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Publication number: DEV0007707MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 27. August 1954 Bekanntgemacht am 18. Oktober 1956Registration date: August 27, 1954. Advertised on October 18, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und zur Durchführung des Verfahrens dienende Einrichtungen zur objektiven Scharfeinstellung von durch optische Systeme entworfenen Bildern, wobei die Hell- und Dunkelfelder zweier rasterförmiger Testobjektbilder, von denen das eine dicht vor, das andere dicht hinter der Einstellebene liegt, durch eine Spaltblende hindurch abwechselnd einem lichtelektrischen Organ in schneller Aufeinanderfolge zugänglich gemacht werden.The invention relates to a method and for Implementation of the method serving devices for the objective focusing of by optical Systems designed images, whereby the light and dark fields of two grid-shaped test object images, one of which is right in front of the setting level, the other just behind, through a slit are alternately made accessible to a photoelectric organ in quick succession.

Für die Scharfeinstellung von durch optische Systeme entworfenen Bildern, z. B. zum Zwecke photographischer Aufnahmen oder zur Justierung optischer Systeme, die im allgemeinen' durch visuelle Einstellung einer durch das System abgebildeten Vorlage auf größte Schärfe oder größten Kontrast geschieht, hat man auch schon die subjektive Beobachtung und Einstellung durch rein objektive Verfahren ersetzt, welche sicherer und schneller arbeiten. Es besteht dafür unter anderem der Vorschlag nach Patent 927 239, nach dem die Hell- und Dunkelfelder des vorzugsweise rasterförmigeri Testobjektbildes dem lichtelektrischen Organ abwechselnd in schneller Aufeinanderfolge durch eine vorzugsweise spaltförmige Blende hindurch zugänglich gemacht werden, so daß der durch das lichtelektrische Organ erzeugte Strom wechselt. Da die vorliegende Erfindung von jenemFor focusing images designed by optical systems, e.g. B. for the purpose photographic recordings or for the adjustment of optical systems, which are generally 'by visual Adjustment of an original imaged by the system to the greatest sharpness or greatest contrast occurs, one already has subjective observation and adjustment through purely objective procedures replaces which work safer and faster. There is, among other things, the suggestion for this Patent 927 239, according to which the light and dark fields of the preferably raster-shaped test object image dem photoelectric organ alternately in quick succession through a preferably slit-shaped Aperture through made accessible, so that the current generated by the photoelectric organ changes. As the present invention differs from that

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älteren Vorschlag nach Patent 927 239 ausgeht und ihn weiterbildet, sei auf ihn bezüglich seiner hier wesentlichen Merkmale hingewiesen.older suggestion according to patent 927 239 goes out and trains him, be on him with regard to his here essential features.

Es kann bei diesem Hell-D,unkel-Felder-Verfahren die Differenz oder das Verhältnis der bei der Abtastung entstehenden lichtelektrischen Wechselströme direkt oder verstärkt an einem Meßgerät angezeigt oder zur Betätigung anderer Anzeigevorrichtungen benutzt werden. Es ist auch möglich, die Differenz oder das Verhältnis der bei der Abtastung entstehenden lichtelektrischen Wechselströme nach entsprechender Verstärkung zum Antrieb eines Verstellmotors zu benutzen, der die automatische Einstellung auf größte Schärfe bewirkt.With this Hell-D, Unkel-Felder method, it can be the difference or the ratio of the scanning resulting photoelectric alternating currents are displayed directly or amplified on a measuring device or for Actuation of other display devices can be used. It is also possible to use the difference or the Ratio of the photoelectric alternating currents generated during scanning after appropriate amplification to drive a variable speed motor that automatically adjusts to the largest Causes sharpness.

Bei diesem genannten Verfahren nach Patent 927 239 wird vorzugsweise, eine Schwingblende benutzt. Das abzubildende Raster ist dabei halbiert und in zweiIn this mentioned method according to patent 927,239, an oscillating diaphragm is preferably used. The The grid to be mapped is halved and divided into two

■ Ebenen aufgespalten, von denen die eine etwas vor, die andere ebenso weit hinter der Gegenstandsebene liegt. Die von beiden Rasterhälften entworfenen Bilder werden in schneller Folge abwechselnd abgetastet, und die Differenz der beiden lichtelektrischen Stromimpulse wird angezeigt. Die Differenz der elektrischen Stromimpulse kann auf elektrischem Wege durch Gegeneinanderschalten der zeitlich nacheinander entstehenden Abtasteffekte der beiden Rasterhälften mit einem hinreichend gedämpften Anzeigegerät gebildet werden. Dies kann geschehen mittels einer einzigen Photozelle oder durch gleichzeitiges Abtasten zweier Photozellen oder aber auch vermittels einer Differentialphotozelle. Die überlagerte Gieichlichtkomponente wird in all diesen Fällen in an sich bekannter Weise, z. B. durch Zwischenschaltung von . Transformatoren oder Kondensatoren, beseitigt. Der Zustand optimaler Schärfe der Abbildung des Rasters wird durch Verschwinden des lichtelektrischen Differenzstromes angezeigt.■ Levels split up, one of which is slightly in front of the object level, the other just as far behind located. The images created by both halves of the grid are alternately scanned in rapid succession, and the difference between the two photoelectric current pulses is displayed. The difference in Electric current impulses can be generated electrically by switching them against each other in time resulting scanning effects of the two halves of the grid with a sufficiently damped one Display device are formed. This can be done by means of a single photocell or by simultaneous Scanning two photocells or by means of a differential photocell. The superimposed Equal light component is used in all these cases in a manner known per se, for. B. by Interposition of. Transformers or capacitors, eliminated. The state of optimal sharpness the image of the grid is indicated by the disappearance of the photoelectric differential current.

Hält man die Bedingungen der Abbildung, insbesondere die Objektbeleuchtung, die Lichtstärke, den Abbildungsmaßstab und die Empfindlichkeit der lichtelektrischen und elektrischen Anordnungen konstant, so ist der Ausschlag des Instrumentes, als in einem definierten Zusammenhang mit dem Schärfegrad der Einstellung stehend, eichfähig, d. h. die Skala kann etwa nach dem Maßstab der . prozentualen Abweichungen der Einstellung vom Sollwert unterteilt werden.If you keep the conditions of the image, in particular the object lighting, the light intensity, the The image scale and the sensitivity of the photoelectric and electrical arrangements are constant, so is the deflection of the instrument, as in a defined context with the severity of the Standing position, calibratable, d. H. the scale can be roughly according to the scale of the. percentage deviations the setting can be divided by the setpoint.

Es ist mit der erwähnten Anordnung auch möglich, an die Stelle oder in den Stromkreis des Meßinstrumentes ein Relais oder direkt einen Verstellmotor einzuschalten, der eine automatische Scharfeinstellung vollzieht. Ein derart ausgebildetes Gerät ist sowohl zum automatischen Abgleich der Scharfeinstellung bei der Justierung optischer Systeme in der Fabrikation geeignet als auch zum automatischen Scharfeinstellen größerer Kameras, etwa für Reproduktionszwecke.It is also possible with the arrangement mentioned, in place of or in the circuit of the measuring instrument to switch on a relay or directly a servomotor, which does an automatic focusing carries out. A device designed in this way is both for the automatic adjustment of the focus setting Suitable for adjusting optical systems in production as well as for automatic focusing larger cameras, e.g. for reproduction purposes.

In dem Falle der Anordnung einer rotierenden Blende bzw. eines rotierenden Testbildes kann der Antrieb durch einen Synchronmotor erfolgen und zweckmäßig mit einem die Phasenauswahl besorgenden Umschalter gekuppelt sein. Dieser Umschalter soll bei nacheinander erfolgendem Abtasten zweier Felder, d. h. eines Hell- und eines Dunkelfeldes, dafür sorgen,In the case of the arrangement of a rotating diaphragm or a rotating test pattern, the Driven by a synchronous motor and expediently with a phase selection worrisome Changeover switch to be coupled. This switch should be used when two fields are scanned one after the other, d. H. a light field and a dark field, ensure

daß der verarbeitende elektrische Stromkreis synchron mit der Drehung der Blende zwecks Differenzbildung 65 kommutiert wird.that the processing electrical circuit is synchronous with the rotation of the diaphragm for the purpose of forming the difference 65 is commutated.

Zur unmittelbaren Kontrolle der Einstellung ist bei der Einrichtung nach Patent 927 239 eine Zwischenabbildung vorgesehen.The device according to patent 927 239 has an intermediate image for direct control of the setting intended.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung der Auswertung der durch die Photozelle beim Hell-Dunkel-Feld -Verfahren erhaltenen Stromimpulse. Während bei der obenerwähnten Auswertungsmethode die Amplituden der von den beiden Testobjektbildern erhaltenen Stromimpulse verglichen und zur Ermittlung der Scharfeinstellung eines optischen Systems benutzt werden, besteht das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, daß die Steilheit der im Ausgang des lichtelektrischen Organs auftretenden trapezförmigen Stromimpulse als Maß für die Scharfeinstellung angezeigt wird. Hierbei geht die Erfindung aus von einem Verfahren zur objektiven Scharfeinstellung von durch optische Systeme entworfenen Bildern, bei dem die. Hell- und Dunkelfelder zweier rasterförmiger Testobjektbilder, von denen das eine dicht vor, das andere dicht hinter der Einstellebene liegt, durch eine Spaltblende hindurch abwechselnd einem lichtelektrischen Organ in schneller Folge zugänglich gemacht werden. Außer der genannten Anzeige und Verwendung der Steilheit als Maß für die Scharfeinstellung soll erfindungsgemäß vorzugsweise die Einstellung des .optischen Systems so lange geändert werden, bis Gleichheit aller Steilheiten erreicht ist.The present invention relates to the improvement of the evaluation by the photocell current pulses obtained in the light-dark field method. While in the above-mentioned evaluation method, the amplitudes of the two Test object images obtained current pulses compared and used to determine the focus of an optical system is essential Feature of the present invention is that the steepness of the output of the photoelectric Organ occurring trapezoidal current pulses is displayed as a measure of the focus. The invention is based on a method for objective focusing by optical means Systems designed in which the. Light and dark fields of two grid-shaped test object images, one of which is right in front of the setting level, the other just behind, through a slit alternately made accessible to a photoelectric organ in quick succession. Except the above-mentioned display and use of the slope as a measure for the focusing is intended according to the invention preferably the setting of the optical system should be changed until all slopes are equal is reached.

Die auftretenden trapezförmigen Stromimpulse können z. B. auf dem Leuchtschirm eines Kathodenstrahloszillographen sichtbar gemacht und deren Steilheit abgelesen werden. Wegen der im allgemeinen vorhandenen unscharfen Randzonen eines Oszillographenbildes und eventuell auftretender Flimmerbewegungen auf dem Leuchtschirm ist, besonders bei geringen Steilheitsunterschieden, ein genaues Ablesen bisweilen nicht unwesentlich behindert. Deshalb schlägt die Erfindung weiter vor, die den beiden Testbilderfolgen zugeordneten, jeweils unter zwei 105 · Winkeln ansteigenden und abfallenden trapezförmigen Stromimpulse konstanter Amplitude elektrisch derart zu differenzieren, daß aus ihnen ein neuer Wechselstrom entsteht, dessen von den Stromtrapezwinkeln abhängiger Amplitudenunterschied auf elektrischem Wege angezeigt, gemessen, verglichen oder auf irgendeine andere bekannte Art und Weise als Maß für die optische Scharfeinstellung ausgewertet wird. Dadurch erhält man scharf ausgeprägte Stromimpulsspitzen, die, gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung, leicht und sehr genau ablesbar sind.The trapezoidal current pulses that occur can, for. B. on the fluorescent screen of a cathode ray oscillograph made visible and their steepness read off. Because of the generally blurred edge zones of an oscilloscope image and any flickering movements on the luminescent screen, especially with slight differences in steepness, an exact reading is sometimes not insignificantly hindered. Therefore the invention further proposes that the two test image sequences assigned to each under two 105 · Angle rising and falling trapezoidal current pulses of constant amplitude electrically in such a way to differentiate that from them a new alternating current arises, that of the current trapezoidal angles dependent amplitude difference displayed, measured, compared or in any way electrically other known way is evaluated as a measure of the optical focus. Through this sharply pronounced current pulse peaks are obtained which, if necessary after further amplification, can be read easily and very precisely.

Zur Erzeugung der beiden Testbilderfolgen werden erfindungsgemäß in gleichen Abständen vor und hinter der Gegenstandsebene zwei gleiche kreisrunde Testscheiben gedreht, deren Testmarken sich im Strahlengang der Meßapparatur bewegen.To generate the two test image sequences, according to the invention, in front of and behind at equal intervals the object plane rotated two identical circular test disks, the test marks of which are in the beam path move the measuring apparatus.

Um die von dem lichtelektrischen Organ im Betrieb abgegebenen; Stromimpulse konstanter Amplitude zu differenzieren, ist ein elektrisches Differenzierglied vorgesehen, welches beispielsweise aus einer mit einem Widerstand in Reihe geschalteten KapazitätTo the emitted by the photoelectric organ in operation; Current pulses of constant amplitude to differentiate, an electrical differentiator is provided, which, for example, from a with a resistor connected in series

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besteht, an dem die Ausgangsmeßgrößen am Widerstand abgegriffen werden. In diesem Differenzierglied werden die Gleichstromanteile ausgesiebt, und nur die Stromanstiege und Stromabstiege der trapezförmigen Impulse treten am Ausgang als Wechselstromspitzen auf.exists, at which the output measured variables are tapped at the resistor. In this differentiator the direct current components are sifted out, and only the current rises and current descents of the trapezoidal ones Pulses appear at the output as alternating current peaks.

Auf dem Leuchtschirm eines Kathodenstrahl-. Oszillographen beispielsweise erscheinen diese Wechselstromspitzen zu beiden Seiten der Nullinie, d. h., dieOn the luminescent screen of a cathode ray. Oscilloscopes, for example, see these alternating current peaks on both sides of the zero line, d. h., the

ίο einzelnen angezeigten Stromspitzen liegen bei unscharfer optischer Einstellung auf je zwei jeweils um gleiche Beträge von der Mittel- oder Nullinie entfernten Linien. Bei optischer Scharfeinstellung werden sämtliche Stromspitzen gleich groß, enden also oberhalb und unterhalb der Nullinie auf jeweils nur einer Linie. Für die Anzeige der positiven Impulse · steht also die eine Hälfte des Leuchtschirmes, für die negativen Impulse die andere zur Verfügung.ίο individual current peaks displayed are blurred optical setting on two each distance from the center or zero line by the same amount Lines. With optical focusing, all current peaks are the same size, i.e. end above and below the zero line on only one line at a time. For the display of the positive impulses · stands one half of the fluorescent screen, the other half is available for the negative impulses.

Für den Fall, daß beispielsweise zum Zwecke noch genauerer Ablesemöglichkeit eine weitere Verstärkung erwünscht ist oder zur Ablesung ein Zeigerinstrument verwendet werden soll, sieht die Erfindung vor, am Ausgang des Differenziergliedes eine elektrische Meßvorrichtung anzuschließen, welche Gleichrichterglieder, einen elektronischen Umschalter sowie ein integrierendes Meßinstrument enthält und die die den Abstiegen der trapezförmigen Stromimpulse entsprechenden negativen Wechselstromphasen unterdrückt, zwei jeweils aufeinanderfolgende positive Stromphasen gegeneinanderschaltet und deren Differenzstrom anzeigt. Beim Anzeigen mittels Oszillographen steht nunmehr — bei entsprechender Einstellung der Nulllinie — die gesamte Fläche des Leuchtschirmes für die jetzt nur nach einer Seite von der Nullinie sich erstreckenden Meßwerte zur Verfügung, ja, man kann noch weiter gehen und nur die obersten Spitzen zur exakten Ablesung auf den Leuchtschirm bringen.In the event that, for example, for the purpose of an even more precise reading option, a further gain is desired or a pointer instrument is to be used for reading, the invention provides on To connect the output of the differentiating element to an electrical measuring device, which rectifier elements, contains an electronic switch as well as an integrating measuring instrument and which the descents the negative alternating current phases corresponding to the trapezoidal current pulses suppressed, two each successive positive current phases against each other and shows their differential current. When displaying by means of an oscilloscope, there is now - with the appropriate setting of the zero line - the entire area of the fluorescent screen for now only on one side of the zero line Extensive readings are available, yes, you can go further and only use the topmost peaks bring exact reading on the luminescent screen.

Das kann z. B. durch entsprechende negative Vor-. spannung einer elektronischen Gleichrichteranordnung geschehen, bei der die nicht interessierenden unteren Teile der Impulse unterdrückt und nur die Spitzen der unterschiedlichen Amplituden vergrößert angezeigt werden.This can e.g. B. by corresponding negative prefixes. voltage of an electronic rectifier arrangement happen in which the uninteresting lower parts of the impulses are suppressed and only the peaks of the different amplitudes are displayed enlarged.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die beiden rotierenden Testscheiben derart radial versetzt hintereinander angeordnet, daß sich ihre Dunkelfelder überlappen,' so daß je zwei aufeinanderfolgende, der einen bzw. der anderen Testscheibe zugehörige Dunkelfelder in bezug auf die optische Achse ein einziges neues Dunkelfeld bilden. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß die eine Kante jedes neuen Dunkelfeldes der einen, die andere Kante der anderen Testscheibe zugeordnet ist, woraus sich ergibt, daß bei den am Ausgang der lichtelektrischen Zelle entstehenden trapezförmigen Stromstößen die den Schärfegraden der optischen Einstellung der Testscheiben entsprechenden Neigungswinkel der Trapezflanken zeitlich nicht paarweise, sondern in einfacher Aufeinanderfolge sich abwechseln. Jeder trapezförmige Stromimpuls schließt also beide, die grundlegenden Kriterien der erfindungsgemäßen Scharfeinstellung darstellenden Winkel ein. Die durch sie am Ausgang des Differenziergliedes hervorgerufenen Stromimpulse sind abwechselnd positiv und negativ und bei Scharfeinstellung des optischen Systems gleich groß. Ein integrierendes Meßinstrument zeigt bei Scharfeinstellung auf Null.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the two rotating test disks so arranged radially offset one behind the other that their dark fields overlap, 'so that in each case two successive dark fields belonging to one or the other test disc in relation form a single new dark field on the optical axis. With this measure it is achieved that the one edge of each new dark field is assigned to one test disc and the other edge to the other test disc, from which it follows that in the trapezoidal current surges occurring at the output of the photoelectric cell the angles of inclination corresponding to the degrees of sharpness of the optical setting of the test discs Trapezoidal flanks do not alternate in pairs, but in simple succession. Each trapezoidal Current pulse thus includes both, the basic criteria of the focus adjustment according to the invention representing angle. Those caused by them at the output of the differentiating element Current pulses are alternately positive and negative and the same when the optical system is in focus large. An integrating meter shows zero when in focus.

·. Versuche haben ergeben, daß gute Einstellgenauigkeit besonders dann erreicht wird, wenn der abtastende Spalt vor dem photoelektrischen Element wesentlich, beispielsweise nur eine oder mehrere Größenordnungen, schmaler ist als die Breite der Dunkelfelder am Ort ihrer Abbildung.·. Tests have shown that setting accuracy is good is achieved especially when the scanning gap in front of the photoelectric element is substantially for example, only one or more orders of magnitude, is narrower than the width of the dark fields at the location their figure.

Die Erfindung sei an Hand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Sie ist aber nicht auf diese Beispiele beschränkt. Es zeigtThe invention is based on two exemplary embodiments shown schematically in the drawing explained in more detail. But it is not limited to these examples. It shows

Fig. ι die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zwischen Lichtquelle und Photozelle, Fig. Ι the schematic representation of an arrangement according to the invention between light source and photocell,

Fig. 2 die perspektivische Ansicht eines Teiles der Testmarkenkränze der rotierenden Testscheiben,2 shows the perspective view of part of the test mark rings of the rotating test disks,

Fig. 3 die Draufsicht von in die Zeichenebene abgerollten Randabschnitten der Testscheiben, .3 shows the top view of edge sections of the test disks rolled into the plane of the drawing,.

Fig. 4 die skizzierte Spaltblende, .Fig. 4 the sketched slit diaphragm.

Fig. 5 die schaubildliche Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Photostroms, .5 shows the graphical representation of the time course of the photocurrent,.

Fig. 6 die schaubildliche Darstellung des aus dem pulsierenden Gleichstrom nach Fig. 5 differenzierten Wechselstroms, . ■ ·6 shows the diagrammatic representation of the differentiated from the pulsating direct current according to FIG. 5 Alternating current,. ■ ·

Fig. 7 das schematische Schaltbild eines elektrischen Differenziergliedes,7 shows the schematic circuit diagram of an electrical differentiating element,

Fig. 8 die Draufsicht von in die Zeichenebene abgerollten Randabschnitten der gegeneinander ver^ setzten Testscheiben,Fig. 8 the plan view of unrolled in the plane of the edge of the mutually ver ^ set test discs,

Fig. 9 die schaubildliche Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Photostroms bei versetzten Testscheiben gemäß Fig. 8,9 shows the diagrammatic representation of the time course of the photocurrent with offset test panes according to Fig. 8,

Fig. 10 die schaubildliche Darstellung des aus dem pulsierenden Gleichstrom nach Fig. 9 differenzierten Wechselstroms.10 shows the diagrammatic representation of the differentiated from the pulsating direct current according to FIG Alternating current.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind zwei an ihren Umfangen gleichmäßig gezahnte Testscheiben 1 und 2 auf der Achse 3 eines (nicht gezeichneten) Synchronmotors in einem Abstand α voneinander derartig gegeneinander versetzt befestigt, daß, wie Fig. 2 deutlich erkennen läßt, die Zähne 1' der Testscheibe 1 symmetrisch zwischen den Zähnen 2' der Scheibe 2 stehen.In the embodiment according to FIG. 1, two test disks 1 and 2 with evenly toothed circumferences are attached to the axis 3 of a synchronous motor (not shown) offset from one another at a distance α such that, as FIG. 2 clearly shows, the teeth 1 'of the test disc 1 are symmetrical between the teeth 2' of the disc 2.

Die Testscheiben 1 und 2 können entweder aus lichtundurchlässigem Material, z. B. Metall, gefertigt und mit einem gleichmäßigen Kranz irgendwie geformter Zähne versehen sein oder aber aus durchsichtigem Werkstoff, wie Glas, Kunststoff u. ä., bestehen, auf dem in gewissen Abständen gleichmäßige Dunkelfelder aufgebracht sind. Zähne oder Zacken bzw. Dunkelfelder 1' und 2' der beiden Testscheiben erhalten zweckmäßig nahezu rechteckige Gestalt, wie dies in Fig. 2 skizziert ist. -The test disks 1 and 2 can either be off opaque material, e.g. B. Metal, manufactured and somehow shaped with a uniform rim Teeth or made of transparent material such as glass, plastic, etc., on which even dark fields are applied at certain intervals. Teeth or prongs or dark fields 1 'and 2' of the two test discs are expediently almost rectangular in shape, as outlined in FIG. -

Dreht sich die Motorachse 3 (Fig. 1), so rotieren die beiden Testscheiben 1 und 2 mit ihren Zacken 1' und 2' im Strahlengang 4 der Lichtquelle 5 mit dem Reflektor 6. Die Lichtquelle 5 wird punktförmig in der Kollimatorlinsenebene 7 abgebildet, die ihrerseits eine Abbildung der in der Mitte zwischen den Testscheiben 1 und 2 liegenden Gegenstandsebene 8 imIf the motor axis 3 rotates (Fig. 1), the two test disks 1 and 2 rotate with their prongs 1 ' and 2 'in the beam path 4 of the light source 5 with the reflector 6. The light source 5 is point-shaped in the collimator lens plane 7, which in turn is an image in the middle between the test slices 1 and 2 lying object level 8 in

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Unendlichen erzeugt. Im parallelen Strahlengang hinter dem Kollimator 7 befindet sich das zu prüfende Objektiv 9, welches bei optimaler Einstellung zur Ebene 10 in dieser die Gegenstandsebene 8 bzw. einen in ihr befindlichen Gegenstand scharf abbildet. Ein solcher Gegenstand kann beispielsweise eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) beliebige Einstellmarke sein. Zur visuellen Kontrolle des elektrisch arbeitenden Erfindungsgegenstandes ist nach Fig. 1 ein lichtdurchlässiger Umlenkspiegel 13 im Kollimatorstrahlengang vorgesehen, über welchen man die Bildschärfe der Einstellmarke z.B. durch ein Fernrohr 14 betrachten kann.
Die Ebene 10 wird im gezeichneten Ausführungsbeispiel durch eine Spaltblende nach Fig. 4 mit dem engen Spalt 11 dargestellt. Durch den Spalt 11 fällt das Licht auf ein lichtelektrisches Element 12, z. B.Infinite generated. In the parallel beam path behind the collimator 7 there is the objective 9 to be tested, which, when optimally adjusted to the plane 10, sharply images the object plane 8 or an object located in it. Such an object can, for example, be any desired setting mark (not shown in the drawing). For visual control of the electrically operating subject of the invention, a transparent deflecting mirror 13 is provided in the collimator beam path according to FIG.
The plane 10 is represented in the illustrated embodiment by a slit diaphragm according to FIG. 4 with the narrow gap 11. Through the gap 11, the light falls on a photoelectric element 12, for. B.

eine Photozelle.a photocell.

Da die optischen Systeme der Meßeinrichtung,Since the optical systems of the measuring device,

ao nämlich der Kollimator 7 und das Objektiv 9, bei optimaler Einstellung die Gegenstandsebene 8 zwischen den Testscheiben 1 und 2 scharf bei 10 abbilden, liegen die scharfen Bilder der Testzacken 1' und 2' um gleiche Beträge vor bzw. hinter der Spaltebene 10, werden also am Ort des Spaltes 11 mit gleicher Unscharfe abgebildet.ao namely the collimator 7 and the lens 9, with an optimal setting the object plane 8 between image the test disks 1 and 2 sharply at 10, the sharp images of the test points are 1 ' and 2 'by the same amount in front of or behind the gap plane 10, so are at the location of the gap 11 with same blurring shown.

Die rotierenden Testscheiben 1 und 2 bewirken eine intermittierende Beleuchtung des Spaltes 11, weil die Bilder ihrer Zacken 1' und 2' abwechselnd als Dunkelfelder in den Spalt 11 einlaufen, ihn abdecken und wieder freigeben. Infolgedessen gibt die hinter dem Spalt 11 befindliche lichtelektrische Zelle 12 einen pulsierenden Gleichstrom ab, dessen zeitlicher Verlauf etwa der in Fig. 5 dargestellten Trapezform entspricht, wobei paarweise aufeinanderfolgende Trapezflanken abwechselnd von Testzacken 1' und 2' (Fig. 2) herrühren.The rotating test disks 1 and 2 cause intermittent illumination of the gap 11 because the images of their points 1 'and 2' alternately run into the gap 11 as dark fields, covering it and release it again. As a result, the photoelectric cell 12 located behind the gap 11 is a pulsating direct current, the time course of which approximately corresponds to the trapezoidal shape shown in FIG corresponding to, where pairs of successive trapezoidal edges alternate from test points 1 'and 2' (Fig. 2).

Bei der Betrachtung des Photostromes sei zunächst auf folgendes hingewiesen: Werden die Testzackeri 1' oder 2' in der Blendenebene 10 scharf abgebildet, so sind die Umgrenzungslinien ihrer Bilder scharf ausgeprägt, der Helligkeitswechsel des durch den Blendenspalt ii auf die Photozelle 12 fallenden Lichtes vollzieht sich also in einem kurzen Zeitintervall; je kleiner dieses Zeitintervall ist, um so steiler ist der Wechsel des Photostromes, sowohl sein Ansteigen als auch sein Absinken. Werden hingegen die Testzacken 1' oder 2' in der Blendenebene 10 unscharf abgebildet, so sind die Umrisse ihrer Bilder mehr oder weniger verschwömmen, der Helligkeitswechsel des durch den Blendenspalt 11 auf die Photozelle 12 fallenden Lichtes vollzieht sich also in mehr oder weniger längeren Zeitintervallen; je länger aber dieses Zeitintervall ist, um so flacher verläuft der Wechsel des Photostromes.When considering the photocurrent, the following should first be noted: If the test zackers 1 ' or 2 'in focus in the diaphragm plane 10, so the boundary lines of your pictures are sharply defined, the change in brightness caused by the aperture ii of the light falling on the photocell 12 takes place in a short time interval; the smaller this time interval is, the steeper is the change in the photocurrent, both its rise and its Sinking. If, on the other hand, the test spikes 1 'or 2' are shown blurred in the diaphragm plane 10, then the outlines of their pictures more or less blur, the change in brightness of the Aperture gap 11 on the photocell 12 falling light thus takes place in more or less longer time intervals; but the longer this time interval is, the change in the photocurrent is the flatter.

Nach den von der Fig. 2 abgeleiteten Fig. 5 und 9 ist nun angenommen, daß die Testscheibenzacken 1' schärfer abgebildet werden als die Testscheibenzacken 2'. Demzufolge ändert sich der auf die Photozelle 12 fallende Lichtstrom an den Testkanteri b, c, /, g usf. rasch, an den Kanten d, e, h, i usf. langsamer.According to FIGS. 5 and 9, which are derived from FIG. 2, it is now assumed that the test disc prongs 1 'are imaged more sharply than the test disc prongs 2'. As a result, the luminous flux falling on the photocell 12 changes rapidly at the test edges b, c, /, g and so on , and more slowly at the edges d, e, h, i and so on.

' Da zwischen den Zacken der volle Lichtstrom durch die Blende fällt, jede Zacke (Dunkelfeld) aber das Licht vomBlendenspalt vollständig abhält; schwankt der Photostrom bei rotierenden Testscheiben 1 und 2 zwischen 0 und einem Höchstwert gemäß dem Linienzug in Fig. 5, wo statt der Stromwerte die Spannungswerte zwischen 0 und U_max aufgezeichnet sind. Because the full luminous flux falls through the aperture between the prongs, but each prong (dark field) completely blocks the light from the aperture; the photocurrent fluctuates between 0 and a maximum value with rotating test disks 1 and 2 according to the line in FIG. 5, where the voltage values between 0 and U _{max are} recorded instead of the current values.

Dieser Linienzug in Fig. 5 wäre schon zur Anzeige der Scharfeinstellung geeignet. Man macht ihn z. B. •auf dem Schirm eines Kathodenstrahloszillographen sichtbar und verstellt das Objektiv 9 so lange, bis sämtliche Spannungsanstiege c, e, g usf. und sämtliche Spannungsabfälle b, d, f, h usf. gleiche Neigungen haben, die Winkel U₁ und a₂ also gleich groß sind. Ist dies schließlich der Fall, so heißt das, daß die Testzacken 1' und 2' gleich unscharf abgebildet werden, die optimale Objektiveinstellung auf die Gegenstandsebene 8 (Fig. 1) mitten zwischen den beiden Testscheiben aber erfolgt ist.This line of lines in FIG. 5 would already be suitable for displaying the focus setting. One makes him z. B. • Visible on the screen of a cathode ray oscilloscope and adjusts the lens 9 until all voltage increases c, e, g etc. and all voltage drops b, d, f, h etc. have the same inclinations, the angles U ₁ and a ₂ so are of the same size. If this is finally the case, this means that the test points 1 'and 2' are imaged equally blurred, but the optimal lens setting on the object plane 8 (FIG. 1) has taken place in the middle between the two test panes.

Die Ablesegenauigkeit ist' nun aber besonders bei geringfügigen Steilheitsunterschieden verhältnismäßig gering. Dieser Mangel wird nach vorliegender Erfindung dadurch beseitigt, daß die in Fig. 5 dargestellten Stromimpulse elektrisch differenziert werden.The reading accuracy is now relative, especially in the case of slight differences in slope small amount. This deficiency is eliminated according to the present invention in that those shown in FIG Current pulses are differentiated electrically.

Schaltet man beispielsweise nach Fig. 7 an den Ausgang 15, 16 des lichtelektrischen Organs 12 ein aus Kapazität 17 und Widerstand 18 bestehendes Differenzierglied, so werden die Gleichstromanteile des Linienzuges nach Fig. 5 unterdrückt, und an den Klemmen 19 und 20 kann ein Wechselstrom abgenommen werden, dessen zeitlicher Spannungsverlauf in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Die Spannungen U₁ und U₂ entsprechen den Neigungswinkeln a_x und a₂ und sind positiv oder negativ, je nachdem, ob sie Spannungsanstiegen oder Spannungsabfällen des pulsierenden Gleichstroms nach Fig. 5 zugeordnet sind. Diese Spannungsspitzen sind auf einem Leuchtschirm gut vergleichbar. Werden sie durch Einregulierung des Objektivs 9 (Fig. 1) gleich hoch, so ist die optische Scharfeinstellung vollzogen.If, for example, according to FIG. 7, a differentiating element consisting of capacitance 17 and resistor 18 is connected to output 15, 16 of photoelectric organ 12, the direct current components of the line shown in FIG. 5 are suppressed, and an alternating current can be drawn from terminals 19 and 20 whose voltage curve over time is shown schematically in FIG. 6. The voltages U ₁ and U ₂ correspond to the angles of inclination a _x and a ₂ and are positive or negative, depending on whether they are associated with voltage increases or voltage drops of the pulsating direct current according to FIG. These voltage peaks can be easily compared on a fluorescent screen. If they become the same by adjusting the objective 9 (FIG. 1), the optical focusing is complete.

. Um den angezeigten Unterschied zwischen den Spannungen U₁ und U₂ vergrößert und damit noch genauer zu erhalten, können die Spannungsimpulse auf dem Bildschirm in bekannter Weise mit aus dem Bildschirm herausgeschobener Zeitlinie, also nur in ihren Spitzenbereichen dargestellt, werden.. In order to enlarge the displayed difference between the voltages U ₁ and U ₂ and thus obtain it even more precisely, the voltage pulses can be displayed on the screen in a known manner with the time line pushed out of the screen, i.e. only in their peak areas.

Der erwähnte Oszillograph kann auch ersetzt sein durch eine einen Gleichrichter, einen elektronischen Umschalter und ein integrierendes Anzeigeinstrument, z. B. ein Drehspulinstrument mit großer Dämpfung, enthaltende Schaltanordnung, in .der die negativen Impulse unterdrückt, die aufeinanderfolgenden positiven Impulse voneinander getrennt und gegeneinandergeschaltet werden, so daß das Instrument ihre Differenz anzeigt. Steht das Instrument auf Null, so ist das optische System auf größte Schärfe eingestellt.The mentioned oscilloscope can also be replaced by a rectifier, an electronic one Changeover switch and an integrating display instrument, e.g. B. a moving coil instrument with great damping, containing circuitry, in .der suppresses the negative pulses, the successive positive Pulses are separated from each other and switched against each other, so that the instrument is their Shows difference. If the instrument is at zero, the optical system is set to the greatest possible sharpness.

Der Differenzstrom kann hierbei auch in bekannter Weise zur motorischen Scharfeinstellung benutzt werden.The differential current can also be used in a known manner for motorized focusing will.

Die Arbeitsweise einer besonders vorteilhaften Ausiührungsform der Erfindung ist in den Fig. 8 bis 10 im Schema skizziert. Hierbei sind die Testscheiben 1 und 2 so weit gegeneinander versetzt, daß ihre Zacken (Dunkelfelder) 1' und 2' sich, wie in Fig. 8 dargestellt, überlappen. Dadurch ' entstehen praktisch neue Dunkelfelder, deren eine Seitenkanten von einemThe mode of operation of a particularly advantageous embodiment of the invention is shown in FIGS. 8 to 10 outlined in the scheme. Here, the test disks 1 and 2 are offset from one another so far that their prongs (Dark fields) 1 'and 2', as shown in FIG. 8, overlap. This creates practically new ones Dark fields, one of which has side edges from one

658/202658/202

V 7707 IX/42 hV 7707 IX / 42 h

Testzacken ι' und deren andere Seitenkanten von einem Testzacken 2' gebildet werden. Dadurch wird erreicht, daß die am Ausgang 15,16 der lichtelektrischen Zelle 12 auftretenden trapezförmigen Spannungen den in Fig. 9 gezeichneten Verlauf nehmen.Test points ι 'and their other side edges of a test spike 2 'can be formed. This ensures that the output 15, 16 of the photoelectric Cell 12 occurring trapezoidal voltages take the course shown in FIG. 9.

Die einzelnen Trapeze enthalten beide Steigungswinkel Ct₁ und a₂, welche, wie oben beschrieben, den j eweiligen optischen Einstellschärfen der Testscheiben 1 und 2 entsprechen. Durchlaufen diese Spannungen wiederum ein Differenzierglied gemäß Fig. 7, so werden Spannungsstöße ähnlich denen in Fig. 10 dargestellten erhalten. Gegenüber der vorher in Verbindung mit denFig. 5, 6 und 7 beschriebenen Anordnung wird erreicht, daß die Bildung der Spannungs- bzw. Stromdifferenzen ohne Umschaltvorrichtungen möglich ist. Optische Scharf einstellung liegt vor, wenn U₂ = — U₁ ist.The individual trapezoids contain both _{angles of inclination Ct 1} and a ₂ , which, as described above, correspond to the respective optical focus of the test disks 1 and 2. If these voltages pass through a differentiating element according to FIG. 7, voltage surges similar to those shown in FIG. 10 are obtained. Compared to the previously in connection with theFig. 5, 6 and 7, it is achieved that the formation of the voltage or current differences is possible without switching devices. Optical focusing is present when U ₂ = - U ₁ .

Claims

Claims ·. 20th

1. A method for the objective focusing of images designed by optical systems, in which the bright and dark fields of two raster-shaped test object images, one of which is close in front of the setting plane, the other one close behind, alternately through a slit diaphragm through a photoelectric organ in rapid succession are made accessible, characterized in that the steepness (O ₁ , a ₂ ) of the trapezoidal current pulses occurring in the output of the photoelectric organ serve as a measure of the focus and preferably the setting of the optical system (9) is changed until all are equal Steepness is reached.

2. The method according to claim 1, characterized in that the two test image sequences assigned to each of the two angles (α _1; α ₂ ) rising and falling trapezoidal current pulses of constant amplitude are electrically differentiated in such a way that an alternating current is generated, whose of the current trapezoidal angles ( (X ₁ , CL ₂ ) dependent amplitude difference is displayed, measured, compared or evaluated in any other known manner as a measure for the optical focus, whereby here, too, their equality indicates the achieved focus of the lens (9).

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that two identical circular Test disks are arranged such that

the one at a certain distance I - j in front of that

others at the same distance (-) behind the The object plane (8) rotates and the test images are generated using the test marks on both panes will.

4. Device for performing the method according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the photoelectric organ (12) has an electrical differentiator (Fig. 7) is connected downstream, which consists of capacitance (17) and resistor (18) in series.

5. Device according to claim 4, characterized in that at the output (19, 20) of the differentiating element an electrical - rectifier elements, an electronic switch and an integrating measuring instrument containing - measuring device is connected, which the descents (b, d, f .. .) The negative alternating current phases (- U ₁ , - U ₂ ) corresponding to the trapezoidal current pulses are suppressed, two successive positive current phases ( U ₁ , U ₂ ) are connected against one another and their differential current is displayed.

6. The method according to claim 1, characterized in that the differentiated measuring pulses (U ₁ , U ₂ ) are fed to such an electrically biased rectifier arrangement that the lower parts of the pulses that are not of interest are suppressed and the amplitude differences are increased relative to one another.

7. Device for performing the method according to claims 1, 2 and 3, characterized characterized in that the two rotating test disks (1, 2) are offset radially from one another in this way are that their dark fields (1 /, 2 ') overlap, so that two consecutive, the one or the other test disc associated dark fields with respect to the optical axis form a single new dark field.

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the slit diaphragm (ii) is much narrower than the width of the dark fields of the test objects at the location of their image (Cleavage plane).

1 sheet of drawings