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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Beispiel
für eine lic;htelelktrische Anordnung zur Objektivprüfung schematisch dargestellt.
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Fig. I zeigt die Gesamtanordnung; Fig. 2 ist eine Variante für die
Anzeige des Meßwertes.
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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.
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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.
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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.
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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.