NL8902975A

NL8902975A - METHOD AND APPARATUS FOR EXAMINING OPTICAL SYSTEMS

Info

Publication number: NL8902975A
Application number: NL8902975A
Authority: NL
Original assignee: Zeiss Carl Fa
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1990-07-02
Also published as: JPH02218935A; DE3842144A1

Description

Werkwijze en inrichting voor het onderzoeken van optische stelsels.Method and apparatus for examining optical systems.

De uitvinding betreft werkwijzen voor het onderzoeken van optische stelsels, waarbij een tweedimensionaal testpatroon wordt belicht en via een, het te onderzoeken optische stelsel bevattende stralengang op een fotogevoelige detector van een beeldopneeminrichting wordt afgebeeld en de door deze detector opgewekte signalen worden toegevoerd aan een beeldverwerkingsinrichting voor verdere verwerking, met het kenmerk, dat een tweedimensionaal beeld van het testpatroon door een oppervlaktede-tector zonder bewegende elementen wordt opgenomen en de uit dit beeld verkregen signalen als een datablok worden toegevoerd aan een beeld-verwerkingsinstallatie voor het verwerken met behulp van een voorafgekozen testprogramma, alsmede betreft de uitvinding inrichtingen voor het uitvoeren van de werkwijzen.The invention relates to methods for examining optical systems, wherein a two-dimensional test pattern is exposed and is imaged via a beam path containing the optical system to be examined on a photosensitive detector of an image pick-up device and the signals generated by this detector are applied to an image processing device for further processing, characterized in that a two-dimensional image of the test pattern is recorded by a surface detector without moving elements and the signals obtained from this image are supplied as a data block to an image processing installation for processing using a preselected test program the invention also relates to devices for carrying out the methods.

Het optische onderzoek van optische lichamen en stelsels geschiedt door verschillende methoden om vast te stellen in hoeverre de basisgrootheden van de optische afbeelding voldoen aan de vereiste specificaties, in het bijzonder ook wat betreft het gebruiksvermogen. Voor het uitvoeren van het onderzoek zijn daarbij verschillende inrichtingen bekend. Onder de benaming optische stelsels moeten zowel afzonderlijke elementen als ook samengestelde stelsels voor het beïnvloeden van een optische stralengang worden verstaan.The optical examination of optical bodies and systems is accomplished by various methods to determine the extent to which the basic quantities of the optical image meet the required specifications, in particular also in terms of power of use. Various devices are known for carrying out the investigation. The term optical systems is understood to include both individual elements and composite systems for influencing an optical beam path.

Uit SMPTE-Journal, van februari 1981, deel 90. blz. 103-106 is "A Television and Film Lens-Testing System" bekend met een Pinholë-Object-generator, een analyse-eenheid en een elektronische eenheid, die de meting van de modulaire transferfunctie MTF (Modular Transfer Function), van het brandpunt, het strooilicht, de parallax en de spectrale transmissie de relatieve veldbelichting en de transversale chromatische aberratie toelaat.From SMPTE-Journal, February 1981, volume 90. pp. 103-106, "A Television and Film Lens-Testing System" is known with a Pinholë-Object generator, an analysis unit and an electronic unit, which measures the modular transfer function MTF (Modular Transfer Function), of the focal point, the scattered light, the parallax and the spectral transmission allows the relative field illumination and the transverse chromatic aberration.

Bij dit teststelsel moet met behulp van een mechanische onderbreker de lichtstroom met een bepaalde frequentie worden onderbroken, om aldus de invloeden van vreemdlicht te minimaliseren. Tot deze groep van teststelsels behoren ook het in Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. (USA), deel 399. blz. 403-410 beschreven "The computerized evaluation of a high performance aerial reconainance lens by a new automated lens testing system". Hierbij wordt het licht van een lichtbron na het doorlopen van een pinhole-target door twee spiegels op een te testen lens afgebeeld. In het brandpunt van de te testen lens bevindt zich een scanner met een snijkant en een puntdetector voor beeldopname.In this test system, the luminous flux must be interrupted with a certain frequency by means of a mechanical interrupter, in order to minimize the influence of extraneous light. Also included in Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Spooky. (USA), vol. 399. pp. 403-410 describes "The computerized evaluation of a high performance aerial reconainance lens by a new automated lens testing system". The light from a light source after passing through a pinhole target is imaged by two mirrors on a lens to be tested. In the focal point of the lens under test is a scanner with a cutting edge and a point detector for image recording.

De teststelsels behoren tot de groep van stelsels voor een beeld- kwaliteitonderzoek met mechanisch ondersteunde beeldaftastelementen. Hierbij fotometreren mechanisch bewogen spleten, snijkanten of roosters met daarna opgestelde meetpuntopnemende stralingsdetector een geprojecteerd testbeeld. Met behulp van elektronische respectievelijk optische fourieranalyse en een passende normeermethode (DIN 58 185, deel 3· in het bijzonder 3·2-3·7)» die echter alsnog een extra meetonzekerheid (ca. 2% volgens de genoemde DIN) opwekt, kan de MTF (ook als OTF of PTF aangeduid) worden bepaald. Beeldschalen en ontwerpmaat alsmede valslicht en vertekening worden in afzonderlijke meetinrichtingen bepaald. Deze teststelsels benodigen aanzienlijke, tegenwoordig niet meer acceptabele onderzoekkosten en tijd, bovendien zijn zij door de mechanische aftasten draaibewegingsinrichting behept met aanzienlijke meetonzekerheden.The test systems belong to the group of image quality examination systems with mechanically assisted image sensing elements. Mechanically moved crevices, cutting edges or grids photometry with a measuring point recording radiation detector that is then set up to project a test image. With the help of electronic or optical fourier analysis and an appropriate standardization method (DIN 58 185, part 3 · in particular 3 · 2-3 · 7) »which still generates an additional measurement uncertainty (approx. 2% according to the aforementioned DIN). the MTF (also referred to as OTF or PTF) are determined. Image scales and design dimensions as well as false light and distortion are determined in separate measuring devices. These test systems require considerable, nowadays no longer acceptable, research costs and time, moreover, they are subject to considerable measurement uncertainties due to the rotary mechanical device scanning.

Bovendien zijn shearing interferometers bekend voor MTF-meting. Deze stellen per instelling (shearhoek) slechts een meetwaarde van de ingestelde plaatsfrequentie vast en zijn derhalve ongeschikt voor poly-chromatische belichting, die voor beeldkwaliteitmeettoestellen nodig is.In addition, shearing interferometers are known for MTF measurement. These only determine a measured value of the set spot frequency per setting (shear angle) and are therefore unsuitable for poly-chromatic exposure, which is required for image quality measuring devices.

Alle puntmetende inrichtingen vereisen voor een volledige opname een langere tijd, waarin door trillingen, die van buiten op de inrichting inwerken, een vervalsing van de meetresultaten kan optreden.All point-measuring devices require a longer time for a complete recording, during which falsification of the measurement results can occur due to vibrations acting on the device from the outside.

Bovendien zijn er teststelsels bekend, die draaibare dioderegels toepassen. Met deze meetwaardeopnemers kan men een foto-elektrische spleetaftasting in sagitale of tangentiale richting uitvoeren. Als voorbeeld kan hier het Amerikaans octrooischrift 43 29 049 worden genoemd. Door de noodzakelijke mechanische draaiing ontstaan extra trillingen, die in het bijzonder bij de meting van beeldschalen tot een hoge meetonzekerheid leiden.In addition, test systems are known which employ rotatable diode rules. With these measuring transducers one can perform a photoelectric slit scan in sagital or tangential direction. As an example, US patent 43 29 049 can be mentioned here. The necessary mechanical rotation creates additional vibrations, which lead to high measurement uncertainty, especially when measuring image scales.

Het doel van de uitvinding is een inrichting te verschaffen voor een aanpasbaar objectief beeldkwaliteitonderzoek, die de in de huidige visueel en mechanisch ondersteunde meetinrichting gelegen onzekerheden uitschakelt en objectieve, snelle meetresultaten levert.The object of the invention is to provide an apparatus for an adaptive objective image quality examination, which eliminates the uncertainties present in the present visually and mechanically assisted measuring device and provides objective, fast measuring results.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door de maatregelen in het kenmerk van de eerste conclusie, en wel aldus, dat een tweedimensionaal beeld van het testpatroon door een oppervlaktendetector zonder bewegende elementen wordt opgenomen en de uit dit beeld verkregen signalen als een datablok worden toegevoerd aan een beeldverwerkings-installatie voor verwerking voor een voorafgekozen verwerkingsprogramma.This object is achieved according to the invention by the features of the first claim, such that a two-dimensional image of the test pattern is recorded by a surface detector without moving elements and the signals obtained from this image are applied as a data block to an image processing installation for a pre-selected processing program.

Het speciale voordeel van de inrichting volgens de uitvinding bestaat daarin, dat door de zeer kortstondige opname (1/25 sec.) alle voor het onderzoek benodigde meetwaarden wat betreft een meetonzekerheid door vibraties kan worden vermeden. Dit leidt tot nauwkeuriger, meer objectieve meetresultaten. Een verder aanzienlijk voordeel bestaat in het onderdrukken van invloeden van vreemd licht. Dit vreemde licht vormt nu alleen nog een additief, gemakkelijk af te trekken deel, dat voor alle meetwaarden even groot is.The special advantage of the device according to the invention consists in that, due to the very short recording (1/25 sec.), All measured values required for the examination in terms of a measurement uncertainty due to vibrations can be avoided. This leads to more accurate, more objective measurement results. A further considerable advantage consists in suppressing the influence of foreign light. This strange light now only forms an additive, easy to peel off part, which is the same size for all measured values.

De detector kan uit meerdere regeldetectoren bestaan, die in meerdere afzonderlijke stralengangen (opgewekt door bijvoorbeeld een straaldeler) onderling verplaatst zijn aangebracht. Van voordeel is het echter het tweedimensionale meetbeeld met een oppervlaktestelsel van meerdere diodedetectoren op te nemen.The detector can consist of several control detectors, which are arranged mutually displaced in several separate beam paths (generated by, for example, a beam divider). However, it is advantageous to record the two-dimensional measurement image with a surface system of several diode detectors.

De hoogste onderzoeknauwkeurigheid wordt in elk geval verkregen, als de oppervlaktedetector een film is en het ontwikkelde negatief met een beeldanalyseerstelsel wat betreft transmissiecontrast wordt geanalyseerd. Hierbij is het van voordeel als een driedimensionaal MTF wordt verkregen, om ook een decentrering of astigmatisme vast te stellen.In any case, the highest examination accuracy is obtained if the surface detector is a film and the developed negative is analyzed with an image analyzer system in terms of transmission contrast. It is advantageous here if a three-dimensional MTF is obtained, to also determine a decentralization or astigmatism.

De invloed van vreemd licht kan worden geminimaliseerd, als in de belichtingsinrichting een flitslichtbron het bij de meting benodigde licht levert. Als er tussen twee meetwaardeopnamen een beeldopname bij uitgeschakelde flitslichtbron plaatsvindt, kan deze opname voor de elektronische eliminering van de invloed van het vreemde licht worden gebruikt.The influence of extraneous light can be minimized if a flash light source in the exposure device supplies the light required for the measurement. If there is an image recording between two measured value recordings when the flash light source is switched off, this recording can be used for the electronic elimination of the influence of the external light.

Om een visuele controlemogelijkheid te verkrijgen is het van voordeel, als in de waarneemstralengang een straaldeler aanwezig is. Deze straaldeler buigt een deel van de stralingsintensiteit af naar een oculair, waardoor ter plaatse een waarneming door een waarnemer kan plaatsvinden. Op dit oculair kan echter ook via een adapter een camera worden bevestigd, om het door de optische proefstuk afgeheelde beeld van het testpatroon fotografisch vast te leggen.In order to obtain a visual control option, it is advantageous if a beam splitter is present in the observation beam path. This beam splitter deflects part of the radiation intensity into an eyepiece, so that an observation by an observer can take place on site. However, a camera can also be attached to this eyepiece via an adapter to photographically capture the image of the test pattern enclosed by the optical sample.

De van de, een tweedimensionaal beeld opnemende diodedetector afkomstige videosignalen bereiken na hun digitalisering een geheugen van de beeldverwerkingsinstallatie. Als geheugen is hiervoor in het bijzonder een beeldgeheugen geschikt, dat snelle gehele beeldverwerkings-operaties mogelijk maakt.The video signals coming from the diode detector recording a two-dimensional image reach a memory of the image processing installation after their digitization. An image memory is particularly suitable as memory for this purpose, which permits rapid entire image processing operations.

Om een optisch onderzoek onder verschillende belichtingshoeken α mogelijk te maken is de belichtingsinrichting zwaaibaar bevestigd. Opdat de beeldopneeminrichting ook bij verschillende belichtingshoeken α het testbeeld scherp op de diodedetector kan afbeelden, is dit loodrecht op de optische as van de belichtingsinrichting bij de belichtingshoek α = 0 gericht en op een x-y-tafel aangebracht. Door deze maatregelen is het met de beeldopneeminrichting mogelijk het onder verschillende hoeken α van het optische te onderzoeken stelsel komende beeld van het testpatroon scherp op de oppervlaktedetector af te beelden. Tegelijkertijd kan door de parallelle stralengang voor het te onderzoeken optische stelsel de invloed van de belichtingsinrichting op de beeldscherpte worden geëlimineerd.In order to allow an optical examination under different lighting angles α, the exposure device is mounted pivotally. In order that the image pick-up device can also display the test image sharply on the diode detector at different exposure angles α, it is oriented perpendicular to the optical axis of the exposure device at the exposure angle α = 0 and arranged on an x-y table. As a result of these measures, the image pick-up device makes it possible to sharply image the image of the test pattern at different angles α of the optical system to be examined on the surface detector. At the same time, the influence of the exposure device on the image sharpness can be eliminated by the parallel beam path for the optical system to be examined.

Voor verschillende optische te onderzoeken stelsels zijn er speciale testpatronen. Een wisselinrichting voor testpatronen maakt hier een snelle aanpassing mogelijk. Als men de verschillende testpatronen onder verschillende spectrale omstandigheden wil afbeelden, kan dit geschieden door het inzwaaien van verschillende kleurenfilters met een inzwaaiinrichting voor kleurenfilters.There are special test patterns for different optical systems to be examined. A change device for test cartridges allows quick adjustment here. If one wants to image the different test patterns under different spectral conditions, this can be done by waving different color filters with a waving device for color filters.

Een automatisch transport van het te onderzoeken optische stelsel in de en uit de onderzoekpositie kan met voordeel door een bewegelijke transportslede geschieden, die loodrecht op de optische as van de beleg-gingsinrichting in de uitgangspositie kan bewegen.An automatic transport of the optical system to be examined in and out of the examination position can advantageously be effected by a movable transport carriage which can move perpendicular to the optical axis of the investing device in the starting position.

De uitvinding wordt in het hiernavolgende als voorbeeld aan de hand van twee tekeningen nader toegelicht, waarbij verdere belangrijke kenmerken alsmede voor een beter begrip van de uitvinding dienende toelichtingen en uitvoeringsmogelijkheden van de uitvindingsgedachte worden beschreven.The invention is explained in more detail below by way of example with reference to two drawings, in which further important features as well as explanations and embodiments of the inventive concept serving for a better understanding of the invention are described.

Daarbij tonen figuur 1 een gedeeltelijk doorsnedeaanzicht van een objectief-beproevingss tand; figuur 2 een zijaanzicht van figuur 1 met beeldverwerkingsinstal- latie.In addition, Figure 1 shows a partial cross-sectional view of an objective testing tooth; Figure 2 is a side view of Figure 1 with image processing equipment.

De schematische weergave van de objectief-beproevingsstand in figuur 1 en 2 bevat in hoofdzaak vier delen - een belichtingsinrichting (1) - een bevestigingsinrichting (2) - een beeldopneeminrichting (4) en - een beeldverwerkingsinstallatie (5).The schematic representation of the objective test position in Figures 1 and 2 mainly comprises four parts - an exposure device (1) - a mounting device (2) - an image pick-up device (4) and - an image processing installation (5).

De belichtingsinrichting (1) heeft een thermische lichtbron of een flitslichtbron (6). Het hierdoor uitgestraalde licht wordt door een belichtingsoptiek (7) op een voor het onderzoek geschikt, doorschijnend tweedimensionaal testpatroon (8) gericht. De van het testpatroon (8) uitgaande stralen worden met een aan het einde van de belichtingsinrichting (1) aanwezige uittreelens (9) (in een parallelle stralengang) naar oneindig afgebeeld. Om de belichtingsinrichting (1) aan te kunnen passen aan verschillende eisen wat betreft het toegepaste testpatroon (8) en de chromatische spectraal verdeling, zijn op de belichtingsin-richting (1) twee wisselinrichtingen aanwezig. De eerste wisselin-richting dient voor het inzwaaien van verschillende kleurenfilters (24a, b) in de belichtingsstralengang, de tweede voor het inzwaaien van verschillende testpatronen (8a, b). Beide wisselinrichtingen werken onafhankelijk van elkaar en zijn wat betreft de algemeen bekende stand van de techniek opgebouwd. De wisselinrichtingen voor de kleurenfilters (24a, b) en het testpatroon (8a, b) zijn samen met de flitslichtbron (6) met de beeldbewakingsinstallatie (5) verbonden. De beeldverwerkings-installatie (5) laat een interactieve werking van de bedienende persoon toe respectievelijk automatiseert de belichtingsinrichting na het plaatsen van een testpatroon voor het instellen van de verschillende belichtingsparameters. Daartoe behoren naast de keuze van de kleurenfilters (24) en de testpatronen (8) het inschakelen van de flitsbe-lichtingsbron (6) en het richten van de belichtingsinrichting (1) ten opzichte van het objectief (3) als te onderzoeken optisch stelsel. Voor het uitvoeren van dit richten is de belichtingsinrichting (1) zwaaibaar gelegerd, zodat de belichtingshoek α van de belichtingsstralengang op het objectief (3) tussen twee metingen op verzoek van de beeldver-werkingsinstallatie (5) kan worden veranderd. Het draaipunt (25) van de belichtingsinrichting (1) ligt daarbij zo dicht mogelijk bij het eerste hoofdvlak van de intreelens (26) van de te onderzoeken optische stelsels, die hier als objectief (3) zijn weergegeven. Omdat de belichtingsinrichting (1) het objectief (3) met een parallelle stralengang belicht, is de positie van het draaipunt (26) voor het uitvoeren van het onderzoek niet zeer kritisch. Dit behoeft slechts zodanig te worden geplaatst, dat een volledige belichting van het objectief (3) bij elke instelbare belichtingshoek α is gewaarborgd. In de figuur 1 is de stralengang voor een punt op het testpatroon (8) aangegeven.The exposure device (1) has a thermal light source or a flash light source (6). The light emitted by this is directed by an illumination optic (7) to a transparent two-dimensional test pattern (8) suitable for the examination. The rays emanating from the test pattern (8) are imaged to an infinity with an exit lens (9) present at the end of the exposure device (1) (in a parallel beam path). In order to adapt the exposure device (1) to different requirements in terms of the test pattern (8) and the chromatic spectral distribution applied, two exposure devices are provided on the exposure device (1). The first switch device is used for blowing in different color filters (24a, b) in the illumination beam path, the second for blowing in different test patterns (8a, b). Both exchange devices operate independently of each other and are constructed with regard to the generally known state of the art. The switching devices for the color filters (24a, b) and the test pattern (8a, b) are connected together with the flash light source (6) to the image monitoring system (5). The image processing installation (5) allows an interactive operation of the operator or automates the exposure device after placing a test pattern for setting the different exposure parameters. In addition to the selection of the color filters (24) and the test patterns (8), this includes switching on the flash illumination source (6) and aiming the exposure device (1) with respect to the objective (3) as the optical system to be examined. To perform this aiming, the exposure device (1) is pivotally mounted so that the exposure angle α of the illumination beam path on the objective (3) can be changed between two measurements at the request of the image processing installation (5). The pivot point (25) of the exposure device (1) is as close as possible to the first major plane of the entrance lens (26) of the optical systems to be examined, which are shown here as objective (3). Since the exposure device (1) illuminates the objective (3) with a parallel beam path, the position of the pivot (26) for carrying out the examination is not very critical. This need only be positioned so that full illumination of the objective (3) is ensured at any adjustable illumination angle α. Figure 1 shows the beam path for a point on the test pattern (8).

Voor de belichtingsinrichting (1) is de transportband (15) voor het objectief (3) aangebracht. Elk te onderzoeken objectief (3) wordt door een bevestigingsinrichting (2) vastgehouden. De transportband (15) is in het gebied van de onderzoekinrichting exact loodrecht op de optische as (27) van de belichtingsinrichting (1) bij de belichtingshoek α = 0 gericht. De optische as van het objectief (3) komt in de be-proevingspositie exact overeen met de optische as (27) van de belichtingsinrichting (1) bij de belichtingshoek α = 0. De bevestigingsinrichting (2) bezit een draaiinrichting volgens de stand van de techniek, om het naderhand richten van het objectief (3) in de proefpositie mogelijk te maken. Het richten in de proefpositie heeft het voordeel, dat geen vervalsing van het onderzoekresultaat door het foutief richten van het objectief (3) kan plaatsvinden. Het richten wordt daarbij door de beeldverwerkingsinstallatie (5) gestuurd.The conveyor (15) for the objective (3) is arranged in front of the exposure device (1). Each objective (3) to be examined is held by a mounting device (2). In the region of the examination device, the conveyor belt (15) is oriented exactly perpendicular to the optical axis (27) of the exposure device (1) at the exposure angle α = 0. In the test position, the optical axis of the objective (3) corresponds exactly to the optical axis (27) of the exposure device (1) at the exposure angle α = 0. The mounting device (2) has a rotating device according to the position of the technique, to enable subsequent aiming of the objective (3) in the test position. The aim in the test position has the advantage that no falsification of the examination result can take place due to incorrect aiming of the objective (3). Pointing is controlled by the image processing system (5).

De uit het objectief (3) tredende stralenbundel wordt door een microscoopobjectief (10) van de beeldopneeminrichting (4) opgenomen. Het microscoopobjectief (10) beeldt dan de stralenbundel af op een CCD-oppervlaktestelsel (11). Voor het oppervlaktestelsel (11) bevindt zich een straaldeler (12) die een deel van de stralingsintensiteit naar een oculair (13) afbuigt. Dit oculair (13) maakt een visuele controle mogelijk van het testpatroon en dient in het bijzonder voor de visuele instelling. Bovendien is aan het oculair (13) een bevestigingsmogelijk-heid voor een camera (hier niet getekend) voor de documentatie van het testbeeld op een fotografische laag aanwezig. De beeldopneeminrichting (4) is op een x-y-tafel (14) bevestigd. Deze x-y-tafel (14) is exact gericht ten opzichte van de optische as (27) van de belichtingsin-richting (1). De bewegingsmogelijkheden van de x-y-tafel (14) zijn noodzakelijk om het testpatroon (8) bij elke positie van de be-lichtingsinrichting (1) scherp op het CCD-oppervlaktestelsel (11) af te beelden. Overeenkomstig de verschillende belichtingshoeken et volgt door de x-y-tafel (14) loodrecht op de optische as (27) van het objectief (3) een verplaatsing /\ y van de beeldopneeminrichting (4). De bewegingen van de x-y-tafel (14) worden door de beeldverwerkingsinstallatie (5) overeenkomstig de voor de beeldopname optimale voorwaarden uitgevoerd.The beam of light emerging from the objective (3) is received by a microscope objective (10) of the image pick-up device (4). The microscope objective (10) then maps the beam onto a CCD surface system (11). In front of the surface system (11) there is a beam splitter (12) that deflects part of the radiation intensity towards an eyepiece (13). This eyepiece (13) allows visual inspection of the test pattern and is particularly useful for visual adjustment. In addition, the eyepiece (13) has a mounting option for a camera (not shown here) for the documentation of the test image on a photographic layer. The image pickup device (4) is mounted on an x-y table (14). This x-y table (14) is oriented exactly with respect to the optical axis (27) of the exposure device (1). The movement capabilities of the x-y table (14) are necessary to image the test pattern (8) sharply on the CCD surface system (11) at each position of the illuminator (1). According to the different illumination angles, the x-y table (14) perpendicular to the optical axis (27) of the objective (3) causes a displacement / γ of the image pick-up device (4). The movements of the x-y table (14) are carried out by the image processing installation (5) in accordance with the optimum conditions for the image recording.

De door het CCD-oppervlaktestelsel (11) volgens een op bekende wijze verkregen automatische focussering opgewekte videosignalen bereiken via een omzetter (16) de D/A-omzetter (17) van de beeldverwerkingsinstallatie (5). De gedigitaliseerde signalen worden dan in een beeldge-heugen (8) tussentijds opgeborgen en bij het opvragen door het onderzoekprogramma in het werkgeheugen (19) voor de verwerking overgedragen. Het onderzoekprogramma regelt de instelling aan de onderzoekstand (flitslichtbron (6), kleurenfilter (24a, b), testpatroon (8a, b), be-lichtingshoek a, transportband (15), draaiinrichting van de be-vestigingsinrichting (2), x-y-tafel (4) en beeldopname door het CCD-oppervlaktestelsel (11), levert met behulp van een verwerkingsprogramma de fouten van het objectief (3) en zorgt voor een documentatie van de verkregen data, die via de aangesloten periferieapparatuur (drukker (21), videoprinter (22) en monitor (23)) worden geleverd.The video signals generated by the CCD surface system (11) according to a known manner of automatic focusing reach the D / A converter (17) of the image processing installation (5) via a converter (16). The digitized signals are then temporarily stored in an image memory (8) and transferred to the processing memory (19) for processing by the examination program when requested. The examination program controls the setting at the examination position (flash light source (6), color filter (24a, b), test pattern (8a, b), illumination angle a, conveyor belt (15), rotating device of the fastening device (2), xy- table (4) and image recording by the CCD surface system (11), using a processing program, delivers the errors of the lens (3) and provides documentation of the data obtained, which is sent via the connected peripheral equipment (printer (21), video printer (22) and monitor (23)) are supplied.

Bovendien synchroniseert het onderzoekprogramma alle voor het sturen van de proefwerkwijze noodzakelijke instellingen, in het bijzonder ook de flitsbelichting met de beeldopname.In addition, the research program synchronizes all the settings necessary for controlling the test method, in particular also the flash exposure with the image recording.

Bij de beeldopname volgt tegelijkertijd een correctie van de lineairiteitsfout van het CCD-oppervlaktestelsel (11). Voor de onderdrukking van witte ruis kunnen meerdere videobeelden in het beeldge-heugen (18) worden opgeteld. De verwerking van het beeld van het testpatroon in het beeldgeheugen (18) strekt zich in het bijzonder uit tot de chromatische aberraties, de beeldschaalposities en de MTF.The image recording simultaneously follows a correction of the linearity error of the CCD surface system (11). Multiple video images can be added to the image memory (18) to suppress white noise. The processing of the image of the test pattern in the image memory (18) particularly extends to the chromatic aberrations, the image scale positions and the MTF.

Bij objectieven met hoge kwaliteit wordt pas met de bepaling van de driedimensionale MTF een zekere kwaliteituitspraak verkregen, waarbij de verwerking van het contrast in meerdere richtingen (bijvoorbeeld met behulp van radiale roosters onder 0, + 30, + 60, + 90) moet plaatsvinden. Daarbij markeren de radiale maxima bijvoorbeeld de richting van de decentralisering en van het astigmatisme. Beslist noodzakelijk is de bepaling van de driedimensionale MTF bij alle objectieven van hoge kwaliteit, waarbij ten gevolge van glasinhomogeniteiten temperatuur-fouten niet meer rotatiesymmetrisch zijn.With high-quality lenses, a certain quality statement is only obtained with the determination of the three-dimensional MTF, whereby the processing of the contrast must take place in several directions (for example, using radial grids below 0, + 30, + 60, + 90). The radial maxima, for example, mark the direction of decentralization and astigmatism. It is essential to determine the three-dimensional MTF for all high-quality lenses, where temperature errors are no longer rotationally symmetrical due to glass inhomogeneities.

De omkeerbaarheid van de stralengang wordt bij een gewijzigde beproevingsinrichting gebruikt, waarbij het testpatroon in het beeldvlak is gelegen en overeenkomstig wordt belicht. De oppervlaktedetector bevindt zich daarbij in het objectvlak.The reversibility of the beam path is used in a modified test device, the test pattern being located in the image plane and exposed accordingly. The surface detector is located in the object plane.

De tweedimensionale beeldopname van het afgebeelde testpatroon kan zoals in het voorbeeld beschreven, door een CCD-oppervlaktestelsel plaatsvinden. Meer praktisch zou echter ook de toepassing zijn van twee afzonderlijke fotogevoelige regeldetectoren, die in twee afzonderlijke stralengangen achter een straaldeler in ten opzichte van elkaar gekruiste posities zijn aangebracht. De oppervlaktedetector kan echter ook door een lichtgevoelige film worden gerealiseerd, die in de positie van het CCD-oppervlaktestelsel de informatie van het onderzoek als blok registreert. Na de belichting van de film wordt deze ontwikkeld en het datablok op de film toegevoerd aan een beeldverwerkingsinstallatie voor de verwerking voor een vooraf gekozen verwerkingsprogramma. Het daarbij gemeten transmissiecontrast maakt een veel nauwkeuriger onderzoek van optische stelsels mogelijk, omdat de registratiedichtheid op een film tegenwoordig nog zeer veel hoger is dan bij alle andere bekende opper-vlaktedetectoren. Derhalve is de toepassing van een film, in het bijzonder bij het onderzoek van objectieve van hoge kwaliteit bijzonder van voordeel.The two-dimensional image recording of the imaged test pattern can be performed by a CCD surface system as described in the example. More practical, however, would also be the use of two separate photosensitive control detectors, which are arranged in two separate beam paths behind a beam splitter in mutually crossed positions. However, the surface detector can also be realized by a photosensitive film, which in the position of the CCD surface system registers the information from the examination as a block. After the exposure of the film, it is developed and the data block on the film is supplied to an image processing installation for processing for a preselected processing program. The transmission contrast measured thereby permits a much more accurate examination of optical systems, because the recording density on a film is still very much higher today than with all other known surface detectors. Therefore, the use of a film, especially in the examination of high quality objective lenses, is particularly advantageous.

Claims

A method for examining optical systems, wherein a two-dimensional test pattern is exposed and is imaged via a beam path containing the optical system to be examined on a photosensitive detector of an image pick-up device, and the signals generated by this detector are applied for processing to a image processing installation, characterized in that a two-dimensional image of the test pattern is recorded by a surface detector (11) without moving elements and that signals obtained from this image are supplied as a data block to an image processing installation (5) for processing for a preselected processing program.

Method according to claim 1, characterized in that a light-sensitive film is placed in the image plane of the system (3) to be examined, it is briefly exposed with a corresponding shutter for the lamp (6) and the developed negative with an image analysis system in terms of transmission contrast is analyzed.

Method according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the image processing installation (5) additionally controls all necessary test parameter settings at a test stand, in particular through an exposure device (6) and the devices of the test stand (2, 15) as well as optionally supplied by a color filter (24b) and test cartridge changing device (8b).

Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a three-dimensional MTF is provided by multi-directional contrast processing.

Apparatus for examining optical systems according to the method according to any one of claims 1 to 4, consisting of an exposure device, a mounting device, an image pick-up device and an image processing installation, characterized in that the photosensitive detector (11) is converted into a simultaneous two-dimensional image recording is capable.

Device according to claim 5, characterized in that the photosensitive detector (11) is constructed as a surface system of several diode detectors.

Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that a flash light source is present in the exposure device (6).

Device according to any one of claims 5 "7. Characterized in that a beam part (12) or folding mirror in the image pick-up device (4) deflects part of the radiation intensity towards an eyepiece (13).

Device according to any one of claims 5-8, characterized in that an image processing installation (5) contains an image memory (18) which is connected to the image pick-up device (4).

Device according to any one of claims 5-9 and for performing the method according to claim 2, characterized in that the exposure device (6) is pivotable, the image pick-up device (4) perpendicular to the optical axis of the exposure device (6) in the home position and the image pickup device (4) is mounted on an xy table (14).

Device according to any one of claims 5-10, characterized in that a test cartridge changing device (8b) is arranged on the exposure device (6).

Device according to one of claims 5 "H., Characterized in that a color filter changing device (24b) is arranged on the exposure device (6).

Device according to any one of claims 5 "12, characterized in that the optical systems (3) are mounted on a movable transport carriage (2, 15) between the exposure (6) and the image pick-up device (4), so that measurement signals at multiple image heights can be processed.