DE1133573B - Arrangement for the quality check of photographic lenses - Google Patents

Description

Anordnung zur Qualitätsprüfung von fotografischen Objektiven Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Qualitätsprüfung von fotografischen Objektiven mittels Autokollimation und lichtelektrischer Einrichtungen, bei der ein als Strichplatte ausgebildetes Testobjekt durch ein Mikroobjektiv in die Bildebene des Prüflings abgebildet wird, der Prüfling dieses ein Testmuster darstellende Bild ins Unendliche abbildet, das Testmuster von dort durch eine aus Würfelecken zusammengesetzte Autokollimationsplatte auf sich selbst und durch das Mikroobjektiv auf das Testobjekt abgebildet wird, wobei das auf die durchlässigen Streifen des Testobjekts treffende reflektierte Licht mittels eines im Strahlengang angeordneten halbdurchlässigen Spiegels auf eine Fotozelle geworfen wird.Arrangement for the quality inspection of photographic lenses The invention relates to an arrangement for checking the quality of photographic lenses by means of autocollimation and photoelectric devices, in which one is used as a reticle formed test object through a micro-objective into the image plane of the test object is mapped, the test object this image representing a test pattern to infinity maps the test pattern from there through an autocollimation plate composed of cube corners is imaged onto itself and onto the test object through the micro-objective, that being reflected upon the transmissive strips of the test object Light by means of a semitransparent mirror arranged in the beam path a photocell is thrown.

Anordnungen der genannten Art sind an sich bekannt, und zwar wird hierbei als Testobjekt ein Schwarz-Weiß-Gitter verwendet. Infolge dieses Schwarz-Weiß-Gitters kann nur eine Fotozelle Anwendung finden, so daß die Meßgenauigkeit nicht sehr groß ist. Es sind weiterhin Vorrichtungen bekannt, bei denen die Autokollimation im konvergenten Strahlengang stattfindet. Dies hat jedoch den Nachteil, daß für jeden Punkt des zu prüfenden Bildfeldes der Autokoflimationsspiegel eigens justiert werden muß. Außerdem wirkt sich jeder Justierfehler eines Spiegels so aus, als wäre ein Objektivfehler vorhanden. Daher eignen sich diese Anordnungen nicht für die Serienprüfung von Objektiven, bei denen ja nicht nur beispielsweise achsennahe Punkte des Bildfeldes, sondern beliebige Punkte auf Abbildungsfehler geprüft werden sollen, ohne daß Justierfehler der Prüfapparatur auf die Fehlermessung einen Einfluß haben. Arrangements of the type mentioned are known per se, namely will a black-and-white grid is used as the test object. As a result of this black and white grid only one photocell can be used, so that the measurement accuracy is not very high is. There are also devices known in which the autocollimation in the convergent Beam path takes place. However, this has the disadvantage that for each point of the the image field to be checked, the auto-conditioning mirror must be specially adjusted. In addition, any misalignment of a mirror has the same effect as if it were a lens error available. Therefore, these arrangements are not suitable for series testing of lenses, where not only, for example, points of the image field close to the axis, but any points should be checked for imaging errors without adjustment errors the test equipment have an influence on the error measurement.

Es ist ferner ein optisches Prüf- und Meßgerät zur Bestimmung der Leistung von Objektiven bekannt, bei dem eine auf fotografischem Wege mit Hilfe eines Autokollimators hergestellte komplementäre (negative) Abbildung eines Testes in die Beobachtungsebene des Autokollimators eingeschaltet ist, wobei der Autokollimator mit diesem eingesetzten Testnegativ als komplementäre Blende verwendet wird, und nach Einschaltung des Prüfobjektivs in den parallelen Strahlengang und nach der Zurdeckungbringung des entstehenden positiven Bildes des Testes mit dem komplementären Testnegativ die durch Fehler des zu prüfenden Objektivs verursachte unvollständige gegenseitige Abdeckung, also der restliche Lichtdurchlaß, als erfaßbares Maß für die Abbildungsfehler des Prüflings dient. Auch hierbei wird ein Schwarz-Weiß-Gitter und nur eine Fotozelle verwendet, so daß die Meßgenauigkeit der Anordnung beschränkt ist. It is also an optical testing and measuring device for determining the Performance of lenses known in which one is using photographic means Complementary (negative) image of a test produced by an autocollimator is switched to the observation level of the autocollimator, the autocollimator with this test negative inserted is used as a complementary aperture, and after switching on the test objective in the parallel beam path and after To cover the resulting positive image of the test with the complementary one Test negative the incomplete one caused by defects in the lens to be tested mutual coverage, i.e. the remaining light transmission, as a measurable measure for the imaging errors of the test object are used. Again, a black and white grid is used and only one photocell is used, so that the measurement accuracy of the arrangement is limited is.

Die Erfindung bezweckt, eine von diesen Mängeln freie Anordnung zu schaffen, bei der es möglich ist, die Fehler der zu prüfenden Stücke mit vorgegebenen Toleranzen zu vergleichen. Hierbei kann das Objektiv nach zwei Größen untersucht werden: nach Rotationssymmetrie der Abbildungsqualität und nach der Brillanz der Abbildung, um auf den Korrektionszustand schließen zu können. Prinzipiell wäre es natürlich klarer, den Korrektionszustand allein zu messen. Dies erfordert jedoch die Erfassung von lntensitätsverteilungen, also von Kurvenformen, während sich die Brillanz mit integrierten Intensitäten, also Zahlenwerten messen läßt. The aim of the invention is to provide an arrangement free from these deficiencies create where it is possible to match the defects of the pieces to be tested with given Compare tolerances. Here, the lens can be examined for two sizes be: according to the rotational symmetry of the image quality and according to the brilliance of the Figure in order to be able to infer the correction status. In principle it would be Of course, it is clearer to measure the state of correction alone. However, this requires the acquisition of intensity distributions, i.e. of curve shapes, while the Brilliance with integrated intensities, so numerical values can be measured.

Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässigen Streifen des Testobjekts spiegelnde Flächen bilden, die den auf sie treffenden Teil des von der Autokollimationsplatte reflektierten Lichtes über optische Mittel auf eine zweite Fotozelle werfen, und das Verhältnis der von dieser Fotozelle gemessenen Lichtmenge J2 zu der von der ersten Fotozelle gemessenen, dem auf die durchlässigen Streifen des Testobjekts fallenden Teil des reflektierten Lichtes entsprechenden Lichtmenge Ji ein Maß für die Größe des Abbildungsfehlers des zu prüfenden Objektivs bildet. The arrangement according to the invention is characterized in that the opaque strips of the test object form reflective surfaces which the part of the light reflected by the autocollimation plate that hits it Throw at a second photocell via optical means, and the ratio of amount of light J2 measured by this photocell to that measured by the first photocell, the part of the reflected that falls on the transparent strips of the test object The corresponding amount of light Ji is a measure of the magnitude of the aberration of the lens to be tested.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform dient als Lichtquelle eine geeignet beleuchtete Lochblende, welche durch ein zwischen dem halbdurchlässigen Umlenkspiegel S1 und der Lochblende angeordnetes Zusatzsystem einerseits auf die Bohrung eines 450-Spiegels vor dem Mikroobjektiv und andererseits mit dem von der Rückseite der spiegelnden Testbalken reflektierten Licht auf einen vor der Fotozelle F1 liegenden Schirm abgebildet wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, mehrere solcher Anordnungen zu einem Gerät zusammenzubauen. In a particularly expedient embodiment, the light source is used a suitably illuminated pinhole, which through a between the semi-transparent Deflection mirror S1 and the pinhole arranged additional system on the one hand on the drilling a 450 mirror in front of the micro lens and on the other hand with the light reflected from the back of the specular test bars on you in front of the photocell F1. As particularly beneficial it has proven to be possible to assemble several such arrangements into one device.

Der eigentliche Meßvorgang besteht somit im Vergleich der über zwei Bereiche des vom Objektiv erzeugten Testbildes integrierten Intensitäten. Testform und Testgröße können hierbei so gewählt werden, daß Güteschwankungen der Herstellung einen im Vergleich zur Meßgenauigkeit großen Ausschlag haben. Im Hinblick auf die Schnelligkeit der Messung ist es wünschenswert, mehrere Stellen des Bildfeldes des zu prüfenden Objektivs gleichzeitig zu erfassen. Eine Anderung der Meßwerte bei Drehung des Objektivs um seine optische Achse gibt Auskunft über die Zentrierung und die Lage der Optik zur Drehachse. Zudem entfällt bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Schwierigkeit, Meßeinrichtungen in zwei durch den Prüfling einander zugeordneten Ebenen aufeinander zu justieren. Ferner muß nur die Auflage des Objektivs präzise sein, nicht dagegen seine Einstellung parallel zur Bildebene. The actual measuring process thus consists in the comparison of the two Areas of the test image generated by the lens integrated intensities. Test form and test size can be chosen so that quality fluctuations in production have a large deflection compared to the measurement accuracy. In terms of For the speed of measurement, it is desirable to have several points of the image field of the to be measured lens to be tested at the same time. A change in the measured values at Rotation of the lens around its optical axis provides information about the centering and the position of the optics in relation to the axis of rotation. In addition, there is no need for the arrangement according to the invention the difficulty of measuring devices in two assigned to one another by the test object Adjust levels to each other. Furthermore, only the support of the lens needs to be precise but not his attitude parallel to the plane of the picture.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 2 die Intensitätsverteilung des reflektierten Bildes des Testobjektes, Fig. 3 eine schematische Teildarstellung der Anordnung mit mehreren Meßvorrichtungen. The invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment illustrated. 1 shows a schematic representation of the invention Arrangement, Fig. 2 the intensity distribution of the reflected image of the test object, 3 shows a schematic partial representation of the arrangement with several measuring devices.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zur Qualitätsprüfung fotografischer Objektive wird die Lichtquelle L mit der Beleuchtungslinse B auf das Diaphragma D abgebildet. Die Punktblende dieses Diaphragma wird mit dem Kollimator C durch den halbdurchlässigen SpiegelS,, das als Strichplatte mit rechteckiger Intensitätsverteilung ausgebildete Testobjekt T und das Loch im SpiegelS2 in das Mikroobjektiv M abgebildet. Die lichtundurchlässigen Streifen des Testobjekts T sind als spiegelnde Flächen ausgebildet. Das Mikroobjektiv M bildet das Testobjekt T in die Bildebene des zu prüfenden Objektivs P als Rechtecksverteilung T' ab, und das zu prüfende Objektiv P bildet das Bild T' ins Unendliche ab. In the arrangement shown in Fig. 1 for quality inspection of photographic Objective is the light source L with the illumination lens B on the diaphragm D pictured. The point diaphragm of this diaphragm is passed through with the collimator C. the semitransparent mirror S ,, that as a reticle with rectangular intensity distribution formed test object T and the hole in the mirror S2 in the micro-objective M imaged. The opaque strips of the test object T are as reflective surfaces educated. The micro-objective M forms the test object T in the image plane of the objective P under test as a rectangular distribution T ', and the objective to be tested P maps the image T 'to infinity.

Durch das Autokollimationsprisma A, z. B. einer Würfelecke, wird der Strahlengang in sich selbst zurückgeworfen. In der Regel ist ein zusammengesetztes Prisma zu verwenden, um die Strahlenversetzung klein zu halten. Das Bild des Testobjekts T' wird also wieder in die Bildebene des Objektivs P abgebildet als Bild T" und durch das Mikroobjektiv M auf das Testobjekt T als Bild T"'. Durch die Abbildungsfehler des Objektivs P fällt nach der Reflexion an der Autokollimationsplatte A ein Teil der Intensität, nämlich die Lichtmenge J2, auf die spiegelnden Streifen des Testobjekts T, während der andere Teil, nämlich die LichtmengeJt, auf die Zwischenräume fällt (vgl.Fig.2). Die Lichtmenge J1 geht durch die durchlässigen Streifen des Testobjekts T hindurch und wird durch den halbdurchlässigen Spiegel St, durch die Blende D1 und die Linsen, auf die Fotozelles; geworfen und kann dort mittels bekannter elektrischer Meßeinrichtungen gemessen werden. Die Blende Dt dient dazu, das direkt von der Lichtquelle L kommende, an den spiegelnden Streifen des Testobjekts T zurückgeworfene Licht von der Fotozelles fernzuhalten.By the autocollimation prism A, z. B. a cube corner, the Beam path reflected back in itself. Usually is a compound Use prism to keep the beam displacement small. The image of the test object T 'is thus imaged again in the image plane of the objective P as image T ″ and through the micro-objective M onto the test object T as an image T "'. Through the imaging errors of the objective P falls after the reflection on the autocollimation plate A. the intensity, namely the amount of light J2, on the reflective strips of the test object T, while the other part, namely the amount of light Jt, falls on the interstices (see Fig. 2). The amount of light J1 passes through the transparent strips of the test object T through and is through the semi-transparent mirror St, through the diaphragm D1 and the lenses, on the photocells; thrown and can there by means of known electrical Measuring devices are measured. The aperture Dt is used to direct the light source L coming, to the reflective stripes of the Test object T reflected light from keep away from the photo cells.

Die Lichtmenge 2, die auf die spiegelnden Streifen des Testobjekts T trifft, wird von dort auf den Spiegel S2 zurückgeworfen und gelangt von dort auf die Sammellinse B2 und die Fotozelle F2. The amount of light 2 that hits the specular strips of the test object T hits, is thrown back from there onto the mirror S2 and comes up from there the converging lens B2 and the photocell F2.

Wäre das zu prüfende Objektiv P völlig fehlerfrei, so müßte die Lichtmenge J2 gleich Null sein. Durch die verschiedenen Abbildungsfehler des Objektivs P wird jedoch die Rechtecksverteilung des Testes T beispielsweise derart verzerrt, daß das entstehende Testbild T"' eine etwa sinusförmige Verteilung aufweist, so daß die LichtmengeJ2 nicht mehr gleich Null ist (Fig. 2). Von dem Verhältnis der beiden gemessenen Lichtmengen J1 und J2 kann man dann auf die Größe der Abbildungsfehler des zu prüfenden Objektivs P schließen. If the objective P to be tested were completely free of defects, the amount of light would have to be J2 must be zero. Due to the various aberrations of the lens P. however, the rectangular distribution of the test T is distorted, for example, in such a way that the resulting test image T "'has an approximately sinusoidal distribution, so that the amount of light J2 is no longer zero (Fig. 2). About the relationship between the two measured amounts of light J1 and J2 can then be related to the size of the aberrations of the objective P to be tested.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung hat nun noch den Nachteil, daß jeweils in einem Augenblick nur ein einziger Punkt des Bildfeldes des Objektivs P geprüft werden kann, während es wünschenswert wäre, gleichzeitig verschiedene Zonen des Objektivs P zu prüfen. Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, daß die erfindungsgemäße Anordnung nach zwei zueinander senkrechten Richtungen zwei- bis dreimal vorgesehen wird, so daß das Objektiv P beispielsweise im Mittelpunkt, an zwei Punkten einer mittleren Zone und an zwei Punkten einer Randzone gleichzeitig geprüft werden kann (vgl. The arrangement shown in Fig. 1 now has the disadvantage that only a single point in the field of view of the lens at a time P can be checked, while it would be desirable to have several at the same time Zones of the lens P to be checked. This disadvantage can be avoided by that the arrangement according to the invention in two mutually perpendicular directions two- is provided up to three times, so that the objective P, for example, in the center, at two points in a central zone and at two points in a peripheral zone at the same time can be checked (cf.

Fig. 3). Dabei gehört das Mikroobjektiv M1 zur Meßvorrichtung für den Objektivmittelpunkt, das Mikroobjektiv M2 zur Meßvorrichtung für einen Punkt einer mittleren Zone und das Mikroobjektiv M3 zur Meßvorrichtung für einen Punkt der Randzone.Fig. 3). The micro objective M1 belongs to the measuring device for the lens center point, the micro lens M2 to the measuring device for a point a central zone and the micro-objective M3 to the measuring device for a point the edge zone.

Senkrecht zu den drei Meßvorrichtungen mit den Mikro objektiven M1, M2, M3 sind über dem ObjektivM1, parallel zu dessen optischer Achse, in nicht dargestellter Weise noch zwei weitere Meßvorrichtungen gleicher Bauart angeordnet, von denen die eine zur Messung eines weiteren Punktes der mittleren Zone und die zweite zur Messung eines weiteren Punktes der Randzone dient. Dabei liegen die Streifen des Testes einmal tangential, einmal sagittal im Bildfeld. Andern sich beim Drehen des zu prüfenden Objektivs P um seine optische Achse die Verhältnisse der Lichtmengen J1 und J2 an einer der Meßvorrichtungen für die verschiedenen Punkte des Bildfeldes, so liegt ein Schlagfehler vor; sind sie in derselben Zone für tangentiale und sagittale Strichlage verschieden, so liegt Astigmatismus vor.Perpendicular to the three measuring devices with the micro objectives M1, M2, M3 are above the objective M1, parallel to its optical axis, not shown in FIG Way arranged two more measuring devices of the same type, of which the one for measuring another point in the middle zone and the second for measuring Another point of the edge zone is used. The strips of the test are located here once tangential, once sagittal in the image field. Change when you turn the test Lens P around its optical axis the ratios of the light quantities J1 and J2 one of the measuring devices for the various points of the image field, so lies a slap mistake; they are in the same zone for tangential and sagittal stroke position different, then there is astigmatism.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Qualitätsprüfung fotografischer Objektive mittels Autokollimation und lichtelektrischer Einrichtungen, bei der ein als Strichplatte ausgebildetes Testobjekt durch ein Mikroobjektiv in die Bildebene des Prüflings abgebildet wird, der Prüfling dieses ein Testmuster darstellende Bild ins Unendliche abbildet, das Testmuster von dort durch eine aus Würfelecken zusammengesetzte Autokollimationsplatte oder eine einzelne Würfelecke entsprechender Größe auf sich selbst und durch das Mikroobjektiv auf das Testobjekt abgebildet wird, wobei das auf die durchlässigen Streifen des Testobjekts treffende reflektierte Licht mittels eines im Strahlengang angeordneten halbdurchlässigen Spiegels auf eine Fotozelle geworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässigen Streifen des Testobjekts (T) spiegelnde Flächen bilden, die den auf sie treffenden Teil des von der Autokollimationsplatte (A) reflektierten Lichtes über optische Mittel (S2, B2) auf eine zweite Fotozelle (F2) werfen, und das Verhältnis der von dieser Fotozelle (F2) gemessenen Lichtmenge (JO) zu der von der ersten Fotozelle (F) gemessenen, dem auf die durchlässigen Streifen des Testobjekts (T) fallenden Teil des reflektierten Lichtes entsprechenden Lichtmenge (J) ein Maß für die Größe des Abbildungsfehlers des zu prüfenden Objektivs (P) bildet. PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for quality inspection of photographic Lenses by means of autocollimation and photoelectric devices in which a Test object designed as a reticle through a micro-objective into the image plane of the test piece is imaged, the test piece this image representing a test pattern maps the test pattern to infinity from there through one composed of cube corners Autocollimation plate or a single cube corner of appropriate size on itself is imaged onto the test object itself and through the micro-objective, with the reflected light striking the transparent strips of the test object by means of a semitransparent mirror arranged in the beam path one Photocell is thrown, characterized in that the opaque strips of the test object (T) form reflective surfaces that form the part of the light reflected by the autocollimation plate (A) via optical means (S2, B2) throw on a second photocell (F2) and the ratio of that photocell (F2) measured amount of light (JO) to that measured by the first photocell (F), the part of the reflected that falls on the transparent strips of the test object (T) The corresponding amount of light (J) is a measure of the magnitude of the aberration of the lens to be tested (P). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine geeignet beleuchtete Lochblende (D) dient, welche durch ein zwischen dem halbdurchlässigen Umlenkspiegel (S,) und der Lochblende (D) angeordnetes Zusatzsystem (C) einerseits auf die Bohrung eines 450-Spiegels (S,) vor dem Mikroobjektiv (M) und andererseits mit dem von der Rückseite der spiegelnden Testbalken (T) reflektierten Licht auf einen vor der Fotozelle (F) liegenden Schirm (Dr) abgebildet wird. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the light source a suitably illuminated pinhole (D) is used, which through one between the semi-permeable Deflection mirror (S,) and the perforated diaphragm (D) arranged additional system (C) on the one hand onto the bore of a 450 mirror (S,) in front of the micro objective (M) and on the other with the light reflected from the back of the specular test bars (T) a screen (Dr) lying in front of the photocell (F) is displayed. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher Anordnungen zu einem Gerät zusammengebaut sind. 3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that several such arrangements are assembled into one device. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 742 220; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 001 020; französische Patentschrift Nr. 1 056 644; britische Patentschrift Nr. 644711. Documents considered: German Patent No. 742 220; German Auslegeschrift No. 1 001 020; French patent specification No. 1 056 644; British Patent No. 644711.