DE19818341A1

DE19818341A1 - Interferometer zum Vermessen asphärischer Linsen

Info

Publication number: DE19818341A1
Application number: DE1998118341
Authority: DE
Inventors: Gunter Schneider; Klaus Kraemer
Original assignee: Schneider GmbH and Co KG
Current assignee: Schneider GmbH and Co KG
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: DE19818341B4

Abstract

Das Interferometer zum Vermessen asphärischer Linsen mit einem Lasergerät als Lichtquelle und einem Hologramm für die Strahlkorrektur vermeidet Probleme durch mechanische Schwingungen und ist mit zwei Meßtischen ausgerüstet, wodurch sich das Einjustieren im Vergleich zu anderen Geräten vereinfacht. Die genannten Vorteile werden dadurch erreicht, daß an einer schwingungsgedämpften Granitplatte (3) alle optischen Einrichtungen befestigt sind. Auf ihrer Oberseite ist ein Meßturm (5) aufgesetzt, der mindestens einen oberen Meßtisch (6) und einen unteren Meßtisch (7) trägt. Beide Meßtische (6) und (7) sind mit verstellbaren Vorrichtungen verbunden, welche die Linse (23) und das Hologramm (31) aufnehmen. Die erzeugten Interferenzbilder werden mittels einer CCD-Kamera (40) aufgenommen und auf einem Bildschirm sichtbar gemacht. Der Meßturm (5) ist mit der Granitplatte (3) mittels einer Lagerung (37) und einem Lagerbolzen (38) so verbunden, daß er für Transportzwecke nach vorne gekippt werden kann, wobei auch Kippbewegungen im Feinbereich für Justierarbeiten möglich sind.

Description

Interferometer sind Geräte, mit denen optische Linsen bezüglich der Präzision ihrer Geometrie vermessen werden. Als optische Geräte wurden sie bisher vorzugsweise in Meßräumen und weniger in Fertigungsbetrieben eingesetzt. Dies gilt schon für Interferometer zum Vermessen sphärischer Linsen, in noch weit höherem Maße je doch für Geräte, mit denen asphärische Linsen vermessen werden können. Diese Interferometer sind entsprechend dem Stand der Technik empfindlich gegen mecha nische Schwingungen (z. B. Bodenschwingungen) und aufwendig in der Bedienung. Das erfindungsgemäße Interferometer zum Vermessen asphärischer Linsen vermei det diese und weitere Nachteile. Da asphärische Linsen wegen ihrer guten optischen Eigenschaften zu nehmend Marktanteile gewinnen und heute auch problemlos gefer tigt werden können, steigt die Bedeutung der Interferometer zum Vermessen dieser Linsenart.

Bei Interferometern herkömmlicher Bauart zum Vermessen sphärischer Linsen wird kohärentes Licht mittels eines Lasers erzeugt und mit einer Kollimator-Optik auf ei nen größeren Durchmesser des Strahlenbündels aufgeweitet. Zwischen den Linsen der Kollimator-Optik ist als Strahlenteiler ein halbdurchlässiger Spiegel angeordnet, der die von der Lichtquelle erzeugten Strahlen passieren läßt. Das aufgeweitete Strahlenbündel trifft dann auf ein Meßobjektiv, deren erste Linse (die der Lichtquelle zugewandt ist), über eine Referenzoberfläche großer Präzision verfügt.

Von dem Meßobjektiv gelangt das Licht dann zu dem Prüfling, einer sphärischen Linse mit konvexen oder konkaven Oberflächen. Vermessen wird stets die Oberflä che des Prüflings, die dem Meßobjektiv zugewandt ist. Für den Meßeffekt wird die Tatsache ausgenutzt, daß von der vermessenen Oberfläche des Prüflings etwa 4% der ankommenden Lichtstrahlung reflektiert wird, was auch für die Referenzoberflä che des Meßobjektivs gilt. Das von den Linsenoberflächen des Prüflings und des Meßobjektivs reflektierte Licht wird von dem Strahlenteiler rechtwinklig zur Achse des Hauptstrahlengangs reflektiert, so daß dieser Nebenstrahl seitlich austritt und mit einer geeigneten Vorrichtung sichtbar gemacht werden kann. Hierzu werden vor zugsweise digitale Videokameras mit angeschlossenem Bildschirm benutzt (CCD-Kameras).

Zum Messen wird der Prüfling so angeordnet, daß der Brennpunkt der zu vermes senden Oberfläche mit demjenigen des Meßobjektivs zusammenfällt. Wären dann die Oberfläche des Prüflings und die Referenzoberfläche des Meßobjektivs exakte Kugelkalotten, d. h. sphärisch gekrümmte Flächen ohne jede Abweichung, so wür den die beiden an ihnen reflektierten Lichtanteile miteinander interferieren, ohne daß ein Muster entsteht. In Abhängigkeit von der Differenz in den Phasenwinkeln der beiden Lichtanteile würde lediglich ein helleres oder dunkleres Bild dargestellt, je nachdem, ob sich die Lichtanteile addieren oder subtrahieren.

Falls jedoch der Prüfling Unregelmäßigkeiten an der vermessenen Oberfläche auf weist (Rillen, Dellen oder Vorwölbungen), so ergeben sich Hell-Dunkel-Muster, wie z. B. Newton'sche Ringe, die auf die unterschiedlichen Wege der Lichtstrahlen und die damit zusammenhängenden Phasenverschiebungen in den Wellenfronten zu rückzuführen sind. Je nach dem ob die Phasenverschiebung zu einer Addition oder Subtraktion des Lichtes in den beiden reflektierten Strahlen führt, entstehen helle oder dunkle Streifen oder Ringe.

Wenn es sich bei dem Prüfling um eine sphärische Linse handelt, kann mit ein und demselben Meßobjektiv und der zugehörigen Referenzoberfläche eine Vielzahl von unterschiedlichen Linsen vermessen werden. Diese können sich unterscheiden be züglich der Krümmung (konvex oder konkav) und auch bezüglich des Krümmungsradius. Solange es möglich ist, die Brennpunkte von Meßobjektiv und Prüfling zur Deckung zu bringen, kann die Messung durchgeführt werden. Aus die sem Grund ist es auch wichtig, daß die mechanischen Verstellmöglichkeiten des Interferometers genügend große Verfahrwege für das einjustieren des Prüflings zu lassen.

Sehr viel schwieriger ist das Vermessen von asphärischen Linsen mit einem Inter ferometer. Da diese Linsen individuell gestaltete Oberfläche haben, die nicht den einfachen geometrischen Regeln der sphärischen Oberflächen folgen, müßte prinzi piell für jeden Prüfling ein eigenes Meßobjektiv mit entsprechender Referenzober fläche geschaffen werden. Die Kontur dieser Referenzoberfläche müßte derjenigen des Prüflings entsprechen.

Da die Meßobjektive mit den Referenzoberflächen wegen ihrer Präzision sehr teuer sind, verbietet sich schon aus Kostengründen das Arbeiten mit individuell an den Prüfling angepaßten Meßobjektiven. Statt dessen werden heute Hologramme be nutzt, die an geeigneter Stelle zwischen das sphärische Meßobjektiv und den Prüf ling geschaltet werden und den Strahlengang so beeinflussen (verzerren), daß er am Ort des Prüflings alle gewünschten Eigenschaften aufweist, die auch ein asphäri sches Meßobjektiv erzeugen würde.

Zur Herstellung der Hologramme werden die Linsendaten mit einer EDV erfaßt und das Hologramm berechnet. Als Träger für die Hologramme werden planparallele Glasplatten hoher Präzision benutzt. Es genügt jeweils ein Hologramm, angepaßt an die zu vermessende Linsenoberfläche.

Der Strahlenverlauf bei Interferometern zum Vermessen asphärischer Linsen ent spricht im Prinzip demjenigen von Interferometern zum Prüfen sphärischer Linsen. Zum Vermessen von asphärischen Linsen wird jedoch zwischen Meßobjektiv und Prüfling ein Hologramm angeordnet, das den Strahlengang so verzerrt, daß die Wir kung einer asphärischen Referenzoberfläche entsteht. Nach der Reflexion an der zu vermessenden Oberfläche des Prüflings passiert das reflektierte Licht wieder das Hologramm, wobei es entzerrt wird und anschließend in den optischen Systemen mit sphärischen Linsen weiterverarbeitet werden kann. Das Hologramm täuscht sozu sagen dem Prüfling das Vorhandensein eines asphärischen Meßobjektivs vor. Reflektiert werden an der zu vermessenden Oberfläche des Prüflings wieder ca. 4% des ankommenden Lichtes.

Für den praktischen Betrieb von Interfernmetern die mit Hologrammen ausgerüstet sind, bedeutet dies, daß nicht nur der Haupt- und Nebenstrahlengang im Gerät selbst genau ausgerichtet sein muß und der Prüfling bezüglich seiner Lage, auf und zu der optischen Hauptachse, präzise justiert sein muß, sondern es muß auch das Hologramm in allen drei Raumachsen und bezüglich seiner Neigung zur Hauptachse ausgerichtet werden.

Die bekanntgewordenen Interferometer nach dem Stand der Technik verfügen zwar über eine Linsenaufnahme mit entsprechenden Verstellmöglichkeiten mit denen der Prüfling justiert werden kann, für das Ausrichten des Hologramms fehlen aber leicht bedienbare Einrichtungen, die das Verstellen in den drei Raumachsen und das Nei gen der Hologrammebene zu der optischen Hauptachse ermöglichen. Des weiteren sind die bekanntgewordenen Interferometer eher als Labor- denn als Werkstattge räte konzipiert, d. h. der gesamte Aufbau ist relativ leicht. Auch die aufwendigen Ein richtungen zur Schwingungsdämpfung, wie sie für den rauhen Werkstattbetrieb erforderlich sind, fehlen üblicherweise.

Wenn die bekanntgewordenen Interferometer mit einer horizontalen, optischen Hauptachse ausgerüstet sind, so erschwert dies erheblich das Einlegen und Justie ren des Prüflings, insbesondere wenn es sich um große und damit schwere Linsen handelt. Wenn jedoch die optische Hauptachse senkrecht angeordnet ist, so muß die Linsenaufnahme mit dem Prüfling in senkrechter Richtung verstellbar sein damit die ser, entsprechend seinem Brennpunkte, einjustiert werden kann. Die Folge ist, daß für die Linsenaufnahme entsprechend hohe Führungen vorhanden sein müssen, die beim Transport erheblich stören können, wenn z. B. Türen passiert werden müssen. Solche Transporte kommen in der betrieblichen Praxis häufiger vor. Interferometer bei denen die Führungen umgeklappt werden können, wurden nicht bekannt. Dies ist ein weiterer Nachteil bei den Interferometern nach dem Stand der Technik.

Bei dem erfindungsgemäßen Interferometer zum Vermessen asphärischer Linsen werden die genannten Nachteile vermieden.

Das Gerät wurde als Interferometer mit senkrechter Hauptachse und waagerechter Nebenachse konzipiert. Es besteht aus einem Metallgestell mit Verkleidung, auf das eine schwere Granitplatte von z. B. 200 mm Dicke schwingungsgedämpft aufgelegt ist. Diese Granitplatte trägt das Meßobjektiv und einen senkrecht angeordneten Meßturm, an dem zwei vertikal verfahrbare Meßtische, für einerseits das Hologramm (unterer Meßtisch) und andererseits den Prüfling (oberer Meßtisch), angeordnet sind. Außerdem sind an der Unterseite der Granitplatte das Gerät zur Erzeugung des Laserstrahls, der Kollimator mit dem Strahlteiler und die CCD-Kamera angeordnet. Die Auswertelektronik ist z. T. mit auf der Granitplatte angeordnet.

Das erfindungsgemäße Interferometer wurde zwar zum Vermessen asphärischer Linsen konzipiert. Es kann jedoch bei Bedarf auch zum Prüfen sphärischer Linsen benutzt werden. In diesem Fall wird das Hologramm aus dem Gerät entnommen und mit dem direkten Strahlengang zwischen Meßobjektiv und Prüfling gearbeitet. Es wird dann nur ein Meßtisch genutzt. Der zweite Meßtisch (je nach Brennweite, der obere oder untere) und die damit verbundenen Einrichtungen wird dann nicht be nötigt. Der Linsenhalter wird hierfür so konzipiert, daß er an beiden Meßtischen befestigt werden kann.

Die Ausgestaltungsmerkmale und die Vorteile der Erfindung sind im Einzelnen wie folgt:

Schwingungsdämpfung

Das Metallgestell verfügt über Maschinenfüße, die bereits schwingungsdämpfende Eigenschaften haben. Im wesentlichen wird die Schwingungsdämpfung jedoch mit tels luftgefüllter Gummikissen erreicht, die zwischen dem Metallgestell und der Gra nitplatte angeordnet werden. Diese Luftkissen ermöglichen Bewegungen in allen drei Raumachsen und ergeben zusammen mit dem sehr großen Gewicht der Granit platte, eine nahezu ideale Schwingungsdämpfung. Schwingungen, die vom Boden auf das Metallgestell übertragen werden führen zwar an diesem zu Bewegungen, die Granitplatte verharrt auf Grund ihrer Massenträgheit jedoch in Ruhe. Die Differenz bewegung zwischen beiden Konstruktionselementen wird von den Luftkissen aufge nommen. Schwingungen der Raumluft können auf Grund ihres geringen Energie inhaltes verbunden mit der weichen Ankopplung, die große Masse der Granitplatte noch sehr viel weniger in unerwünschte Schwingungen versetzen, als die genannten Bodenschwingungen.

Da das gesamte optische System mit allen Bauteilen an der Granitplatte befestigt ist, bleibt es ebenfalls frei von Schwingungen, die in seiner Umgebung auftreten können. Damit kann das erfindungsgemäße Interferometer auch in Räumlichkeiten aufgestellt werden, in denen Boden- und/oder Luftschwingungen auftreten, wie dies z. B. in Fertigungsbetrieben der Fall ist. Hieraus ergeben sich erhebliche Vorteile für die industrielle Praxis.

Leichte Bedienbarkeit des Meßobjektivs

Das in die Granitplatte eingelassene Meßobjektiv wird von einem Rahmen gehalten, der mit der Platte verbunden ist und horizontale Verstellmöglichkeiten in der X- und Y-Richtung bietet, es aber auch ermöglicht, die Neigung der vertikalen optischen Achse zu korrigieren. Dieser Rahmen und das Meßobjektiv sind so gestaltet, daß das Objektiv bei Bedarf leicht und ohne großen Justieraufwand gegen ein anderes ausgewechselt werden kann. Hierzu können Paßflächen an den Meßobjektiven und dem Rahmen vorhanden sein, wobei dann die Meßobjektive über eine Voreinstel lung verfügen, so daß ein Nachjustieren nach dem Auswechseln entfallen kann.

Das Auswechseln des Meßobjektivs kann im Zusammenhang mit Besonderheiten an dem Prüfling notwendig werden. Insbesondere beim Einsatz des Interferometers in der Fertigung kommt es darauf an, daß das Meßobjektiv leicht ausgewechselt und justiert werden kann. Solche Geräte werden dort sowohl für die Fertigungskontrolle benutzt, als auch für das Nachjustieren der Fertigungseinrichtungen. Damit können die gegebenenfalls festgestellten Abweichungen an den Linsen in weiteren Arbeits gängen korrigiert werden. In Fertigungsbetrieben, die üblicherweise mit einer Viel zahl von Linsenschleif- und Poliermaschinen ausgerüstet sind, können gleichzeitig sehr unterschiedliche Linsen bearbeitet werden; dementsprechend muß auch das Meßobjektiv häufiger gewechselt werden. Um so wichtiger ist es, daß die Bedienung des Interferometers, wozu auch das Auswechseln des Meßobjektivs gehört, ohne großen Zeitaufwand erfolgen kann, wie dies bei dem erfindungsgemäßen Interfero meter gegeben ist.

Aufbau des Meßturms

Der Ständer des Meßturms ist aus Gründen der Schwingungsfestigkeit aus dickwan digem Grauguß gefertigt und trägt über verschiedene Zwischenglieder die beiden Meßtische, wobei der obere zur Aufnahme des Prüflings dient und der untere das Hologramm aufnimmt. Zwischen den Meßtischen einerseits und dem Prüfling bzw. dem Hologramm andererseits sind zusätzlich Kreuztische und andere Justierein richtungen angeordnet. Beide Meßtische können in Z-Richtung, d. h. vertikal ver fahren werden, wobei zur groben Voreinstellung ein Motorantrieb dient, während die Feinjustierung in Z-Richtung mittels einer Mikrometerschraube von Hand erfolgt.

Für die Vertikalbewegung der Meßtische sind an dem Meßturm rechts und links Füh rungen befestigt, die als Kugel- oder Rollenführungen ausgebildet sein können und zwei übereinander angeordnete und horizontal verlaufende Brücken tragen. An jeder dieser Brücken ist einer der beiden Meßtische vertikal verschieblich angeordnet. Hierzu ist an den Brücken, ebenfalls wieder rechts und links, je eine Führung befe stigt. Die vertikale Bewegung der beiden Meßtische erfolgt dann im großen Verstell bereich durch motorisches Verfahren der entsprechenden Brücken mit den ange hängten Tischen und im Feinbereich durch Verstellen der Meßtische relativ zu den Brücken mittels Mikrometerschrauben von Hand.

Aufbau der Meßtische

Für die schnelle Vertikalbewegung mit Motorantrieb im großen Verstellbereich wird jede der beiden Brücke mittels je einer Gewindespindel, die z. B. als Kugelrollspindel ausgebildet sein kann, angetrieben. Aus Gründen einer günstigen Schwerpunktlage wird der Motorantrieb vorzugsweise am unteren Ende der Gewindespindeln ange ordnet. Diese beiden Gewindespindeln sind parallel zu den vorgenannten Führungen angeordnet, die an ihrem oberen und unteren Ende mit dem Meßturm drehbar ver bunden sind. Hierzu werden im oberen Bereich Wälzlager benutzt, die axiale und ra diale Kräfte aufnehmen können, im unteren Bereich wird die Lagerung von dem Motorgetriebe mit übernommen. Damit in diesem Fall die Gewindespindeln infolge der angehängten Gewichtskräfte nicht auf Druck beansprucht werden (Gefahr der Knickung), werden sie in ihrer Achsrichtung vorgespannt, d. h. mit Zugkräften beauf schlagt. Hierzu wird pro Gewindespindel eines der beiden Wälzlager mit einer Ver stelleinrichtung versehen, mit der die Vorspannung aufgebracht werden kann.

Die Gewindespindeln durchdringen die beiden genannten Brücken, wobei jeweils eine der Gewindespindeln für den Antrieb einer der Brücken sorgt. Hierzu verfügt jede der beiden Brücken über eine Durchgangsbohrung, durch welche die sie nicht antreibende Spindel hindurchgeführt wird und über eine mit ihr verbundene Mutter, die im Zusammenwirken mit der Gewindespindel für den Antrieb sorgt. Zur Kontrolle dieser schnellen Vertikalbewegung wird der jeweilige Motorantrieb vorzugsweise mit Hilfe eines Joysticks angesteuert, mit dem sich die Bewegung starten und stoppen, aber auch in ihrer Geschwindigkeit beeinflussen läßt. Der Joystick ist vorzugsweise nur einmal vorhanden und läßt sich dann umschalten von dem unteren Meßtisch auf den oberen Meßtisch.

Für die feine Vertikalbewegung beider Meßtische, d. h. für das Justieren des ge nauen Meßpunktes im Feinbereich werden handbetriebene Mikrometerschrauben vorgesehen, die einerseits mit der Brücke und andererseits mit dem Meßtisch ver bunden sind. Für diesen Justiervorgang lassen sich die Meßtische relativ zu der je weiligen Brücke vertikal verschieben. Wie erwähnt verfügen die Brücken zu diesem Zweck über rechts und links angebrachte Führungen, von denen die Meßtische ver tikal verschieblich gehalten werden.

Damit die genaue Position eines jeden Meßtisches in Z-Richtung genau bestimmt werden kann, ist an dem Meßturm ein vertikaler Maßstab angebracht, der mittels geeigneter Meßsysteme, die an den Meßtischen befestigt sind, abgetastet werden kann. Diese Meßsysteme erzeugen z. B. digitale Signale, die einer entsprechenden Auswertelektronik zugeleitet werden. Die Ablesung erfolgt dann auf einem geeigne ten Display oder auf dem Bildschirm des Rechners, der an das Interferometer ange schlossenen ist.

Durch die Verteilung der Vertikalbewegung an den Meßtischen auf die beiden Systeme für schnelle und feine Bewegung ergeben sich erhebliche Vorteile durch Zeitersparnis bei dem Meßvorgang, insbesondere wenn mit unterschiedlichen Prüf lingen gearbeitet werden muß.

Aufbau der Kreuztische

In jeden der beiden Meßtische ist, wie bereits erwähnt, ein Kreuztisch eingelegt, der im Feinbereich horizontale Bewegungen in X- und Y-Richtung zuläßt. Zum Auslösen und zur Kontrolle dieser Bewegungen werden Mikrometerschrauben eingesetzt, die entsprechend hohe Gütegrade haben. Die Justierbewegungen in X- und Y-Richtung sind erforderlich, damit sowohl das Zentrum des Hologramms, als auch die Mitte der zu prüfenden Linse, genau auf die optische Achse des Hauptstrahlengangs ausge richtet werden kann. Der untere Meßtisch trägt dabei den unteren Kreuztisch mit dem Hologramm, während der obere Meßtisch den oberen Kreuztisch mit der zu prüfenden Linse trägt.

Zwischen den Kreuztischen einerseits und sogenannten Zwischenplatten bzw. den Aufnahmen für Hologramm und Prüfling andererseits sind vertikale Verlängerungen angeordnet die es erlauben, das Hologramm und den Prüfling auf sehr kurze Ab stände zusammenzufahren und auch den Abstand des Hologramms zu dem Meß objektiv zu minimieren, wie dies bei bestimmten Linsengeometrien erforderlich sein kann. Da die Meßtische wegen der Führungen und der Antriebe eine gewisse Bau höhe haben, könnten diese kurzen Abstände ohne die genannten Verlängerungen nicht realisiert werden. Damit der kurze Abstand zwischen Hologramm und Prüfling realisiert werden kann, haben der untere Meßtisch und der entsprechende Kreuz tisch eine größere Ausnehmung durch welche die obere Zwischenplatte mit der Lin senaufnahme und dem Prüfling sowie den Verlängerungen bis unmittelbar vor das Hologramm hindurchgefahren werden können.

Mit den Kreuztischen lassen sich das Hologramm und die Linse einfach und schnell in X- und Y-Richtung justieren. Durch besondere konstruktive Maßnahmen konnte erreicht werden, daß einerseits der Abstand zwischen Hologramm und Linse und andererseits der Abstand zwischen Hologramm und Meßobjektiv minimiert werden. Aus diesen Vorteilen ergibt sich eine leichte Bedienbarkeit und auch die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Interferometer universell einzusetzen.

Hologrammaufnahme

An den Verlängerungen des unteren Kreuztisches ist eine untere Zwischenplatte befestigt, welche die spezielle Hologrammaufnahme trägt, deren Aufnahmeebene um drei Achsen gedreht werden kann. Es sind dies die X- und die Y-Achse sowie die winkelhalbierende dieser beiden Achsen. Mit dieser Justiermöglichkeit ist es möglich, das Hologramm genau senkrecht zur optischen Achse des Hauptstrahlengangs aus zurichten. Außerdem verfügt die Hologrammaufnahme über eine Verdrehmöglichkeit um eine vertikale Achse, so daß das Hologramm zur Justierung nicht nur gekippt, sondern auch verdreht werden kann, woraus sich besondere Vorteile beim Justieren ergeben.

Linsenaufnahme

An den Verlängerungen des oberen Kreuztisches ist eine obere Zwischenplatte be festigt, welche die Aufnahme für den Prüfling (Linsenaufnahme) trägt. Diese ist so gestaltet, daß die zu prüfende Linse leicht aufgelegt und nach der Prüfung wieder entnommen werden kann. Diese Linsenaufnahme kann zum Justieren mit ihrer Auf nahmeebene um die X- und die Y-Achse gedreht werden, so daß die optische Achse der Linse genau parallel zur Achse des Hauptstrahlengangs ausgerichtet werden kann. Zur Realisierung dieser Drehbewegungen um die X- und Y-Achse wird die Linsenaufnahme an drei Punkten auf der oberen Zwischenplatte abgestützt. Die Verbindungslinien dieser drei Punkte bilden ein rechtwinkliges Dreieck. Während die Abstützung an Punkt 1 (Position des rechten Winkels) nicht verstellbar ist, erfolgt die Abstützung an den Punkten 2 und 3, so daß in vertikaler Richtung eine Verstellbe wegung ausgeführt werden kann. Hierzu können z. B. zwei vertikale Schrauben mit Feingewinde in die obere Zwischenplatte eingeschraubt werden, auf die sich die Lin senaufnahme auflegt. An Punkt 1 erfolgt die Abstützung z. B. mittels einer Stahl kugel.

Eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung sieht vor, daß die Unterstützung bei Punkt 1 zwar wieder mit einer Stahlkugel erfolgt, bei den Punkten 2 und 3 jedoch horizontale Schrauben in die obere Zwischenplatte einge schraubt werden, die an ihrem vorderen Ende kegelförmig ausgebildet sind. Die Lin senaufnahme legt sich mittels entsprechender Adapter (z. B. Stahlkugeln) auf diese Kegelspitzen auf, so daß bei Verdrehen der betreffenden Schraube und ihrer damit verbundenen Axialbewegung, der Adapter auf der Kegelspitze mit Punktberührung entlanggleitet und dabei entsprechende Vertikalbewegungen ausführt. Diese Anord nung hat den Vorteil, daß ein besonders feinfühliges Verstellen möglich ist, da zu der Übersetzung, die sich aus dem Feingewinde der Schraube ergibt, eine zusätzliche Übersetzung entsprechend des Öffnungswinkels des Kegels hinzukommt.

Mit den genannten Justiereinrichtungen an der Linsenaufnahme können unter schiedliche Prüflinge mit ihrer Hauptebene leicht zum Hauptstrahlengang ausge richtet werden, woraus sich Zeitvorteile beim Einrichten des erfindungsgemäßen Interferometers ergeben. Die optische Achse des Meßsystems muß die genannte Hauptachse rechtwinklig schneiden.

Schwenkeinrichtungen an dem Meßturm für Transport- und Justierzwecke

Beim Einjustieren des Interferometers muß der Brennpunkt des Prüflings mit dem jenigen des Meßobjektivs zur Deckung gebracht werden. Dies kann bei großen Brennweiten zu entsprechend großen Abständen zwischen Prüfling und Meßobjektiv führen. Damit die genannten großen Abstände, durch Verfahren des oberen Meß tisches mit der Linse an dem Meßturm, realisiert werden können, ist es zweckmäßig, diesen möglichst hoch vorzusehen. Bei niedrigen Meßtürmen müssen die Meß objektive ausgewechselt werden, wenn ein Prüfling mit großer Brennweite vermes sen werden soll und der Verfahrweg des oberen Meßtisches mit dem Prüfling nicht ausreicht. Je größer die Bauhöhe des Meßturms ist, um so weniger der teuren Meß objektive werden benötigt. Diesem Vorteil steht jedoch der Nachteil gegenüber, daß hohe Meßtürme beim Transport hinderlich sind, insbesondere wenn Türen passiert werden müssen. Gerade wenn das Interferometer in der Fertigung aufgestellt wird, ist mit häufigem Wechsel des Aufstellungsortes zu rechnen. Erfindungsgemäß wird der Nachteil der großen Bauhöhe vermieden.

Hierzu wird der Meßturm in seinem unteren, vorderen Bereich an der Granitplatte mittels eines Drehlagers so befestigt, daß er zum Transport nach vorne gekippt wer den kann. Dadurch verringert sich die Bauhöhe des Interferometers soweit, daß es durch die üblichen Türen hindurch transportiert werden kann. Damit dieser Kippvor gang ohne Gefahr für Bediener und Gerät durchzuführen ist, sind an der Rückseite des Gerätes, im unteren Bereich des Meßturms bzw. des Geräterahmens, eine Gewindemutter und ein Widerlager vorhanden, die beide um eine horizontale Achse geschwenkt werden können. Für den Kippvorgang werden beide mit einer Gewinde spindel verbunden, die als Zubehör dem Gerät beiliegt. Durch Drehen der Gewindespindel mit Hand oder hilfsweise mit einer Bohrmaschine, bewegt sich die Gewindemutter mit dem unteren, hinten liegenden Teil des Meßturms nach oben und der Meßturm kippt um das Drehlager langsam nach vorne. Für den Transport wird der Meßturm zusätzlich mit angeschraubten Verstrebungen gesichert, die ihn mit dem Geräterahmen verbinden.

Am Aufstellungsort kann der Meßturm durch umgekehrte Betätigung der Gewinde spindel wieder aufgerichtet werden und legt sich dann gegen geschliffene An schläge, so daß ein Ausrichten in der Vertikalen nicht erforderlich ist. Zur Fixierung in dieser Position sind an dem Drehlager Klemmstellen vorhanden, mit denen das Lager festgesetzt werden kann. Außerdem sind im Bereich der Anschläge Schrau benverbindungen vorgesehen, mit denen der Turm zusätzlich gesichert werden kann, die es jedoch auch erlauben, den Turm um einige Winkelgrade aus der Verti kalen heraus zu schwenken, falls dies in Ausnahmefällen erforderlich ist. Durch diese gezielte Schrägstellung des Meßturms wird auch die optische Hauptachse im Bereich des Meßturms schräggestellt. Dies kann nötig sein, wenn das Hologramm eine sogenannte Verkippung aufweist, d. h. der Strahlengang in dem Hologramm geringfügig abgeknickt wird. Diese Verkippung kann durch das leichte Schrägstellen des Meßturms kompensiert werden. Die genannte Schraubenverbindung wird für diese Justierarbeiten mit entsprechenden Feingewinden und Übersetzungen ausge rüstet.

Durch die Möglichkeit den Meßturm zu kippen, bietet das erfindungsgemäße Inter ferometer daher nicht nur die besonderen Vorteile beim Transport, sondern es kann auch auf Hologramme mit Verkippung einjustiert werden.

Weitere Gestaltungsmöglichkeiten des Interferometers

Das erfindungsgemäße Interferometer wurde in der bisherigen Beschreibung als Ausführung mit zwei Meßtischen erläutert. Es sind aber auch Ausführungen mit zusätzlichen Meßtischen vorgesehen, die zur Aufnahme weiterer Hologramme, zusätzlicher Strahlteiler usw. vorgesehen sind. Desweiteren sind Ausführungen mit mehr als einer Z-Achse geplant, wobei die zusätzlichen Z-Achsen zur Aufnahme weiterer optischer Systeme dienen.

Das erfindungsgemäße Interferometer wird nachstehend anhand eines Beispiels und der Abb. 1 bis 4 näher erläutert:

In allen Abbildungen wurde das Gerät aus darstellerischen Gründen ohne Verklei dung gezeichnet. Der Faltenbalg (Staubschutz) im Bereich der Führungen und Gewindespindeln des Meßturms wurde ebenfalls nicht dargestellt, damit die darunter liegenden, konstruktiven Details sichtbar sind. In einigen Abbildungen wurden Bau teile geschnitten gezeichnet, die entsprechend Schnittflächen wurden mit Linien schraffuren versehen. Die Verlängerungen 19 und 28 sowie alle Linsen wurden mit einem Grauton hinterlegt, damit sie besser erkennbar sind.

Die Abbildungen zeigen im einzelnen:

Abb. 1: Strahlengang in dem Interferometer.

Abb. 2: grundsätzlicher Aufbau des Interferometers von der Bedienerseite aus gesehen.

Abb. 3: Seitenansicht des Interferometers (linke Seite der Darstellung von Abb. 2.

Abb. 4: Interferometer mit gekipptem Meßturm.

Zu Abb. 1:
In dieser Abbildung wird der Strahlengang in dem Interferometer dargestellt. Das zur Erzeugung der Interferenzbilder benötigte kohärente Licht wird in einem Laser 48 erzeugt, der das Licht als schmales Strahlenbündel einem Kollimator 47 zu leitet. In den beiden Linsen des Kollimators 47 wird das Strahlenbündel aufgeweitet und wieder parallel gerichtet, so daß es anschließend mit größerem Durchmesser dem Meßobjektiv 44 zugeleitet werden kann. In dem Meßobjektiv 44 wird das Strah lenbündel fokusiert und dem Hologramm 31 zugeleitet, nach dessen Passage es einen Brennpunkt 52 bildet.

Die zu prüfende Linse 23 wird durch Verfahren des oberen Meßtisches 6 im Strahlengang so angeordnet, daß ihr Brennpunkt mit dem gemeinsamen Brenn punkt 52 des Meßobjektivs 44 und Hologramms 31 zusammenfällt. Während das Licht das Hologramm 31 passiert, wird der Strahlengang so verändert (verzerrt, wie dies auch der Fall wäre, wenn die untere, sphärische Oberfläche 45 der Linse 46 als Referenzoberfläche asphärisch geformt wäre. Zum Einjustieren des Hologramms 31 wird der untere Meßtisch 7 in vertikaler Richtung entspre chend verfahren. Wenn das Licht anschließend auf die zu prüfende, asphärische Linse 23 fällt, so hat es die gleichen Eigenschaften, als wenn es in dem Meß objektiv 44 eine asphärische Referenzoberfläche passiert hätte.

Sowohl an der unteren, sphärisch gekrümmten Oberfläche 45 der Linse 46 des Meßobjektivs 44 als auch an der unteren Oberfläche 50 der zu prüfenden asphä rischen Linse 23 wird ein Teil des auftreffenden Lichtes reflektiert (ca. 4%). Das an der Linse 23 mit der Oberfläche 50 reflektierte Licht passiert ein zweites Mal das Hologramm 31 wobei der Strahlengang so entzerrt wird, daß die vorher erzeugte Verzerrung im Strahlengang wieder aufgehoben wird. Als Referenzoberfläche kann dann die sphärisch gekrümmte untere Oberfläche 45 der Linse 46 in dem Meßobjektiv 44 benutzt werden. Das von beiden Linsenoberflächen reflektierte Licht wird beim Zurücklaufen von dem Strahlteiler 49 um 90° nach rechts umgelenkt und trifft anschließend auf die fotosensitive Schicht 51 der CCD-Kamera 40. Dort werden die erzeugten Interferenzbilder in digitalisierte, elektrische Signale umgewandelt und auf dem Monitor 39 sichtbar gemacht.

Die Interferenzbilder entstehen aus dem Gang unterschied der beiden reflektierten Strahlenbündel. Wenn die an der Reflexion beteiligten unteren Oberflächen 45 und 50 völlig fehlerfrei wären, d. h. die exakte Geometrie von Kugeloberflächen aufweisen würden, so wäre der Gangunterschied an jeder Stelle in einem beliebigen Querschnitt des Strahlenbündels genau gleich groß. Je nach Größe des Gangunter schieds, der von der Einstellung des oberen Meßtischs 6 abhängt, würden sich hellere oder dunklere Flächen auf dem Monitor 39 darstellen.

Wenn der Prüfling jedoch fehlerbehaftet ist, d. h. an seiner unteren Oberfläche 50 Unregelmäßigkeiten aufweist (Vorwölbungen oder Dellen), so würden diese für andere Gangunterschiede sorgen, da die Reflexion dort an Flächen stattfindet, die im Strahlengang etwas weiter vorne oder hinten liegen. Diese Gangunterschiede würden zu Interferenzbildern führen, die eindeutige Rückschlüsse auf die Unregel mäßigkeiten zuließen. Da die Interferenzen bereits innerhalb einer einzigen Licht wellenlänge auftreten, ist die das Auflösungsvermögen des Interferometers dement sprechend hoch. Ein weiterer erheblicher Vorteil ist, daß mit einem einzigen Meßvor gang die gesamte Linsenoberfläche erfaßt wird.

Wenn die untere Oberfläche 50 der Linse 23 geprüft wurde, kann sie gewendet werden, damit auch ihre andere Oberfläche meßtechnisch erfaßt werden kann. Die Meßergebnisse aus dem Interferometer können direkt dazu benutzt werden, die Linsenoberflächen in weiteren Arbeitsgängen zu korrigieren. Hierzu werden Polier maschinen eingesetzt, mit denen der entsprechend feine Materialabtrag möglich ist. Wenn genügend statistische Informationen im Zusammenhang mit diesen Korrektur arbeitsgängen vorliegen, ist es möglich, die EDV des Interferometers mit derjenigen der Bearbeitungsmaschine zu verbinden und die übertragenen Daten in Maschinen parameter für die Korrektur der Linse umzurechnen, ohne daß ein manueller Eingriff nötig ist.

Zu Abb. 2:
In dieser Abbildung wird das Interferometer in seinem konstruktiven Aufbau gezeigt, wie es sich von der Bedienerseite aus darstellt. Einige Bauteile werden im Schnitt gezeigt, wobei die Schnittebene parallel zur Zeichenebene liegt und die optische Hauptachse enthält.

Auf ein Grundgestell 1, daß über schalldämmende Fußplatten 2 verfügt, ist eine dicke Granitplatte 3 unter Zwischenlage von luftgefüllten Gummikissen 4 aufge legt, die schwingungsdämpfende Eigenschaften haben und im Zusammenwirken mit der großen Masse der Granitplatte 3 und den Fußplatten 2 dafür sorgen, daß Körperschwingungen vom Fußboden des Aufstellungsraums nicht auf das optische System des Interferometers übertragen werden.

Auf ihrer Oberseite trägt diese Granitplatte 3 den Meßturm 5, mit dem oberen Meßtisch 6 und dem unteren Meßtisch 7. Die Meßtische 6 und 7 sind mit Brücken 13 und 25 verbunden, die mittels Führungen 8 an dem Meßturm 5 gehalten werden, die Bewegungen in Z-Richtung zulassen. In der genannten Bewe gungsrichtung werden die Brücken 13 und 25 und damit die Meßtische 6 und 7 von Gewindespindeln 9 angetrieben, die an ihrem oberen Ende mittels längsver stellbarer Lager 10 mit dem Meßturm 5 verbunden sind, während sie an ihrem unteren Ende über jeweils einen Motorantrieb 11 verfügen, der gleichzeitig die Funktion einer Lagerung übernimmt und die Verbindung zu dem Meßturm 5 herstellt.

Die linke Gewindespindel 9 steht mit einer Gewindemutter 12 in Verbindung, die fest mit der oberen Brücke 13 verbunden ist, während sie durch eine Bohrung in der unteren Brücke 25 hindurchführt, ohne diese zu berühren. Wenn sich die linke Gewindespindel 9 dreht, so wird die Gewindemutter 12 in Folge der Steigung des Gewindes, je nach Drehrichtung, nach oben oder unten bewegt und damit auch die obere Brücke 13 mit dem oberen Meßtisch 6. Die rechte Gewindespindel 9 dagegen steht mit einer Gewindemutter 34 in Verbindung, die der unteren Brücke 25 zugeordnet ist und durch eine Bohrung in der oberen Brücke 13 ohne Berührung hindurchgeführt wird. Diese rechts angeordnete Gewindespindel 9 treibt damit die untere Brücke 25 mit dem daran befestigten unteren Meßtisch 7 in vertikaler Richtung an.

Zur Ansteuerung der beiden Antriebe 11 die der linken und der rechten Gewinde spindel 9 zugeordnet sind, dient ein Joystick 43 der von dem einen auf den ande ren Antrieb 11 umschaltbar ist und auf der Granitplatte 3 angeordnet wird. Mit ihm können die Antriebe nicht nur ein- und ausgeschaltet, sondern auch in ihrer Drehzahl beeinflußt werden. Damit ist ein präzises Anfahren der Voreinstellposition der beiden Meßtische 6 und 7 möglich.

Außer dieser elektrisch angetriebenen Verstellmöglichkeit, die zur groben Vorjustie rung des oberen Meßtisches 6 und des unteren Meßtisches 7 dient, verfügen beide auch über die Möglichkeit einer Feinjustierung. Hierzu ist der obere Meß tisch 6 gegenüber der oberen Brücke 13 in Z-Richtung verschieblich angeordnet, wozu eine Führung 14 zwischen beiden Bauelementen dient. Der obere Meß tisch 6 wird gegenüber der oberen Brücke 13 durch Verstellen einer vertikalen Mikrometerschraube 15 in Z-Richtung verschoben. In gleicher Weise ist der untere Meßtisch 7 mit Führungen 35 an der unteren Brücke 25 gehalten und kann mittels Mikrometerschraube 36 gegenüber dieser im Feinbereich verstellt werden.

Damit die genaue Höhenlage des obereren Meßtisches 6 und des untereren Meß tisches 7 auch meßtechnisch genau bestimmt werden kann, ist an dem Meß turm 5 auch ein Maßstab 41 angebracht, der von Ableseeinrichtungen (nicht dar gestellt, die mit den Meßtischen 6 und 7 verbunden sind, abgetastet wird. Diese Ableseeinrichtungen übertragen ihre Meßwerte auf das jeweilige Auswertegerät mit den zugehörigen Anzeigedisplays 42, die auf der Granitplatte 3 angeordnet sind. Die Anzeige der Höhenlage kann zusätzlich oder alternativ auch auf dem Monitor 39 bzw. auf dem Bildschirm des PC sichtbar gemacht werden.

In den oberen Meßtisch 6 ist ein oberer Kreuztisch 16 eingelegt, der mittels der horizontalen Mikrometerschraube 17 in X-Richtung verstellt werden kann, während er mittels der horizontalen Mikrometerschraube 18 in Y-Richtung zu verstellen ist. An dem oberen Kreuztisch 16 sind Verlängerungen 19 befestigt, die durch Öffnungen in dem unteren Meßtisch 7 und dem damit verbundenen unteren Kreuztisch 20 hindurchgeführt sind und an ihrem unteren Ende die obere Zwischenplatte 21 trägt. Auf diese ist die Linsenaufnahme 22 aufgelegt, welche die zu vermessende Linse 23 als Prüfling trägt. Die Linsenaufnahme 22 ist mit der oberen Zwischenplatte 21 mittels einer Dreipunktlagerung verbunden, die im dar gestellten Beispiel über zwei vertikale Feingewindeschrauben 24 verfügt, über welche die Ebene der Linsenaufnahme 22 und damit die Linse 23 um die X- und Y-Achse geneigt werden kann.

In den unteren Meßtisch 7 ist ein unterer Kreuztisch 20 eingelegt, der mittels der horizontalen Mikrometerschraube 26 in X-Richtung verstellt werden kann, während er mittels der horizontalen Mikrometerschraube 27 in Y-Richtung zu verstellen ist. An dem unteren Kreuztisch 20 sind Verlängerungen 28 befestigt die an ihrem unteren Ende die untere Zwischenplatte 29 tragen. Auf diese ist die Hologramm aufnahme 30 aufgelegt welche das, zum Vermessen asphärischer Linsen vorge sehene, Hologramm 31 trägt. Die Hologrammaufnahme 30 ist mit der unteren Zwischenplatte 29 mittels einer Dreipunktlagerung verbunden, die im dargestellten Beispiel über zwei vertikale Feingewindeschrauben 32 verfügt, über welche die Ebene der Hologrammaufnahme 30 und damit das Hologramm 31 um die X- und Y-Achse geneigt werden kann. Zusätzlich ist eine dritte Feingewindeschraube 33 vorgesehen, mit der die Hologrammaufnahme 30 mit dem Hologramm 31 zusätz lich um die Winkelhalbierende zwischen der X- und Y-Achse geneigt werden kann.

Auf der Granitplatte 3 ist auch ein Monitor 39 angeordnet, der die Signale von der CCD-Kamera 40 verarbeitet und als Interferenzbilder sichtbar macht. Hierzu ist eine Kabelverbindung zwischen der CCD-Kamera 40 und dem Monitor 39 vor handen. Desweiteren ist ein PC vorgesehen (nicht dargestellt), der mittels ent sprechender Software weitergehende Auswertungen ermöglicht und ebenfalls per Kabel mit der CCD-Kamera 40 verbunden ist.

Eine Lagerung 37 ist im unteren Bereich des Meßturmes 5 vorgesehen, mit der dieser um eine horizontale Achse, die in X-Richtung ausgerichtet ist, für Transport zwecke gekippt werden kann. Diese Lagerung 37 ist mit der Granitplatte 3 fest verbunden und nimmt einen Lagerbolzen 38 auf, um den der Meßturm 5 gedreht werden kann. Der Kippvorgang wird im Zusammenhang mit Abb. 4 näher be schrieben.

In ihrem mittleren Bereich trägt die Granitplatte 3 das Meßobjektiv 44 mit welchem der von unten kommende, parallele Strahlengang fokusiert wird, so daß im Zusam menwirken mit dem Hologramm 31 ein Brennpunkt entsteht, der im oberen Bereich des Meßturmes 5 liegt und auf den der Brennpunkt des Prüflings ausgerichtet wird. Die untere Oberfläche 45 der Linse 46 dient als Referenzoberfläche für den eigentlichen Meßvorgang.

Auf ihrer Unterseite trägt die Granitplatte 3 den Kollimator 47, der das von dem Laser 48 ausgehende, schmale Bündel parallelen Lichtes aufweitet und wieder parallel richtet. Im Strahlengang des Kollimators 47 ist auch der Strahlteiler 49 angeordnet, der das von der unteren Oberfläche 45 der Linse 46 sowie das von der unteren Oberfläche 50 der zu prüfenden Linse 23 reflektierte Licht um 90° umlenkt und der fotosensitiven Schicht 51 der CCD-Kamera 40 zuleitet.

Zu Abb. 3:
Diese Abbildung zeigt eine Seitenansicht des Interferometers ohne Schnittdar stellungen. Dargestellt ist die linke Seite, bezogen auf die Zeichnung in Abb. 2.

Die Granitplatte 3 liegt auf dem Grundgestell 1 auf, wobei zwischen beiden luft gefüllte Gummikissen 4 angeordnet sind und das Grundgestell 1 über schwin gungsgedämpfte Fußplatten 2 verfügt. An der Unterseite der Granitplatte 3 ist der Kollimator 47 mit dem Laser 48 befestigt.

An der Oberseite der Granitplatte 3 ist die Lagerung 37 für den Meßturm 5 be festigt, die den Lagerbolzen 38 aufnimmt, um den der Meßturm 5 nach vorne ge kippt werden kann. Zur Arretierung des Meßturms 5 dient eine Klemmvorrichtung (nicht gezeichnet) im Bereich der Lagerung 37 und geschliffene Anschlag platten 53, gegen die der Meßturm 5 mittels der Schrauben 54 angelegt werden kann, ohne daß eine Nachjustierung nötig ist. Im Bereich der Anschlagplatten 53 sind auch Einrichtungen wie z. B. Mikrometerschrauben 55 vorhanden, mit denen der Meßturm 5 gezielt um einige Winkelgrade nach vorne geneigt werden kann. Dies kann erforderlich sein, wenn Hologramme 31 mit einer sogenannten Ver kippung benutzt werden sollen.

An dem Meßturm 5 sind die Führungen 8 befestigt, von denen die beiden Brücken 13 und 25 so gehalten werden, daß sie in Z-Richtung, d. h. vertikal verfahren werden können. Als Antrieb für diese Verfahrbewegung dienen die Gewin despindeln 9 mit den Antrieben 11, wobei die gezeichnete Gewindespindel 9 für den Antrieb der oberen Brücke 13 vorgesehen ist, die hierzu mit der Gewinde mutter 12 verbunden ist. Mit der unteren Brücke 25 hat die gezeichnete Gewinde spindel 9 keine Verbindung, sie führt dort mit Spiel durch eine entsprechende Bohrung 56.

An den Führungen 14 der obere Brücke 13 ist der obere Meßtisch 6 in Z-Richtung, d. h. vertikal verschieblich, angeordnet. Er kann gegenüber der oberen Brücke 13 mittel der vertikalen Mikrometerschraube 15 im Feinbereich verscho ben werden. In gleicher Weise ist an den Führungen 35 der unteren Brücke 25 der untere Meßtisch 7 gehalten, der mittels einer Mikrometerschraube 36 in Z-Richtung verschoben werden kann.

In den Meßtischen 6 und 7 sind Kreuztische 16 und 20 angeordnet, die in der horizontalen Ebene mittels der Mikrometerschrauben 17, 18, 26 und 27 in X- und Y-Richtung verschoben werden können. Die beiden Meßtische 16 und 20 tragen Verlängerungen 19 und 28, an denen die obere Zwischenplatte 21 und die untere Zwischenplatte 29 befestigt sind.

Die obere Zwischenplatte 21 trägt die Linsenaufnahme 22, die mittels der verti kalen Feingewindeschrauben 24 zum Justieren in ihrer Ebene geneigt werden kann und die Linse 23 aufnimmt. Die untere Zwischenplatte 29 trägt die Hologramm aufnahme 30, die mittels der Feingewindeschrauben 32 und 33 ebenfalls in ihrer Ebene geneigt werden kann und das Hologramm 31 aufnimmt.

Zu Abb. 4:
In dieser Abbildung wird das Interferometer transportfertig, d. h. in gekippter Stellung gezeigt. Am hinteren, unteren Ende des Meßturms 5 ist eine Gewindemutter 57 mittels einem horizontalen Bolzen 58 drehbar befestigt. In die Gewindemutter 57 ist eine Gewindespindel 59 eingeschraubt, die an ihrem unteren Ende von einem Widerlager 60 gehalten wird. Diese Widerlager 60 ist ebenfalls mittels einem hori zontalen Bolzen 61 drehbar gelagert. Durch die drehbare Lagerung der Gewinde mutter 57 und des Widerlagers 60 können sich diese beiden Konstruktions elemente während des Kippvorgangs des Meßturms 5 immer genau in Richtung der Gewindespindel 59 ausrichten.

Zum manuellen Antrieb der Gewindespindel 59 dient ein Sechskant 62, auf dem ein Schraubschlüssel aufgesetzt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, diesen Sechskant 62 mit einer Bohrmaschine zu verbinden. Vor dem Transport wird der Meßturm 5 noch zusätzlich durch zwei hintereinander liegende Verstrebungen 63 abgesichert, von denen nur eine auf der Zeichnung sichtbar ist. Die Verstre bungen 63 werden mittels Schrauben 64 an dem Meßturm 5 einerseits und dem Grundgestell 1 andererseits befestigt.

Bezugszeichenliste

1

Grundgestell

2

Fußplatte

3

Granitplatte

4

luftgefülltes Gummikissen

5

Meßturm

6

oberer Meßtisch

7

unterer Meßtisch

8

Führung

9

Gewindespindel

10

Lager

11

Motorantrieb

12

Gewindemutter

13

obere Brücke

14

Führung

15

vertikale Mikrometerschraube

16

oberer Kreuztisch

17

horizontale Mikrometerschraube

18

horizontale Mikrometerschraube

19

Verlängerung

20

unterer Kreuztisch

21

obere Zwischenplatte

22

Linsenaufnahme

23

Linse

24

vertikale Feingewindeschraube

25

untere Brücke

26

horizontale Mikrometerschraube

27

horizontale Mikrometerschraube

28

Verlängerung

29

untere Zwischenplatte

30

Hologrammaufnahme

31

Hologramm

32

Feingewindeschraube

33

Feingewindeschraube

34

Gewindemutter

35

Führung

36

vertikale Mikrometerschraube

37

Lagerung

38

Lagerbolzen

39

Monitor

40

CCD-Kamera

41

Maßstab

42

Auswertegerät mit Anzeigedisplay

43

Joystick

44

Meßobjektiv

45

untere Oberfläche

46

Linse

47

Kollimator

48

Laser

49

Strahlteiler

50

untere Oberfläche

51

fotosensitive Schicht

52

Brennpunkt

53

Anschlagplatte

54

Schraube

55

Mikrometerschraube

56

Bohrung

57

Gewindemutter

58

horizontaler Bolzen

59

Gewindespindel

60

Widerlager

61

horizontaler Bolzen

62

Sechskant

63

Verstrebung

64

Schraube

Claims

1. Interferometer zum Vermessen asphärischer Linsen mit einem Lasergerät als Lichtquelle und einem Hologramm für die Strahlkorrektur, dadurch gekenn zeichnet, daß an einer schwingungsgedämpften Granitplatte (3) alle optischen Einrichtungen befestigt sind, wobei an der Unterseite der Laser (48) der Kolli mator (47) mit dem Strahlteiler (49) und die CCD-Kamera (40) mit der fotosen sitiven Schicht (51) angeordnet sind, während im mittleren Bereich der Granit platte (3) das Meßobjektiv (44) untergebracht ist und auf die Oberseite der Granit platte (3) ein Meßturm (5) aufgesetzt ist, der mindestens einen oberen Meß tisch (6) und einen unteren Meßtisch (7) trägt, die beide in Z-Richtung, d. h. verti kal verfahren werden können, wobei der obere Meßtisch (6) mit verstellbaren Vor richtungen verbunden ist, die die Linse (23) aufnehmen, während der untere Meß tisch (7) ebenfalls mit verstellbaren Vorrichtungen verbunden ist, die das Holo gramm (31) aufnehmen, und daß desweiteren die erzeugten Interferenzbilder mittels einer CCD-Kamera (40) aufgenommen und auf einem damit verbundenen Bildschirm sichtbar gemacht werden, wobei es auch möglich ist, die digitalen Signale der CCD-Kamera (40) einer Auswertelektronik, z. B. einem PC mit geeig neter Software und/oder der Steuerungselektronik einer Linsenbearbeitungs maschine zuzuleiten, und daß der Meßturm (5) mit der Granitplatte (3) mittels einer Lagerung (37) und einem Lagerbolzen (38) so verbunden ist, daß er für Transportzwecke nach vorne gekippt werden kann, aber auch Kippbewegungen im Feinbereich für Justierarbeiten möglich sind.

2. Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meßturm (5) weitere Meßtische zur Aufnahme von zusätzlichen Hologrammen vorgesehen sind und im Strahlengang auch weitere Strahlteiler angeordnet wer den, und daß auch zusätzliche Z-Achsen zur Aufnahme weiterer optischer Systeme vorgesehen werden.

3. Interferometer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Granitplatte (3) eine Masse von mehreren hundert Kilogramm aufweist und sich an mehreren Punkten auf luftgefüllte Gummikissen (4) abstützt, die ihrerseits auf einem Grundgestell (1) aufliegen, das über schwingungsdämpfende Fuß platten (2) verfügt.

4. Interferometer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßobjektiv (44) in einer Ausnehmung der Granitplatte (3) untergebracht ist und mit dieser über einen Rahmen verbunden ist, der horizontale Verstellmöglich keiten in X- und Y-Richtung zu läßt und auch über Verstelleinrichtungen verfügt, mit denen die Richtung der optischen Achse des Meßobjektivs (44) korrigiert - werden kann.

5. Interferometer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß so wohl das Meßobjektiv (44) als auch der zugehörige Rahmen über Paßflächen verfügen, an denen sich das Meßobjektiv (44) beim Wiedereinsetzen selbst zen triert und ausrichtet, so daß das Meßobjektiv (44) ohne größeren Justieraufwand ausgewechselt werden kann.

6. Interferometer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßobjektiv (44) relativ zu seinen Paßflächen über eine Voreinstellung verfügt, d. h. vorjustiert ist.

7. Interferometer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer des Meßturms (5) aus dickwandigem Grauguß gefertigt ist und an seiner Vorderseite mindestens zwei Führungen (8) zur Aufnahme der oberen Brücke (13) und der unteren Brücke (25) trägt, die Vertikalbewegungen an diesen Führungen (8) ausführen können.

8. Interferometer nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meßturm (5) parallel zu den Führungen (8) zwei Gewindespindeln (9) dreh bar angeordnet sind, die über einen elektrischen Antrieb (11) verfügen und durch ihre Drehung sowohl die obere Brücke (13) als auch die untere Brücke (25) verti kal bewegen, wozu die obere Brücke (13) mit einer Gewindemutter (12) und die untere Brücke (25) mit einer Gewindemutter (34) versehen ist.

9. Interferometer nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ansteuern der beiden Antriebe (11) ein Joystick (43) benutzt wird, der von dem einen Antrieb (11) auf den anderen umgeschaltet werden kann und über die Schaltstellungen "Null", "Aufwärts" und "Abwärts" verfügt und es außerdem er möglicht, durch mehr oder weniger große Auslenkung des Joysticks (43) die Ver fahrgeschwindigkeit der beiden Brücken (13) und (25) zu verändern.

10. Interferometer nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewindespindeln (9) im oberen Bereich von axial verstellbaren La gern (10) gehalten werden, während sie im unteren Bereich mit den Antrie ben (11) verbunden sind, die gleichzeitig die Funktion der Lagerung übernehmen.

11. Interferometer nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewindespindeln (9) durch axiales Verstellen der beiden Lager (10) mit ei ner Zugspannung beaufschlagt werden.

12. Interferometer nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Brücke (13) ein oberer Meßtisch (6) und an der unteren Brücke (25) ein unterer Meßtisch (7) mittels Führungen (14) bzw. Führungen (35) vertikal ver schieblich angeordnet ist und zur Ausführung dieser Bewegungen vertikale Mikrometerschrauben (15) bzw. (36) vorhanden sind.

13. Interferometer nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meßturm (5) ein Maßstab (41) angeordnet ist, der von Meßeinrichtungen des oberen Meßtisches (6) und des unteren Meßtisches (7) abgetastet wird, und daß die so erzeugten elektrischen Meßsignale einem Auswertegerät mit Anzeigedis play (42) und /oder einer elektronischen Datenverarbeitung zugeführt werden, welche auch die digitalen Signale der CCD-Kamera (40) verarbeitet.

14. Interferometer nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem oberen Meßtisch (6) ein oberer Kreuztisch (16) und in dem unteren Meß tisch (7) ein unterer Kreuztisch (20) angeordnet sind, die mittels horizonta ler Mikrometerschrauben (17) und (18) bzw. horizontalen Mikrometer schraube (26) und (27) Bewegungen in der horizontalen Ebene in X- und Y-Richtung ausführen können.

15. Interferometer nach Anspruch 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß an dem oberen Kreuztisch (16) Verlängerungen (19) befestigt sind, die an ihrem unteren Ende eine obere Zwischenplatte (21) tragen, auf die sich die Linsenauf nahme (22) mit der zu prüfenden Linse (23) abstützt und daß die Linsenauf nahme (22) gegenüber der oberen Zwischenplatte (21) mittels der beiden vertika len Feingewindeschrauben (24) zum Justieren in zwei Ebenen geneigt werden kann.

16. Interferometer nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Neigen der Linsenaufnahme (22) in zwei Ebenen, relativ zur oberen Zwischen platte (21), zwei horizontale, in einer Ebene angeordnete und in X- und Y-Richtung verstellbare Feingewindeschrauben benutzt werden, welche in die obere Zwischenplatte (21) eingeschraubt sind und über kegelförmige Spitzen verfügen auf die Stahlkugeln aufgelegt sind, die von vertikalen Bohrungen geführt werden und auf die sich die Linsenaufnahme (22) abstützt

17. Interferometer nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an dem unteren Kreuztisch (20) Verlängerungen (28) befestigt sind, die an ihrem unteren Ende eine untere Zwischenplatte (29) tragen, auf die sich die Holo grammaufnahme (30) mit dem Hologramm (31) abstützt, und daß die Holo grammaufnahme (30) gegenüber der unteren Zwischenplatte (29) mittels der Feingewindeschrauben (32) und (33) zum Justieren in drei Ebenen geneigt wer den kann.

18. Interferometer nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen (19) und (28), sowie die Ausnehmungen in dem unterem Meß tisch (7) und dem unterem Kreuztisch (20) so gestaltet sind, daß sich minimale Abstände einstellen lassen zwischen einerseits der zu prüfenden Linse (23) und dem Hologramm (31) und andererseits dem Hologramm (31) und dem Meß objektiv (44).

19. Interferometer nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (8) zwischen dem Meßturm (5) und den Brücken (13) und (25) als Kugel- oder Rollenführungen ausgeführt werden.

20. Interferometer nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewindespindeln (9) mit den Gewindemuttern (12) und (34) zum Antrieb der Brücken (13) und (25) als Kugelumlaufspindeln ausgeführt werden.

21. Interferometer nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (8) und die Gewindespindeln (9) zum Staubschutz abschnittsweise mittels Faltenbälge abgedeckt werden.

22. Interferometer nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kippen des Meßturms (5) an der Granitplatte (3) eine Lagerung (37) befestigt ist, die einen Lagerbolzen (38) aufnimmt, um den der Meßturm (5) nach vorne ge dreht werden kann.

23. Interferometer nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kippen des Meßturms (5) eine Gewindespindel (59) vorgesehen ist, die einer seits mit einer Gewindemutter (57) verbunden ist, die an dem hinteren, unteren Ende des Meßturms (5) mittels eines horizontalen Bolzens (58) schwenkbar gela gert ist und andererseits drehbar mit einem Widerlager (60) verbunden ist, das mittels eines horizontalen Bolzens (61) mit dem Grundgestell (1) in Verbindung steht, und daß die Gewindespindel (59) über einen Sechskant (62) verfügt, mittels dem sie zum Kippen des Meßturms (5) von Hand mit einem Schraubenschlüssel oder mit einer Bohrmaschine gedreht werden kann.

24. Interferometer nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Lagerbolzens (38) eine Klemmvorrichtung vorhanden ist, mit der ein unbeabsichtigtes Kippen des Meßturms (5) verhindert werden kann.

25. Interferometer nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im hinteren, unteren Bereich des Meßturms (5) eine Anschlagplatte (53) angeordnet ist, die ebenso wie der Meßturm (5) in diesem Bereich über geschliffene Flächen verfügt, gegen die der Meßturm (5) mittels Schrauben (54) gezogen werden kann so daß ein Justieren des Meßturms beim Wiederaufrichten nach dem Kippen nicht erforderlich ist.

26. Interferometer nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Anschlagplatte (53) eine Mikrometerschraube (55) vorgesehen ist, mit welcher der Meßturm (5) nach teilweisem Lösen der Schrauben (54) und der Klemmvorrichtung um ein vorgegebenes Winkelmaß, nach vorne geneigt werden kann.

27. Interferometer nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßturm (5) zum Transport mittels zweier Verstrebungen (63) zusätzlich abge stützt wird, wobei diese mittels Schrauben (64) an dem Meßturm (5) einerseits und dem Grundgestell (1) andererseits, befestigt werden.