DE1103050B

DE1103050B - Vorrichtung zum Scharfeinstellen optischer Systeme

Info

Publication number: DE1103050B
Application number: DEL30204A
Authority: DE
Inventors: Fromund Hock
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1958-04-16
Filing date: 1958-04-16
Publication date: 1961-03-23

Description

Vorrichtung zum Scharfeinstellen optischer Systeme Es sind Vorrichtungen zur Festlegung der besten Einstellung von abbildenden optischen Systemen bekanntgeworden. Hierbei wird durch die Abbildung einer Testmarke auf ein Negativ derselben das abbildende Lichtbündel völlig abgeschirmt, wenn die Abbildung scharf ist. Das bei unscharfer Einstellung nicht abgeschirmte Licht wird mittels einer fotoelektrischen Vorrichtung beobachtet und danach die Scharfeinstellung von Hand bewirkt.
Es ist ferner bekannt, durch ein Gitter das Bild in Streifen zu zerlegen, deren Kontrast am größten ist, wenn das Gitter in der Schärfenebene steht. Wird das Gitter in Schwingungen versetzt, so kann in einer Fotozelle Wechselstrom erzeugt und damit der Kontrast gemessen werden, dessen Maximalwert zur selbsttätigen Scharfeinstellung benutzt wird.
Eine andere bekannte Einstellvorrichtung besteht darin, daß zwei rasterförmige Testbilder vor und hinter der Einstellebene angeordnet sind, die abwechselnd durch eine Spaltblende einem lichtelektrischen Organ zugänglich gemacht werden. Die Fotoströme können zur automatischen Scharfeinstellung benützt werden.
Nach der Erfindung wird die empfindlichere Einstellung auf gleiche Helligkeit benutzt und ebenfalls selbsttätige Einstellung erreicht.
Es ist bekannt, daß eine Foucaultsche Schneide das Licht gleichmäßig abschirmt, wenn sie genau im Brennpunkt eines idealen Objektivs steht Wird sie vor oder hinter dem Brennpunkt in den Strahlengang eingeschoben, so werden bekanntlich die beiden Hälften des Strahlenbündels verschieden stark abgeschattet. Man kann daher nach der Erfindung durch Verschieben der Schneide längs der optischen Achse an der gleichmäßigen Abschattung die genaue Stelle des Brennpunktes erkennen. Falls das Objektiv nicht ideal ist, so findet man die Stelle engster Einschnürung. Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß eine Foucaultsche Schneide längs der optischen Achse des Objektivs beweglich ist, daß das Lichtbündel symmetrisch zur Schneide in zwei von der Schneidenstellung beeinflußte Teil strahlenbündel zerlegt ist und daß die Teilstrahlenbündel einem fotoelektrischen Empfänger zugeführt sind, dessen Signale zum Einstellen der Schärfenebene des Objektivs relativ zur Schneide dienen.
Die Schneide kann in Schwingungen quer zur optischen Achse versetzt sein, so daß die Teilstrahlen moduliert werden und in zwei Fotozellen Wechselströme erzeugen, deren Differenz oder Quotient gegenüber der Schneidenschwingung einen Phasenunterschied aufweist, der ein Minimum wird, wenn die Schneide an der Stelle engster Strahleneinschnürung steht. Die Differenz oder der Quotient der Fotoströme kann einem Verstärker zugeführt werden und eine automatische Einstellung des Objektivs herbei- führen. Die Richtung der Abweichung von der besten Einstellung ist durch die Phasenbeziehung der Fotoströme zu der Schneidenschwingung bestimmt.
Die schwingende Schneide kann auch durch einen aus zwei senkrecht zueinander polarisierenden Hälften bestehenden Polarisator zusammen mit einem rotierenden Polarisator ersetzt werden. Man kann ferner, anstatt die Schneide in Schwingungen zu versetzen, eine rotierende halbkreisförmige Blende im Strahlengang anordnen.
Die Anordnung ist sinngemäß auch für die automatische Einstellung von Abbildungen mit Auflicht zu verwenden.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen des Geräts nach der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung mit schwingender Schneide, Fig. 2 eine Vorrichtung mit Polarisatoren Fig. 3 eine Vorrichtung mit fester Schneide, Fig. 4 eine Vorrichtung für Auflichtabbildung.
In Fig. list das zu untersuchende Objektiv mit 1 bezeichnet. Das Licht der Lampe 2 wird durch eine Kollektorlinse 3, den Spalt 4 und ein Kollimatorobjektiv 5 als paralleles Bündel dem Objektiv 1 zugeführt.
In der Nähe des Brennpunktes des Objektivs ist die Foucaultsche Schneide 6 angeordnet ; deren Kante parallel zum Spalt liegt. Durch eine von der Netzspannung betriebene elektromagnetische Vorrichtung 7 wird die Schneide in Schwingungen quer zur optischen Achse des Objektivs versetzt. Das vom Objektiv kommende Strahlenbündel wird durch den Winkelspiegel 8, dessen Kante die optische Achse schneidet, in zwei Teilstrahlen zerlegt und den beiden Fotozellen 9, 9' zugeführt. Diese erhalten infolge der Schneidenschwingungen Wechsellicht. Die so erzeugten Wechselströme werden durch den Verstärker 10 verstärkt und betreiben den Servomotor 11, der durch die Vorrichtung 12 zum Einstellen des Obigkti : lts 1 retativ zur Schneide6 dient.
In der Zeichnung ist der Deutlichkeit halber di relative Einstellung dadurch veranschaulicht, daß die Schneide in zwei Stellungen relativ zum Objekt gestrichelt gezeichnet ist In der Stellung 6' deckt die Schneide beim Schwingen von unten nach oben zunächst den unteren Teilstrahl und damit die obere Fotozelle 9' ab, in der Stellung 6" wird zuerst die Fotozelle 9 abgedeckt. Die erzeugten Fotoströme haben Phasendifferenzen entgegengesetzten Vorzeichens. Wenn die Schneide genau im Brennpunkt schwingt, werden beide Fotozellen gleichzeitig abgedeckt, die Phasendifferenz ist dann Null und der Servomotorll 11 stillgesetzt, während er in den. anderen Fällen entgegengesetzte Drehrichtung erhält.
Nach Fig. 2 ist die Foucaultsche Schneide ersetzt durch einen Polarisator, der ebenfalls längs. der optischen Achse relativ zum System meßbar verschieblich ist und aus zwei senkrecht zueinander polarisierenden Teilen 21, 22 besteht. Die Trennkante der Teile schneidet die optische Achse. Die Schwingungen der Schneide zur Erzeugung des Wechselliehtes sind ersetzt durch die Rotation eines Polarisators 23. Ferner zeigt Fig. 2, daß die Trennung der beiden Strahlenbündel und ihre Zuführung zu den Fotozellen 9 und 9' auch durch Halblinsen 24, 25 erfolgen kann.
In Fig. 3 ist eine Abänderung des Geräts dargestellt, bei der die Foucaultsche Schneide 6 nicht in Schwingungen versetzt wird. Das Wechsellicht wird dadurch erzeugt, daß eine halbkreisförmige Blende31, deren Durchmesser die optische Achse schneidet, in Rotation versetzt ist. Hier ist nur eine Fotozelle vorgesehen. Die Phase ihrer Wechselspannung bezüglich der Blende gibt die Richtung, in der das Objektiv verschoben werden muß.
In Fig. 4 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der das auf der wiederum längs der optischen Achse relativ zum optischen System verschieblichen Foucaultschen Schneide zu vereinigende Licht durch eine Auflichteinrichtung dem Objektiv und über dasselbe dem Objekt zugeführt wird. Nilit 41 ist ein Objekt bezeichnet, das durch das Objektiv 42 zu der Bildebene43 konjugiert werden soll. Das Objekt möge mindestens teilweise spiegeln. Mit 44 ist ein Strahlenteiler bezeichnet, der das von der Lampe 45 über den Kollektor 46 und einen Spalt 47 kommende Licht dem Objektiv zuführt, so daß auf dem Objekt 41 im Punkte 48 ein Spalthild entsteht Dieses wird durch das Objektiv auf die Schneide 49 abgebildet, hinter der zwei Fotozellen 50, 50' stehen, die, wie in Fig. 1 dargestellt, über einen Verstärker auf eine Verstelleinrichtung des Objektivs einwirken. Dadurch wird das Objektiv automatisch so eingestellt, daß das Spaltbild auf dem Objekt scharf abgebildet ist und zugleich das Objekt zu der Bildebene 43 genau konjugiert ist.

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Vorrichtung zum Scharfeinstellen optischer Systeme, dadurch gekennzeichnet, daß das ein optisches System durchsetzende Lichtbündel durch ein Mittel (8, 24-25, 31) in zwei Teile zerlegt ist, derart, daß die Trennebene der Teile die optische Achse enthält und daß eine längs der optischen Achse relativ zum System meßbar verschiebliche Foucaultsche Schneide angeordnet ist, mit welcher diejenige Stelle aufgesucht werden kann, in der die Schneide die Helligkeit der beiden Teile in gleichem Verhältnis beeinflußt, was fotoelektrisch in bekannter Weise bestimmt werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide in Schwingungen quer zur optischen Achse des Systems versetzt ist und als an sich bekannter Modulator des Lichtes Fotozellen dient, mit denen die Helligkeit der beiden Teile des Lichtbündels in an sich bekannter Weise verglichen wird, wobei die Differenz oder der Quotient der Fotoströme gegenüber der Schneidenschwingung einen Phasenunterschied aufweist, der ein Minimum wird, wenn die Schneide an der Stelle engster Strahleneinschnfirung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz oder der Quotient der Fotoströme einem Verstärker zugeführt ist und daß die Phase des Verstärkerausgangs gegenüber der Phase der Schneidenschwingung zur Einstellung des optischen Systems relativ zur Schneide dient.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht schwingender Schneide und Beleuchtung des Objektivs durch einen mäßig breiten Spalt das Wechsel licht erzeugt ist durch eine die Obj ektivöffnung teilweise bedeckende, periodisch bewegte Blende, und daß es einer Fotozelle zugeführt ist, deren Signale durch ihre Amplitude die Lage und durch ihre Phase bezüglich der Blendenbewegung die Richtung der Abweichung der Schneide vom Bildort angeben.
5. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß längs der optischen Achse des Systems relativ zu diesem ein Polarisator verstellbar ist, der aus zwei senkrecht zueinander polarisierenden Teilen besteht, deren Trennlinie die optische Achse schneidet, und daß das die Teile durchsetzende Licht durch einen rotierenden Polarisator in Wechsellicht umgeformt wird, welches zwei Fotozellen zugeführt ist, deren Fotoströme zur Einstellung des geteilten Polarisators in die Schärfenebene dienen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein mindestens teilweise reflektierendes Objekt mittels einer Auflichteinrichtung durch das Objektiv ein Spaltbild entworfen ist, das durch das Objektiv auf die Foucaultsche Schneide abgebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 709 954, 742 220, 961 767, 927 239; USA.-Patentschrift Nr. 2 782 683; Naturwissenschaftl. Rundschau 9 (1956), Heft 2, So 68/692