DE102022107686A1

DE102022107686A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems

Info

Publication number: DE102022107686A1
Application number: DE102022107686.5A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Stauss; Patrik Erichsen; Daniel Winters; Lasse Schroedter; Aiko Ruprecht
Original assignee: Trioptics GmbH
Current assignee: Trioptics GmbH
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-10-05
Also published as: TW202340691A; WO2023186801A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems (102) vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Erfassens eines optischen Wellenfrontprofils (107) in einer Messebene hinter einer Austrittspupille des optischen Systems (102), einen Schritt des Ermittelns eines optischen Teilwellenfrontprofils für jede Subapertur einer Mehrzahl von Subaperturen der Messebene unter Verwendung des Wellenfrontprofils (107), einen Schritt des Bestimmens einer optischen Teilabbildungsqualität für jede der Subaperturen unter Verwendung der ermittelten optischen Teilwellenfrontprofile umfasst.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Für Anwendungen und Systeme im Bereich der Augmented Reality (AR) und der Virtual Reality (VR) ist die Abbildungsqualität innerhalb einer Eye-Box, das bedeutet in einem Bewegungsbereich eines Auges, ein wichtiger Qualitätsparameter. Die Eye-Box kann als ein dreidimensionales Volumen verstanden werden, in welchem sich der Drehpunkt des Auges befinden muss, damit es in der Lage ist, eine dargestellte Abbildung ausschließlich durch Augenbewegungen oder Rotation vollständig wahrzunehmen.
Die US 10 277 893 B1 beschreibt ein Kamerasystem, das hinter ein zu prüfendes VR-Headset angeordnet wird. Dabei wird eine Messaufgabe durch ein mechanisches Verfahren einer Messvorrichtung gelöst, wie beispielsweise einer Kamera, welche hinter der Austrittspupille des Prüflings angeordnet ist. Mithilfe des Kamerasystems werden die Augenbewegungen eines Nutzers mechanisch nachgestellt.
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Der hier vorgestellte Ansatz stellt eine einfache und zeiteffiziente Möglichkeit vor, um eine Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems zu bestimmen, ohne beispielsweise einen Scanvorgang oder ein mechanisches Raster zu nutzen. Stattdessen kann vorteilhafterweise aus einer einzigen Messung eine Mehrzahl von Messparametern erhalten werden, wodurch auch beispielsweise eine geringe Fehleranfälligkeit erreicht werden kann.
Es wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Erfassens eines optischen Wellenfrontprofils in einer Messebene hinter einer Austrittspupille des optischen Systems, einen Schritt der Aufteilung bzw. Segmentierung der Messebene in eine Mehrzahl von Subaperturen, einen Schritt des Ermittelns eines optischen Teilwellenfrontprofils für jede Subapertur einer Mehrzahl von Subaperturen der Messebene unter Verwendung des Wellenfrontprofils, einen Schritt des Bestimmens einer optischen Teilabbildungsqualität für jede der Subaperturen unter Verwendung der ermittelten optischen Teilwellenfrontprofile umfasst, wodurch eine Aussage über die Verteilung der Abbildungsqualität über die gesamte Messebene hinweg getroffen werden kann.
Das zu prüfende optische System kann beispielsweise als eine Datenbrille, als eine Optik einer Datenbrille, oder als ein Brillenglas realisiert sein, die in Verbindung mit einem AR/VR-Gerät realisiert werden kann oder können, das üblicherweise nah am menschlichen Auge getragen wird. Durch das Verfahren kann vorteilhafterweise die Abbildungsqualität des zu prüfenden optischen Systems innerhalb einer Eye-Box gemessen und überprüft werden. Beispielsweise können entsprechende Messergebnisse verwendet werden, um das optische System zu überprüfen oder zu verbessern. Das optische Wellenfrontprofil kann ein Profil der optischen Wellenfront in der Messebene oder ein Abbild optischer Wellen auf der Messebene repräsentieren. Die optischen Wellen können sich dabei ausgehend von der Austrittspulle des optischen Systems in Richtung der Messebene ausbreiten. Dass Wellenfrontprofil kann von einer Struktur des zu prüfenden optischen Systems abhängig sein, die beispielsweise einen Strahlengang von dem zu prüfenden optischen System beeinflussen kann. Somit kann aus einer Charakteristik des Wellenfrontprofils auf die Abbildungsqualität des zu prüfenden optischen Systems geschlossen werden. Die Abbildungsqualität kann sich auf zumindest eine Kenngröße einer optischen Übertragungsfunktion des zu prüfenden optischen Systems beziehen. Die Subaperturen können beispielsweise als Segmentflächen der Messebene ausgeführt sein, die zusammen die Messebene oder einen innerhalb der Eye-Box gelegenen Abschnitt der Messebene ergeben können. Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Subaperturen sich teilweise überschneiden, da insbesondere bei optischen Systemen für AR/VR-Anwendungen, die i.d.R. große Austrittspupille durch eine Multiplikation der i.d.R. kleinen Eintrittspupille erzeugt wird. Somit können die Teilwellenfrontprofile zusammen, also in ihrer Gesamtheit betrachtet, das erfasste Wellenfrontprofil der Messebene bilden. Somit können die Teilwellenfrontprofile der Subaperturen durch Segmentieren des Wellenfrontprofils ermittelt werden. Die Subaperturen können beispielsweise Maße von weniger als 10 mm² aufweisen. Beispielsweise können die Subaperaturen rechteckig, kreisförmig oder quadratisch sein. Die Subaperturen können gleich groß sein. Die Abmessung der Subaperturen kann in der Größenordnung einer menschlichen Augenpupille liegen. Die Teilabbildungsqualitäten können sich auf zumindest eine Kenngröße einer optischen Übertragungsfunktion eines den jeweiligen Subaperturen zuordenbaren Abschnitts des zu prüfenden optischen Systems beziehen. Vorteilhafterweise kann durch das Verfahren die Abbildungsqualität an jeder Position der Augenpupille innerhalb der Eye-Box mit einer so genannten One-Shot-Messung bestimmt werden, wodurch die Zeit, die zur Messung benötigt wird, signifikant reduziert werden kann. Beispielsweise können die Abbildungsqualitäten der Subaperturen innerhalb der Messebene verwendet werden, um eine Aussage darüber zu treffen, wie der Parameter der Abbildungsqualität über die Messebene hinweg verteilt ist.
Alternativ kann das hier beschriebenen Verfahren ebenfalls auf andere, augennahe, optische Systeme, außerhalb des Anwendungsgebietes der Virtual oder Augmented Reality angewandt werden. Ein Beispiel für solche Systeme wären bifokale Kontaktlinsen oder Gleitsichtbrillengläser. Derartige Optiken verfügen über die Eigenschaft, dass die Austrittsapertur in verschiedene Zonen unterteilt wird, wobei jeder Zone eine andere Brechkraft zugeordnet werden kann. Somit kann auch bei derartigen, augennahen, optischen Systemen eine Verteilung der Abbildungsqualität mithilfe des hier beschriebenen Verfahrens bestimmt werden. Dabei können die Subaperturen, welche den Zonen unterschiedlicher Brechkraft zugeordnet werden können, über unterschiedliche Abmaße verfügen und müssten nicht gleichmäßig über die Messebene verteilt sein.
Ein Beispiel für eine bifokale Kontaktlinse ist in der US20210382323 A1 offenbart. Die in diesem Dokument beschriebene Linse verfügt über eine Zone für die Fernsicht, welche sich im oberen Linsenbereich befindet, sowie über eine Zone für die Nahsicht, welche sich im unteren Linsenbereich befindet. Weithin verfügt die Linse über eine äußere Ringstruktur zur Stabilisierung, während das Auge bewegt wird. Die Nutzung des Nah- und Fernbereiches der Kontaktlinse wird durch einen Versatz der Kontaktlinse relativ zur Augenpupille realisiert. Gemäß einer Ausführungsform kann dies durch unterschiedlich positionierte Subaperturen messtechnisch nachgebildet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Erfassens das Wellenfrontprofil in der Messebene unter Verwendung eines Wellenfrontsensors erfasst werden. Der Wellenfrontsensor kann beispielsweise als Teil einer Prüfvorrichtung realisiert sein, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann. Vorteilhafterweise kann der Wellenfrontsensor durch das zu prüfende optische System geleitete Lichtstrahlen erfassen und die erfassten Lichtstrahlen für eine Auswertung bereitstellen. Der Wellenfrontsensor kann beispielsweise als ein bekannter Shack-Hartmann-Sensor realisiert sein.
Eine im Schritt des Aufteilens zum Aufteilen der Messebene in die Mehrzahl von Subaperturen verwendete Aufteilungsvorschrift kann für die Messebene vorgegeben sein. Vorteilhafterweise kann durch den Schritt des Aufteilens die Abbildungsqualität an verschiedenen Positionen innerhalb der Eye-Box einfach bestimmt werden, wobei sich die einzelnen Teilaperturen teilweise überlappen können. Zudem kann auf ein mechanisches Rastern oder Scannen der Messebene verzichtet werden.
Zudem kann das Verfahren einen Schritt des Festlegens eines Messvolumens vor dem Schritt des Erfassens umfassen, wobei die Messebene eine Querschnittsfläche des Messvolumens darstellen kann. Eine Größe des Messvolumens kann einer Größe einer verwendeten Eye-Box entsprechen. Durch das Festlegen eines geeignet großen und geeignet platzierten Messvolumens kann die Abbildungsqualität eines Abschnitts des zu prüfenden optischen Systems bestimmt werden, der für einen vorgesehenen späteren Anwendungsfall des zu prüfenden optischen Systems relevant ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Schritt des Bestimmens einer weiteren optischen Teilabbildungsqualität für jede weitere Subapertur einer Mehrzahl von weiteren Subaperturen einer weiteren Messebene hinter der Austrittspupille des optischen Systems umfassen. Dabei kann im Schritt des Bestimmens die Abbildungsqualität ferner unter Verwendung der weiteren Teilabbildungsqualitäten bestimmt werden. Vorteilhafterweise können die Messebene und die weitere Messebene längs zu einer optischen Achse des zu prüfenden optischen Systems linear beabstandet sein. Beispielsweise kann das zu prüfende optische System eine Mehrzahl von Messebenen aufweisen, deren Abstände zueinander beispielsweise gleichmäßig realisiert sein können. Vorteilhafterweise können die weiteren Teilabbildungsqualitäten mit einer einzigen Messung bestimmt werden. Die weitere Messebene kann sich aus der Mehrzahl von weiteren Subaperturen, also Subflächen zusammensetzen. Das bedeutet, dass jede der weiteren Subaperturen als ein Segment der weiteren Messebene ausgeformt sein kann. Analog dazu kann sich das weitere Wellenfrontprofil aus der Mehrzahl von weiteren Teilwellenfrontprofilen der weiteren Subaperturen zusammensetzen.
Weiterhin kann das Verfahren einen Schritt des Erfassens eines weiteren optischen Wellenfrontprofils in der weiteren Messebene sowie einen Schritt des Ermittelns eines weiteren optischen Teilwellenfrontprofils für jede weitere Subapertur der Mehrzahl von weiteren Subaperturen der weiteren Messebene unter Verwendung des weiteren Wellenfrontprofils umfassen. Vorteilhafterweise kann auch das weitere Wellenfrontprofil mittels eines Wellenfrontsensors erfasst werden.
Alternativ zum Messen kann in einem Schritt des Berechnens, das mindestens eine weitere Wellenfrontprofil in der weiteren Messebene unter Verwendung des Wellenfrontprofils der Messebene berechnet werden. Zudem kann in einem Schritt des Ermittelns ein weiteres optisches Teilwellenfrontprofil für jede weitere Subapertur der Mehrzahl von weiteren Subaperturen der weiteren Messebene unter Verwendung des weiteren Wellenfrontprofils ermittelt werden. Das bedeutet, dass das weitere Wellenfrontprofil aus bereits vorhandenen Daten bezüglich des Wellenfrontprofils erschlossen werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Berechnens das weitere Wellenfrontprofil in der zweiten Messebene mithilfe eines bekannten Ray-Tracing-Algorithmus berechnet werden. Der auch als Strahlenverfolgungsalgorithmus bezeichenbare Ray-Tracing-Algorithmus kann einen auf der Aussendung von Strahlen basierender Algorithmus zu deren Verlaufsberechnung repräsentieren, durch den ein räumlicher Verlauf der Lichtstrahlen von einem bestimmten Punkt im Raum aus ermittelt werden kann. Vorteilhafterweise kann der Algorithmus vorab implementiert sein, sodass er beispielsweise zuvor erfasste und zusätzlich oder alternativ ermittelte Daten bezüglich des zu prüfenden optischen Systems zum Berechnen des weiteren Wellenfrontprofils nutzen kann. Alternativ kann der Schritt des Berechnens auf der mathematischen Basis von wellenoptischen Modellen erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform kann sich eine Größe der Mehrzahl von Subaperturen von einer Größe der Mehrzahl von weiteren Subaperturen unterscheiden. Das bedeutet, dass sich beispielsweise die Abmessungen der Subaperturen und der weiteren Subaperturen unterscheiden können. Weiterhin kann die Messebene und zusätzlich oder alternativ die weitere Messebene zwischen mehreren Auswerteiterationen aufgeteilt werden.
Ferner wird eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems vorgestellt, wobei die Vorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen des zu prüfenden optischen Systems, ein weiteres optisches System zum Erfassen eines optischen Wellenfrontprofils in einer Messebene hinter einer Austrittspupille des zu prüfenden optischen Systems und eine Auswerteeinrichtung zum Aufteilen der Messebene in eine Mehrzahl von Subaperturen, zum Ermitteln eines optischen Teilwellenfrontprofils für jede Subapertur einer Mehrzahl von Subaperturen der Messebene unter Verwendung des Wellenfrontprofils, und zum Bestimmen einer optischen Teilabbildungsqualität für jede der Subaperturen unter Verwendung der ermittelten optischen Teilwellenfrontprofile aufweist.
Die Vorrichtung kann beispielsweise als eine Messvorrichtung realisiert sein, die beispielsweise in Verbindung mit einer Herstellung, beziehungsweise Prüfung von optischen Systemen, wie beispielsweise Datenbrillen oder generell Systeme für den AR/VR-Bereich, eingesetzt werden können. Die Aufnahmeeinrichtung kann beispielsweise als eine Halterung, wie beispielsweise ein Greifarm oder Haltearm, realisiert sein oder lediglich als ein Aufnahmebereich. Das weitere optische System kann beispielsweise als eine Sensoreinheit, beispielsweise ein Wellenfrontsensor, realisiert sein. Die Auswerteeinrichtung kann auch als eine Recheneinheit bezeichnet werden, die mit dem weiteren optischen System verbunden sein kann. Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise ausgeformt sein, um als optische Messtechnik eine Bildqualitätscharakterisierung von beispielsweise AR/VR-Headsets, Komponenten derartiger Headsets oder augenoptischen Instrumenten durchzuführen. Der beschriebene Ansatz ermöglicht somit eine schnelle, virtuelle Auswertung der Bildqualität für mehrere Mess-Positionen und verschiedene Aperturen innerhalb einer Eye-Box, beispielsweise für AR/VR Messtechnik und generell für Messtechnik für Augen-optische Systeme, wie Ferngläser, Brillen oder Korrekturgläser. Auch ist eine Charakterisierung von sogenannten Near-Eye-Displays möglich. Vorteilhafterweise kann die Abbildungsqualität für verschiedene Positionierungen der Augenpupille innerhalb der Eye-Box bestimmt werden. Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise ausgebildet sein, um dies mittels One-Shot-Messung mit nur einer Messung im Bereich zwischen 1 und 3 Sekunden durchzuführen. Dadurch kann vorteilhafterweise die Komplexität der Vorrichtung reduziert werden und somit Kosten eingespart werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Lichtquelle zum Beleuchten des zu prüfenden optischen Systems aufweisen, wenn das zu prüfende optische System von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen ist. Die Lichtquelle kann beispielsweise als eine lichtemittierende Diode (LED) oder beispielsweise als eine Laserlichtquelle ausgeformt sein. Die Lichtquelle ist dabei ausgebildet, um Licht auszugeben und dadurch das zu prüfende optische System zu beleuchten.
Der Lichtquelle kann ein zusätzliches optisches System zur Kollimation der von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen nachgeordnet sein. Das optische System zur Kollimation der von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen kann vorteilhafterweise als eine Projektoreinheit realisiert sein, die beispielsweise mindestens eine optische Linse umfassen kann.
Weiterhin kann das weitere optische System in einen Winkel zu einer optischen Achse des zu prüfenden optischen Systems schwenkbar sein. Durch die Schwenkbarkeit kann das weitere optische System vorteilhafterweise so geschwenkt werden, dass eine oder mehrere Teilabbildungsqualitäten in mindestens einer außeraxialen Feldwinkelposition bestimmt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform kann das weitere optische System zum Erfassen des optischen Wellenfronprofils ein Teleskop und einen Shack-Hartmann-Sensor aufweisen. Das Teleskop und der Shack-Hartmann-Sensor können vorteilhafterweise von einem gemeinsamen Gehäuse umgeben sein und als Komponenten des Weiteren optischen Systems bezeichnet werden. Innerhalb des Gehäuses können die Komponenten beispielsweise fix, das bedeutet feststehend zueinander angeordnet sein, sodass Objekte in einer festen Entfernung zum Gehäuse auf den Sensor abgebildet werden.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems;
3 eine Diagrammdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ausschnitts einer Messebene mit dreidimensionalem Wellenfrontprofil;
4 eine Diagrammdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer dreidimensionalen Darstellung eines Teilwellenfrontprofils;
5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems;
6 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems;
7 eine schematische Darstellung einer Betriebsanordnung eines zu prüfenden optischen Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
8 eine Darstellung einer Messebene gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems 102. Die Vorrichtung 100 ist beispielsweise auch als Messvorrichtung oder Prüfvorrichtung bezeichenbar. Das optische System 102 ist dabei beispielsweise als ein Brillenglas, als Wellenleiter oder als anderweitiges Element realisiert, das beispielsweise in Verbindung mit Datenbrillen oder im Bereich der Augmented Reality (AR) oder Virtual Reality (VR) als AR/VR-Brille genutzt wird. Die Vorrichtung 100 weist dazu eine Aufnahmeeinrichtung 104 zum Aufnehmen des zu prüfenden optischen Systems 102 auf. Die Form der Aufnahmeeinrichtung 104 ist hier lediglich beispielhaft gezeigt. Die Aufnahmeeinrichtung 104 ist beispielsweise als Greifarm oder Haltearm realisierbar, der das optische System 102 weiterhin optional an mindestens einer Systemkante hält. Die Vorrichtung 100 weist weiterhin ein weiteres optisches System 106 zum Erfassen eines optischen Wellenfrontprofils 107 in einer Messebene hinter einer Austrittspupille des zu prüfenden optischen Systems 102 auf. Das weitere optische System 106 ist beispielsweise auch als Sensoreinrichtung bezeichenbar, da es gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine als Wellenfrontsensor oder Shack-Hartmann-Sensor ausgeführte Sensoreinheit 108 aufweist. Optional umfasst das optische System 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Teleskop 110. Die Vorrichtung 100 weist weiterhin eine mit dem weiteren optischen System 106 verbundene Auswerteeinrichtung 112 auf, die ausgebildet ist, um ein optisches Teilwellenfrontprofil für jede Subapertur einer Mehrzahl von Subaperturen der Messebene unter Verwendung des Wellenfrontprofils 107 zu ermitteln, weiterhin eine optische Teilabbildungsqualität für jede der Subaperturen unter Verwendung der ermittelten optischen Teilwellenfrontprofile zu bestimmen und dadurch eine Aussage über die räumliche Verteilung der Abbildungsqualität in der gewählten Messebene unter Verwendung der Teilabbildungsqualitäten zu treffen. Die Auswerteeinrichtung 112 ist entsprechend auch als Recheneinheit zu verstehen, die ausgebildet ist, um ein Verfahren zum Bestimmen der Abbildungsqualität für das zu prüfende optische System 102 anzusteuern und/oder durchzuführen. Ein entsprechendes Verfahren wird nachfolgend anhand der 5 bis 6 näher beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das weitere optische System 106 zusätzlich ein Gehäuse 114 auf, das ausgebildet ist, um das Teleskop 110 und die Sensoreinheit 108 vor äußeren Einflüssen zu schützen. Lediglich optional ist das weitere optische System 106 um eine optische Achse 116 des zu prüfenden optischen Systems 102 schwenkbar, beispielsweise in mindestens zwei gegensätzliche Richtungen 118.
Die Vorrichtung 100 weist optional eine Lichtquelle 120 auf, die ausgebildet ist, um das zu prüfende optische System 102 zu beleuchten, wenn das zu prüfende optische System 102 von der Aufnahmeeinrichtung 104 aufgenommen ist. Dazu gibt die Lichtquelle 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel Lichtstrahlen 122 mit vorgegebenen Lichtparametern in Richtung des zu prüfenden optischen Systems 102 aus. Die Lichtstrahlen 122 durchdringen das zu prüfende optische System 102 und aus dem zu prüfendem optischem System 102 wieder austretende Lichtstrahlen werden von der Sensoreinheit 108 erfasst.
Anders ausgedrückt befasst sich der hier vorgestellte Ansatz mit einer Messung der Abbildungsqualität von optischen Systemen 102, welche nahe am Auge getragen werden. Dazu zählen neben Brillengläsern insbesondere Wellenleiter in Augmented- bzw. Virtual Reality (AR/VR) Geräten. Bei derartigen Anwendungen werden elektronisch erzeugte Bilder in das Sichtfeld eines Betrachters projiziert. Für eine uneingeschränkte Wahrnehmung durch den Benutzer ist eine hinreichend gute Abbildungsqualität im Bewegungsbereich des Auges wichtig. Dieser Bereich wird als sogenannte Eye-Box bezeichnet. Die Eye-Box wird dabei als ein dreidimensionales Volumen verstanden, in welchem sich der Drehpunkt des Auges befinden muss, damit es in der Lage ist, die gesamte Abbildung ausschließlich durch Augenbewegungen wahrzunehmen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das weitere optische System 106 im Bereich der Eye-Box angeordnet.
Die Abbildungsqualität innerhalb der Eye-Box ist ein wichtiger Qualitätsparameter und kann durch den hier vorgestellten Ansatz vorteilhaft überprüft werden. Beispielsweise wird die Abbildungsqualität, ausgedrückt durch die Modulationsübertragungsfunktion (Modulation Transfer Function; MTF) sowie optional durch diverse weitere Parameter, an jeder Augenposition, genauer gesagt an jeder Pupillenposition, innerhalb der Eye-Box gemessen. Lediglich optional wird durch den vorgeschlagenen Ansatz eine vollständige Überprüfung des gesamten, von der Eye-Box eingeschlossenen Volumens ermöglicht, welches im Kontext dieses Ansatzes als Messvolumen verstanden wird. Das Messvolumen hat typischerweise eine Ausdehnung von 25 x 25 x 25 mm. Anhand der mit dem Wellenfrontsensor 108 ermittelten Messdaten können optional auch weitere charakteristische Parameter wie z.B. die Intensitätsverteilung innerhalb der Eyebox ermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 100 die Lichtquelle 120, die optional über eine Optik zur Strahlformung verfügt, je nachdem, ob das auch als Prüfling bezeichnete, optische System 102 kollimiert oder divergent zu beleuchten ist. Beispielsweise ist bei afokalen optischen Systemen 102, wie beispielsweise Waveguides für AR/VR-Brillen, eine kollimierte Beleuchtung des optischen Systems 102 erforderlich. Hinter dem optischen System 102, welches in einer geeigneten Halterung, der Aufnahmeeinrichtung 104, befestigt ist, befindet sich das weitere optische System 106, mit dessen Hilfe das Wellenfrontprofil 107 gemessen wird. Im hier gezeigten Beispiel umfasst dieses optional einen Shack-Hartmann-Sensor als Sensoreinheit 108 mit Teleskop 110. Das Teleskop 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den Strahlquerschnitt derart anzupassen, dass die Detektionsfläche der Sensoreinheit 108 in ausreichendem Maße ausgeleuchtet wird. So besitzt die Detektionsfläche eines Shack-Hartmann-Sensors typischerweise Abmaße im Bereich von 7 x 7 mm bis 15 x 15 mm. Das Teleskop 110 und die Sensoreinheit 108 sind beispielhaft in dem gemeinsamen Gehäuse 114 verbaut. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der als Recheneinheit bezeichneten Auswerteeinrichtung 112, wie beispielsweise ein PC. Ferner ist das Gehäuse 114 und somit das weitere optische System 106 um einen definierten Winkel schwenkbar, damit das Wellenfrontprofil 107 auch für Feldwinkel größer 0° gemessen werden kann. Anstatt eines Shack-Hartmann-Sensors ist die Sensoreinheit 108 auch als ein Wellenfrontsensor realisierbar, der auf einem anderen Messprinzip basiert.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems 102. Die hier dargestellte Vorrichtung 100 ähnelt dabei der in 1 beschriebenen Vorrichtung 100. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Lichtquelle 120 ein zusätzliches optisches System 200 zur Kollimation der von der Lichtquelle 120 ausgehenden Lichtstrahlen nachgeordnet. Das zusätzliche optische System 200 weist beispielsweise eine oder mehrere Linsen zum Leiten von Licht auf. Die Lichtquelle 120 und das zusätzliche optische System 200 sind beispielsweise in ihrer Gesamtheit als Projektoreinheit 202 realisiert.
Von der Projektoreinheit 202 ausgehendes Licht trifft gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf eine Eintrittspupille 204 des zu prüfenden optischen Systems 102, die auf einer gemeinsamen Achse 205 liegt. Das optische System 102 weist weiterhin eine Austrittspupille 206 auf, über welche kollimierte Lichtstrahlen 122 schließlich in Richtung der Eye-Box 208 ausgegeben werden, innerhalb der, Wellenfrontprofile der Lichtstrahlen an mehreren Messebenen, beispielsweise einer Messebene 210, und mindestens einer weiteren Messebene 211 erfasst werden. Beispielhaft sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel vier Messebenen 210, 211 dargestellt, die in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind und jeweils eine Krümmung aufweisen können. Weiterhin ist beispielhaft die Aufnahme eines Wellenfrontprofils 213 für die gesamte Messebene 210 dargestellt. Zudem ist die Aufnahme eines Teilwellenfrontprofils 215 dargestellt.
In 2 ist weiterhin ein Ausschnitt 212 aus einer Eye-Box 208 markiert, der in mindestens einer der nachfolgend beschriebenen Figuren anhand einer Diagrammdarstellung näher beschrieben wird. Der Ausschnitt 212 repräsentiert beispielsweise eine bestimmte Augenposition und Subapertur.
3 zeigt eine Diagrammdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wellenfrontprofils 213 in einer Messebene 210. Die hier dargestellte Wellenfront entspricht beispielsweise der in 2 erwähnten Wellenfront innerhalb der Messebene 210 und zeigt demnach ein Ergebnis einer Wellenfrontmessung über die gesamte Messebene 210. Das Wellenfrontprofil 213 der Messebene 210 beinhaltet eine Subapertur 212 der Messebene 210 innerhalb der Eye-Box 208 am Beispiel von Waveguides für beispielsweise AR-Anwendungen. Die Subapertur 212 weist beispielsweise ein Teilwellenfrontprofil 215 auf, das in der nachfolgenden Figur beispielhaft in einem Diagramm dargestellt ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Wellenfrontprofil 213in der Messebene 210 als ein dreidimensionaler Plot in einem xyz-Diagramm dargestellt, wobei die Achsen zwecks verbesserter Sichtbarkeit weggelassen sind. Die Eye-Box selbst weist üblicherweise Abmessungen von beispielsweise 25 x 25 x 25 mm auf.
4 zeigt eine Diagrammdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Teilwellenfrontprofils 215. Das Teilwellenfrontprofil 215 entspricht beispielsweise dem in 3 genannten Teilwellenfrontprofil 215 aus der Subapertur 212 und ist lediglich vergrößert dargestellt. Beispielsweise entspricht das Teilwellenfrontprofil 215 den für eine Positionierung der Augenpupille in der Eye-Box üblichen Maßen von 3 mm Durchmesser. Durch das Verfahren, wie es in mindestens einer der 5 bis 6 beschrieben ist, wird die Abbildungsqualität für einen solchen Bereich bestimmt. Dadurch, dass das gesamte Wellenfrontprofil 213 in der Messebene 210 bekannt ist, können Teilwellenfrontprofile für eine beliebige Anzahl an Subaperturen 212 bestimmt werden, wodurch ein virtueller Scan in x,y Richtung durchgeführt wird. Eine virtuelle z-Positionierung wird beispielsweise über eine Strahlverfolgung berechnet. Eine Messzeit liegt dabei beispielsweise zwischen 1 und 3 Sekunden und erfordert lediglich beispielhaft ein wenig komplexes Messgerät.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems. Das Verfahren 500 wird dabei beispielsweise unter Verwendung einer Vorrichtung durchgeführt, wie sie beispielsweise in mindestens einer der 1 bis 2 beschrieben wurde. Das Verfahren 500 umfasst dazu einen Schritt 502 des Erfassens eines optischen Wellenfrontprofils in einer Messebene hinter einer Austrittspupille des optischen Systems, einen Schritt 504 des Ermittelns eines optischen Teilwellenfrontprofils für jede Subapertur einer Mehrzahl von Subaperturen der Messebene unter Verwendung des Wellenfrontprofils, einen Schritt 506 des Bestimmens einer optischen Teilabbildungsqualität für jede der Subaperturen unter Verwendung der ermittelten optischen Teilwellenfrontprofile und einen optionalen Schritt 508 des Bestimmens der Verteilung der Abbildungsqualität in der Messebene unter Verwendung der Teilabbildungsqualitäten, wie es in mindestens einer der 3 bis 4 lediglich beispielhaft dargelegt wurde. Das Verfahren 500 umfasst weiterhin einen Schritt 510 des Aufteilens der Messebene in die Mehrzahl von Subaperturen. Der Schritt 510 des Aufteilens wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel vor dem Schritt 504 des Ermittelns durchgeführt. Beispielsweise unterscheidet sich eine Größe der Mehrzahl von Subaperturen von einer Größe einer Mehrzahl von optionalen weiteren Subaperturen einer weiteren Messebene.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Wellenfrontprofil in der Messebene im Schritt 502 des Erfassens unter Verwendung eines Wellenfrontsensors erfasst. Im Schritt 504 des Ermittelns wird weiterhin für jede Subapertur aus der Mehrzahl von Subaperturen ein einzelnes Teilwellenfrontprofil unter Zuhilfenahme des Wellenfrontprofils in der Messebene ermittelt, sodass im Schritt 506 des Bestimmens die Teilabbildungsqualität für jede der Subaperturen unter Verwendung des ihr jeweils zugeordneten ermittelten Teilwellenfrontprofils bestimmt wird.
Optional umfasst das Verfahren 500 zusätzlich weitere Schritte, wie beispielsweise einen Schritt 509 des Festlegens, der vor dem Schritt 502 des Erfassens durchgeführt wird und in dem ein Messvolumen festgelegt wird. Die Messebene stellt dabei beispielsweise eine Querschnittsfläche des Messvolumens dar.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 500 weiterhin einen Schritt 512 des Erfassens eines weiteren optischen Wellenfrontprofils in der weiteren Messebene, beispielsweise unter Verwendung eines weiteren Wellenfrontsensors oder unter Verwendung des zum Erfassen der ersten Wellenfront verwendeten Wellenfrontsensors. In einem Schritt 514 des Ermittelns wird ein weiteres optisches Teilwellenfrontprofil für jede weitere Subapertur der Mehrzahl von weiteren Subaperturen der weiteren Messebene unter Verwendung des weiteren Wellenfrontprofils ermittelt. Vorangehend wird noch der Schritt 510 des Aufteilens ebenfalls auf die weitere Messebene angewendet.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 500 einen Schritt 516 des Bestimmens einer weiteren optischen Teilabbildungsqualität für jede weitere Subapertur der Mehrzahl von weiteren Subaperturen der weiteren Messebene hinter der Austrittspupille des optischen Systems, sodass im optionalen Schritt 508 des Bestimmens, die Verteilung der Abbildungsqualität unter Verwendung der weiteren Teilabbildungsqualitäten rechnerisch bestimmt wird. Dabei sind die Messebene und die weitere Messebene längs zu einer optischen Achse des optischen Systems linear beabstandet, wodurch die berechneten Teilabbildungsqualitäten innerhalb eines Volumens verteilt sind.
Weiterhin optional umfasst das Verfahren 500 einen Schritt 518 des Berechnens des weiteren Wellenfrontprofils in der weiteren Messebene unter Verwendung des Wellenfrontprofils der Messebene. Der Schritt 518 des Berechnens ist dabei als Ausführungsvariante oder ergänzend zu dem Schritt 512 des Erfassens des Weiteren, optischen Wellenfrontprofils zu verstehen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das zweite Wellenfrontprofil in der zweiten Messebene beispielsweise mithilfe eines Ray-Tracing-Algorithmus berechnet. Wird der Schritt 518 des Berechnens durchgeführt, wird im Schritt 514 des Ermittelns des Weiteren optischen Teilwellenfrontprofils für jede weitere Subapertur der Mehrzahl von weiteren Subaperturen der weiteren Messebene unter Verwendung des berechneten weiteren Wellenfrontprofils ermittelt.
Auf entsprechende Weise können noch weitere Wellenfrontprofile für noch weitere Messebenen ermittelt und zum Bestimmen der Abbildungsqualität verwendet werden.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems. Das Verfahren 500 entspricht beispielsweise dem in 5 beschriebenen Verfahren 500 und unterscheidet sich lediglich in der Darstellung des Ablaufdiagramms. Auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 500 den Schritt 509 des Festlegens zum Festlegen des Messvolumens vor dem Schritt 502 des Erfassens sowie den Schritt 510 des Aufteilens der Messebene in die Mehrzahl von Subaperturen vor dem Schritt 504 des Ermittelns. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind einzelne Schritte wiederholt durchführbar, sodass beispielsweise nach dem Schritt 508 des Bestimmens der Verteilung der Abbildungsqualität unter Verwendung der zuvor bestimmten Teilabbildungsqualitäten der Schritt 502 des Erfassens für eine weitere Messebene erneut durchgeführt wird.
Alternativ dazu wird das weitere Wellenfrontprofil in der weiteren Messebene, im Schritt 518, unter Verwendung des Wellenfrontprofils der Messebene berechnet und somit unter Verwendung von zuvor erfassten Daten die Abbildungsqualität in der weiteren Messebene bestimmt.
Anders ausgedrückt wird in einem ersten Verfahrensschritt 502 das Profil der optischen Wellenfront in einer ersten Messebene, welche hinter der Austrittspupille des zu prüfenden, optischen Systems liegt, messtechnisch erfasst. Beispielhaft sei an dieser Stelle die Verwendung eines Shack-Hartmann Wellenfrontsensors erwähnt. Es sind natürlich weitere, beispielsweise interferometrische Verfahren, zur optischen Wellenfrontmessung denkbar. Die Messebene umfasst dazu beispielsweise die Größe eines Querschnitts der gesamten Austrittpupille, respektive der Eye-Box, des Prüflings oder eines Ausschnitts davon. Optional wird im vorbereitenden Schritt 509 das gewünschte Messvolumen definiert.
Im nächsten Schritt 510 wird die Messebene in eine Vielzahl von kleinen Subaperturen bzw. Subflächen unterteilt. Die Ausdehnung der einzelnen Subaperturen liegt dabei in der Größenordnung einer menschlichen Augenpupille, also beispielsweise bei 2,5 mm Durchmesser. Auch diese Einstellung kann optional in einem vorbereitenden Schritt angepasst werden. Mit anderen Worten wird die gesamte Wellenfront der Messebene in eine Vielzahl von Teilwellenfronten im Schritt 510 des Aufteilens unterteilt oder segmentiert. Anschließend wird das Wellenfrontprofil für jede der einzelnen Subaperturen im Schritt 504 des Ermittelns aus dem Wellenfrontprofil der gesamten Messebene ermittelt. Aus jeder der Teilwellenfronten wird beispielsweise ein lokaler Parameter für die lokale Abbildungsqualität des Prüflings innerhalb der Subapertur im Schritt 506 des Bestimmens bestimmt. Ein solcher Parameter ist beispielsweise die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) oder eine Aberration, wie beispielsweise Koma oder Astigmatismus.
Da nun die Abbildungsqualität für jede Subapertur innerhalb der Messebene bekannt ist, kann in einem weiteren Schritt 508 eine Aussage darüber getroffen werden, wie der Parameter der Abbildungsqualität (z.B. die MTF) über die Messebene hinweg verteilt ist. So kann beispielsweise eine Aussage darüber getroffen werden, an welchen Augenpositionen die MTF einen vorgegebenen Schwellwert über- oder unterschreitet. Dadurch wird eine detaillierte Auswertung der MTF-Verteilung in der Messebene ermöglicht, ohne, dass die Wellenfront an jeder möglichen Augenposition explizit gemessen werden muss, wodurch die Messzeit insgesamt reduziert werden kann. Dazu kann im Schritt 508 beispielsweise ein entsprechender Schwellwertvergleich durchgeführt werden.
Um die Abbildungsqualität im gesamten Messvolumen zu bestimmen, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel im folgenden Verfahrensschritt 518 der Verlauf der optischen Wellenfront längs der optischen Achse des Prüflings ermittelt. Genauer gesagt, wird das Profil der Wellenfront in mindestens einer weiteren Messebene, die sich in einem definierten Abstand z von der ersten Messebene befindet, rechnerisch ermittelt, was in 5 im optionalen Schritt des Berechnens durchgeführt wird. Die Berechnung des Wellenfrontprofils wird beispielsweise mithilfe von Ray-Tracing-Algorithmen erreicht, wenn das Profil der Wellenfront an einer ersten z-Position gemessen worden ist. Aus der rechnerisch bestimmten Wellenfront wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls die Abbildungsqualität für jede Pupillenposition des Auges bestimmt. Dieser Schritt 518 ist für eine beliebige Anzahl von Ebenen im gesamten Messvolumen wiederholbar.
Alternativ wird optional nach Abschluss des Schritts 508 des Bestimmens der Verteilung der Abbildungsqualität in einer Messebene, das Wellenfrontprofil in einer weiteren Messebene messtechnisch erfasst, indem der Schritt 502 des Erfassens für die weitere Messebene wiederholt wird, indem beispielsweise der Wellenfrontsensor entlang der z-Achse verfahren wird. Auch der Schritt 502 ist für eine beliebige Anzahl an Messebenen wiederholbar. Es ist auch grundsätzlich eine Kombination der Schritte 502, 518 möglich.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Betriebsanordnung 700 eines zu prüfenden optischen Systems 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das optische System 102 entspricht beispielsweise dem in einer der 1 oder 2 beschriebenen optischen System 102 und ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in betriebsbereitem Zustand angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Projektoreinheit 202 in Richtung des optischen Systems 102 ausgerichtet, wobei die Projektoreinheit 202 der in 2 beschriebenen Projektoreinheit 202 mindestens ähnelt. Die hier dargestellte Betriebsanordnung 700 entspricht zudem dem in 2 beschriebenen Aufbau der Vorrichtung. Lediglich ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Auge 702 eines Betrachters dargestellt, dessen Augenpupille 704 schematisch im Bereich der dreidimensionalen Eye-Box 208 in einer schematischen Darstellung von Waveguides für AR-Anwendungen positioniert ist.
8 zeigt eine Darstellung einer Messebene 210 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Messebene 210 ist in einem Diagramm mit einer x-Achse und einer y-Achse aufgetragen, die jeweils eine räumliche Ausdehnung der Messebene 210 in Millimetern anzeigen. Die Messebene 210 stellt einen Querschnitt der Eye-Box dar. Beispielhaft ist die Messebene 210 quadratisch dargestellt und in eine Mehrzahl von beispielhaft 16 quadratischen Segmenten 812 unterteilt. Jedes der Segmente 812 entspricht einer Augenposition. Für jedes der Segmente 812 existiert eine Subapertur 212. Benachbarte Subaperturen 212 können einen Überlappungsbereich aufweisen. Jeder Subapertur 212 und somit jeder Augenposition ist als Teilabbildungsqualität 820 beispielhaft ein MTF-Wert zugeordnet. Beispielsweise weisen die gezeigten Subaperturen 212 MTF-Werte zwischen 0,2 und 0,9 auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 10277893 B1 [0003]
US 20210382323 A1 [0009]

Claims

Verfahren (500) zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems (102), wobei das Verfahren (500) die folgenden Schritte umfasst: Erfassen (502) eines optischen Wellenfrontprofils (107; 213) in einer Messebene (210) hinter einer Austrittspupille (206) des optischen Systems (102); Aufteilen (510) der Messebene (210) in eine Mehrzahl von Subaperturen (212); Ermitteln (504) eines optischen Teilwellenfrontprofils (215) für jede Subapertur (212) der Mehrzahl von Subaperturen (212) der Messebene (210) unter Verwendung des Wellenfrontprofils (107; 213); und Bestimmen (506) einer optischen Teilabbildungsqualität (820) für jede der Subaperturen (212) unter Verwendung der ermittelten optischen Teilwellenfrontprofile (215).
Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, wobei im Schritt (502) des Erfassens das Wellenfrontprofil (107; 213) in der Messebene (210) unter Verwendung eines Wellenfrontsensors erfasst wird.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (509) des Festlegens eines Messvolumens vor dem Schritt (502) des Erfassens, wobei die Messebene (210) eine Querschnittsfläche des Messvolumens darstellt.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (512) des Erfassens eines weiteren optischen Wellenfrontprofils in einer weiteren Messebene (211), und einem Schritt (514) des Ermittelns eines weiteren optischen Teilwellenfrontprofils (215) für jede weitere Subapertur einer Mehrzahl von weiteren Subaperturen der weiteren Messebene (211) unter Verwendung des weiteren Wellenfrontprofils.
Verfahren (500) gemäß einem der Anspruch 1 bis 3, mit einem Schritt (518) des Berechnens mindestens eines weiteren Wellenfrontprofils in einer weiteren Messebene (211) unter Verwendung des Wellenfrontprofils (107; 213) der Messebene (210), und mit einem Schritt (514) des Ermittelns eines weiteren optischen Teilwellenfrontprofils (215) für jede weitere Subapertur einer Mehrzahl von weiteren Subaperturen der weiteren Messebene (211) unter Verwendung des weiteren Wellenfrontprofils.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 4 oder 5, mit einem Schritt (516) des Bestimmens einer weiteren optischen Teilabbildungsqualität (820) für jede weitere Subapertur der Mehrzahl von weiteren Subaperturen der weiteren Messebene (211) hinter der Austrittspupille (206) des optischen Systems (102)
Verfahren (500) gemäß Anspruch 5, wobei im Schritt (518) des Berechnens das weitere Wellenfrontprofil in der weiteren Messebene (211) mithilfe eines Ray-Tracing-Algorithmus berechnet wird.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei sich eine Größe der Mehrzahl von Subaperturen (212) von einer Größe der Mehrzahl von weiteren Subaperturen unterscheidet.
Vorrichtung (100) zum Bestimmen einer Abbildungsqualität eines zu prüfenden optischen Systems (102), wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: eine Aufnahmeeinrichtung (104) zum Aufnehmen des zu prüfenden optischen Systems (102); ein weiteres optisches System (106) zum Erfassen eines optischen Wellenfrontprofils (107; 213) in einer Messebene (210) hinter einer Austrittspupille (206) des zu prüfenden optischen Systems (102); und eine Auswerteeinrichtung (112) zum Aufteilen (510) der Messebene (210) in eine Mehrzahl von Subaperturen (212), zum Ermitteln eines optischen Teilwellenfrontprofils (215) für jede Subapertur (212) der Mehrzahl von Subaperturen (212) der Messebene (210) unter Verwendung des Wellenfrontprofils (107; 213), und zum Bestimmen einer optischen Teilabbildungsqualität (820) für jede der Subaperturen (212) unter Verwendung der ermittelten optischen Teilwellenfrontprofile (215).
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, mit einer Lichtquelle (120) zum Beleuchten des zu prüfenden optischen Systems (102), wenn das zu prüfende optische System (102) von der Aufnahmeeinrichtung (104) aufgenommen ist.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, wobei der Lichtquelle (120) ein zusätzliches optisches System (200) zur Kollimation der von der Lichtquelle (120) ausgehenden Lichtstrahlen (122) nachgeordnet ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das weitere optische System (106) in einen Winkel zu einer optischen Achse (116) des zu prüfenden optischen Systems (102) schwenkbar ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das weitere optische System (106) zum Erfassen des optischen Wellenfronprofils (107; 213) ein Teleskop (110) und einen Shack-Hartmann-Sensor aufweist.