeinsamen Anzeigegerät zuführen. Hierfür kann beispielsweise ein Quotientenmesser (ILreuzspulenins,trument) oder eine Meßbrücke dienen. Im ersteren Falle ergibt sich die gesuchte Größe als Ausschlag des Instruments, während im zweiten Falle nach Art einer Nullmetihiode durch Abgleich zweier Widerstände ein bestimmtes Verhältnis der beiden Spannungswerte hergestellt wird.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Beispiel für eine lic;htelelktrische Anordnung zur Objektivprüfung schematisch dargestellt.
  • Fig. I zeigt die Gesamtanordnung; Fig. 2 ist eine Variante für die Anzeige des Meßwertes.
  • Von einer Lichtquelle a wird ein Lichtbündel über ein Prisma b durch eine sidh drehende Sterngitterschleibec über einen halbdurchlässig versilber- ten Spiegel d einem zu prüfenden Objektiv zugeführt. Die Gitterscheibe c ist verhältnismäßig eng geteilt, und sie ist gegenüber dem von b nach d geleiteten Lichtbündel in horizontaler Richtung -in Richtung der Pfeile - verschiebbar gelagert zu denken, so daß die bei der Abbildung benutzte Gitterkonstante eins;tellbar ist. Die jeweilige Stellung der Scheibe c und damit die benutzte Gitterkonstante ist an einer Teilung cm ablesbar.
  • Ein zweites Lichtbündel geht von der Lichtquelle a aus über ein Prisma f durch eine sich drehende Gitterscheibe g und den halbdurchlässig versilberten Spiegel d hindurch ebenfalls zum Objektiv e.
  • Die Gitterkonstante der Scheibe g ist wesentlich größer als diejenige der Scheibe c; beide Scheiben c und g sind durch Synchronmotore angetrieben zu denken. Das Objektive leitet das auftreffende Licht durch einen Spalt h auf eine Photozelle i, an die ein Verstärker # angeschlossen ist. Der verstärkte Strom fließt über zwei elektrische Filter m1 und' m2 und zwei Gleichrichter nJ und n2 zu einem Kreuzspuleninstrument p, das durch seinen Ausschlag ein Maß liefert für das Verhältnis der durch die beiden Lichtbündel erzeugten Wechselspannungen.
  • Durch Verschiebung der Gitterscheibe c kann dieses Verhältnis auf dien vorgesehenen Wert gebracht werden. In Fig. 2 sind als Variante hinter den beiden Gleichricihternnj und n2 zwei regelbare Widerstände qj und q2 sowie ein Nullinstrument r angeordnet, so daß durch Angleich der Wi,defstände das gewünschte Verhältnis der beiden Wechselspannungen eingestellt werden kann.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I.Verfahren zur Bestimmung der Bildgüte von Objektiven, insbesondere von photogriapbischeu Objektiven, bei dem mit dem zu prüfenden Objektiv Strichgitter abgebildet werden und die Lichtverteilung in dem erzeugten Gitterbild photometrisch ausgewertet wird, dadurch gelçen,nzeichnet, daß diejenige Gitterkonstante bestimmt wird, bei der in dem erzeugten Gitterbild das Verhältnis der minimalen Intensität zur maximalen Intensität einen bestimmten Wert besitzt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, blei dem das erzeugte Gitterbild photographi sch aufgenommen und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Gittierbild auch Intern sitätsmarken durch das zu prüfende Objektiv aufgenommen werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erzeugte Gitterbild unmittelbar mit einer lichtelektrischen Meßeinrichtung abgetastet und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter oder dessen Bild und der Abtastspalt oder dessen Bild gegeneinander bewegt und der der damit erzeugten Wechsellichtkomponente entsprechende Photowechselstrom nach etwa erforderlicher Verstärkung und Gleichrichtung in einem Anzeigegerät sichtbar gemacht wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Veränderung der Gitterkonstanten die Frequenz des erzeugten Photowechselstroms unverändert bleibt.
  5. 5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das zu prüfende Objektiv außer dem Lichtbündel, das zur Bestimmung der Bildgüte dient, noch ein zweites von derselben Lichtquelle abgeleitetes Lichtbündel geschickt und ein durch dieses erzeugter Photostrom mit dem durch die Wechsellichtkomponente erzeugten Photostrom verglichen wird.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichslichtbündel mit einer Frequenz moduliert wird, die von der Frequenz des durch dAi,eWechsellicht1iomponente erzeugtenPhotostroms merklich verschieden ist.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlengänge des zur Abbildung des Gitters dienenden Lichtes und des Vergleichslichtes vor dem zu prüfenden Objektiv einander überlagert und durch einen für beide Strahlengänge gemeinsamen Spalt auf ein und dieselbe Photozelle geleitet werden und daß ferner das von der Photozelle gelieferte Frequenzgemisch nach entsprechender Verstärkung elektrischen Filtern zugeführt wird und damit die beiden Wechselspannungen getrennt werden.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden durch die elektrischen Filter getrennten Wechselspannungen gegebenenfalls nach Gleichrichtung einem Anzeigegerät (Quotientenmes ser oder Meßbrücke) zugeführt werden.
DEZ1883A 1951-05-17 1951-05-17 Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Bildguete von Objektiven Expired DE931442C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3438713A (en) * 1963-03-27 1969-04-15 Zeiss Stiftung Device for measuring or testing the image forming quality of lens systems
DE1299134B (de) * 1961-12-20 1969-07-10 Agfa Gevaert Ag Vorrichtung zur Scharfeinstellung und Qualitaetspruefung von Objektiven

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1299134B (de) * 1961-12-20 1969-07-10 Agfa Gevaert Ag Vorrichtung zur Scharfeinstellung und Qualitaetspruefung von Objektiven
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