DE202005018723U1 - Vorrichtung zum Sichtbarmachen eines Signierzeichens auf einem Brillenglas - Google Patents

Vorrichtung zum Sichtbarmachen eines Signierzeichens auf einem Brillenglas Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Sichtbarmachen eines mit einem Signierzeichen (18; 52) versehenen Brillenglases (16; 50), mit einem auf einer Auf Lage (12; 54) aufliegenden Brillenglas (16; 50), mit einer Beleuchtungs-Lichtquelle (20; 78) zum Erzeugen eines Beleuchtungs-Lichtstrahles (22; 79), mit einer Kamera (36; 88) zum Empfangen eines Beobachtungs-Lichtstrahles (34; 85), mit ersten optischen Mitteln (24; 73, 80, 81, 82, 83) zum Führen des Beleuchtungs-Lichtstrahles (22; 79) von der Lichtquelle (20; 78) zu dem Brillenglas (16; 50) und durch das Brillenglas (16; 50) sowie das Signierzeichen (18; 52) hindurch, und mit zweiten optischen Mitteln (82, 83, 85, 86) zum Führen des durch das Brillenglas (16; 50) durchgetretenen Beleuchtungs-Lichtstrahles (22; 79) als Beobachtungs-Lichtstrahl (34; 85) zu der Kamera (36; 87), dadurch gekennzeichnet, dass das Brillenglas (16; 50) mit einer phototropen Beschichtung (19) beschichtet und unterhalb der Beschichtung (19) mit dem Signierzeichen (18; 52) versehen ist, und dass die Beleuchtungs-Lichtquelle (22; 79) eine Punktlichtquelle ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum Sichtbarmachen eines mit einem Signierzeichen versehenen Brillenglases, mit einem auf einer Auflage aufliegenden Brillenglas, mit einer Beleuchtungs-Lichtquelle zum Erzeugen eines Beleuchtungs-Lichtstrahles, mit einer Kamera zum Empfangen eines Beobachtungs-Lichtstrahles, mit ersten optischen Mitteln zum Führen des Beleuchtungs-Lichtstrahles von der Lichtquelle zu dem Brillenglas und durch das Brillenglas sowie das Signierzeichen (18; 52) hindurch, und mit zweiten optischen Mitteln zum Führen des durch das Brillenglas durchgetretenen Beleuchtungs-Lichtstrahles als Beobachtungs-Lichtstrahl zu der Kamera.
  • Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der DE 103 33 426 A1 bekannt.
  • Brillengläser, insbesondere sog. Gleitsichtgläser, werden mit Signierzeichen versehen, deren Lage während der Produktion des Brillenglases erfasst und verarbeitet wird, um das Brillenglas lagerichtig zu spannen, zu bearbeiten, zu stempeln, zu prüfen und schließlich in die Brille des Endabnehmers zu bringen. Signierzeichen werden auf Brillengläsern dauerhaft angebracht und zwar durch Diamantritzverfahren, durch Abformen beim Gießen von Kunststoff-Brillengläsern oder durch Lasersignierung.
  • Wenn im Rahmen der vorliegenden Anmeldung von „Brillengläsern" die Rede ist, so sind darunter auch Haftschalen und andere vergleichbare optische Bauteile zu verstehen.
  • Damit der Brillenträger durch die Signierzeichen bei der Benutzung der Brille nicht gestört wird, sind diese Zeichen so gestaltet, dass sie nur bei sehr speziellen Lichtverhältnissen erkennbar sind. Die Erkennung der Lage eines Signierzeichens auf einem Brillenglas während des Produktionsprozesses ist deshalb schwierig.
  • Dies gilt insbesondere dann, wenn das Brillenglas mit einer phototropen Beschichtung versehen ist. Derartige Brillengläser werden in der Fachwelt auch als HIP (High Index Phototropic) bezeichnet. Phototrope Beschichtungen sind im hier interessierenden Maßstab relativ dick. Die Schichtdicke liegt bei ca. 30 μm, während die sonstigen Veredelungsschichten (Entspiegelungsschichten usw.) eine Schichtdicke im Bereich von nur ca. 2–3 μm aufweisen. Die Signierzeichen werden vor der Veredelung auf den Linsenkörper aufgebracht. Sie werden daher von den später aufgebrachten Veredelungsschichten überdeckt. Während dies für die üblichen, dünnen Veredlungsschichten kein merkliches Problem für die Erkennbarkeit des Signierzeichens darstellt, ergibt sich dann ein Problem, wenn das Signierzeichen von einer dicken phototropen Schicht überdeckt ist. Das Signierzeichen wird dadurch nämlich optisch verwischt, d.h. die Kanten des Signierzeichens werden unscharf. Es erscheint im Gegensatz zu einer Situation mit nur dünnen Schichten nur noch als niederfrequentes Phänomen.
  • Für eine Kontrolle von Gleitsichtgläsern im Fern- und Nahbezugspunkt ist es erforderlich, in Abhängigkeit von den aufgebrachten Signierzeichen die Wirkung der Gleitsichtgläser an festgelegten Koordinaten auf dem Brillenglas zu messen. Für eine manuelle oder für eine automatische Messung müssen die Signierzeichen daher sichtbar gemacht werden. Dies geschieht bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen mittels rhombenförmiger Gitter oder Streifenmustern, die unscharf abgebildet werden und deren Kantenübergänge hell/dunkel das Signierzeichen erkennbar machen.
  • Nachteil dieser bekannten Vorgehensweise ist, insbesondere beim automatischen Erkennen der Signierzeichen, dass das Gitter je nach Wirkung des untersuchten Brillenglases unterschiedlich vergrößert abgebildet wird, nämlich in Abhängigkeit von der jeweiligen dioptrischen Wirkung des Brillenglases. Es ist daher erforderlich, für die Erkennung der Signierzeichen einen erheblichen Aufwand hinsichtlich der eingesetzten Algorithmen zu betreiben. Bekannte Verfahren haben bislang nicht zu einer vollständig sicheren automatischen Erkennung geführt. Es ist daher in der heutigen Praxis erforderlich, dass auch bei automatisierten Prüfanlagen eine speziell geschulte Arbeitskraft manuell in den Produktionsprozess eingreifen und Fehlerkennungen korrigieren muss.
  • Aber auch dann, wenn die Signierzeichen innerhalb eines Produktionsprozesses mittels eines manuellen Prüfvorganges erkannt werden, ist die Situation ähnlich. In diesem Falle wird je nach dem verwendeten Signierverfahren eine unterschiedliche Beleuchtung eingesetzt, um die Signierzeichen sichtbar zu machen. Bei bekannten Vorrichtungen geschieht dies durch manuelles Umstecken von Beleuchtungseinheiten. Allerdings sind auch bei diesen manuellen Verfahren die Zeichen selber nur undeutlich zu erkennen, so dass Fehler bei der Positionierung und Ausrichtung des jeweiligen Brillenglases möglich sind. Dies gilt auch und gerade im Hinblick auf die für die Erkennung des Signierzeichens zur Verfügung stehende Zeit. Aus diesen Gründen ist es insbesondere bei Kunststoff-Brillengläsern notwendig, die Brillengläser vor dem eigentlichen Erkennen des Signierzeichens von Hand mittels eines Filzstiftes oder dgl. zu markieren („anzupunkten"), was zusätzlichen Aufwand an Arbeit und Zeit erfordert.
  • Entsprechende Überlegungen gelten auch für einen anderen Bereich innerhalb der Bearbeitung derartiger Brillengläser, nämlich für Stempelautomaten, die nach dem heutigen Stand der Technik ebenfalls der Assistenz einer Bedienungsperson bedürfen. Diese beobachtet die Brillengläser auf einem Bildschirm, um nicht automatisch erkannte Positionen von Signierzeichen manuell im System zu korrigieren, beispielsweise mittels einer Rollkugel-Eingabe. Dieser Nachteil drückt sich ebenfalls in einer Verminderung der Produktivität der videounterstützten, manuell betätigten Stempelmaschinen aus.
  • Aus der eingangs genannten DE 103 33 426 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die hinsichtlich der vorstehend angesprochenen Probleme eine gewisse Abhilfe schafft, indem der Beleuchtungs-Lichtstrahl durch das Brillenglas hindurchgeleitet, auf der gegenüberliegenden Seite von einem bewegten Retroreflektor reflektiert, erneut durch das Brillenglas geleite und als Beobachtungs-Lichtstrahl der Kamera zugeleitet wird. Wenn der Retroreflektor bewegt wird, so wird ein homogenerer Hintergrund erzeugt, von dem sich die Signierzeichen wesentlich deutlicher und damit kontrastreicher abheben als vorher bekannt. Die zu prüfenden Brillengläser erscheinen bei der Messung gleichmäßig hell. An den Kanten der Signierzeichen tritt jedoch eine so starke Streuung auf, dass das gestreute Licht nicht mehr die Retroreflexbedingung erfüllt, mit der Folge, dass die Signierzeichen dunkel auf hellem Hintergrund erscheinen. Durch die Bewegung des Retroreflektors verschwimmt dessen Struktur und es stören Wellen, Inhomogenitäten, Verschmutzungen usw. des Retroreflektors selbst nicht mehr.
  • Diese bekannte Vorgehensweise hat sich für übliche Brillengläser ohne Veredelungsschichten oder mit dünnen Veredelungsschichten (einige μm Dicke) bewährt. Sie stößt jedoch aus den oben genannten Gründen an ihre Grenze, wenn das Brillenglas mit dicken Schichten (um die 30 μm Dicke), wie phototrope Schichten, beschichtet ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtungen der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll ermöglicht werden, auch Brillengläser mit dicken Schichten innerhalb eines Produktionsprozesses zu behandeln, indem einerseits die darauf angebrachten Signierzeichen lagerichtig erkannt werden, andererseits aber auch eine Vermessung des Brillenglases innerhalb desselben Verfahrens und auch innerhalb derselben Vorrichtung möglich ist. All dies soll mit möglichst einfachen apparativen und verfahrensmäßigen Mitteln geschehen.
  • Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Brillenglas mit einer phototropen Beschichtung beschichtet und unterhalb der Beschichtung mit dem Signierzeichen versehen ist, und dass die Beleuchtungs-Lichtquelle eine Punktlichtquelle ist.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
  • Die Verwendung einer punktförmigen Lichtquelle (sog. „künstlicher Stern") hat zur Folge, dass die niederfrequenten Störungen erkennbar werden. Das erkennbare Bild der Signierzeichen wird daher insbesondere im Kantenbereich schärfer.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Punktlichtquelle relativ zu dem Signierzeichen ein Öffnungsverhältnis von weniger als 1/200, vorzugsweise von weniger als 1/500 auf.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein optimaler Kompromiß zwischen einer idealen Punktleuchte und einer praktisch realisierbaren Leuchte gefunden werden kann. In einer praktischen Ausführung eines Öffnungsverhältnisses von 1/500 kann z.B. eine Hochleistungs-Leuchtdiode mit einer Auswahlblende verwendet werden, die einen Durchmesser von 1 mm und einen Abstand von 500 mm von der mit dem Signierzeichen versehenen Oberfläche des Brillenglases aufweist.
  • Ferner ist bevorzugt, wenn die Punktlichtquelle eine Wellenlänge am Rand oder außerhalb des sichtbaren Bereiches aufweist, vorzugsweise von weniger als 400 oder mehr als 750 nm.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass man Streu- und Umgebungslicht durch Filter empfängerseitig gut unterdrücken kann.
  • Eine besonders gute Wirkung wird ferner dann erzielt, wenn ein in der Kamera aus dem Beobachtungs-Lichtstrahl erzeugtes Videosignal durch mindestens eine Faltungsoperation über jeweils endliche Nachbarschaften im Kontrast angehoben wird. Vorzugsweise werden dabei hohe Ortsfrequenzen, z.B. infolge einer differenzierenden Wirkung, stärker angehoben als niedrige Ortsfrequenzen.
  • Das aus dem Beobachtungs-Lichtstrahl erzeugte Videosignal in der Kamera kann erfindungsgemäß zu verschiedenen Zwecken verwendet werden. Zum einen kann es zum Ermitteln des Signierzeichens mittels Zeichenerkennung dienen. Zum anderen kann es zum Ermitteln einer Position des Brillenglases auf einer Auflage dienen und anschließend zum Ermitteln einer dioptrischen Wirkung des Brillenglases.
  • Erfindungsgemäß können die verschiedenen Strahlengänge ganz oder streckenweise zusammengelegt werden, um das Verfahren auf möglichst kleinem Raum durchführen zu können.
  • Bei einer ersten Variante wird der Beleuchtungs-Lichtstrahl in den Strahlengang des Beobachtungs-Lichtstrahles eingekoppelt. Bei einer zweiten Variante wird der Mess-Lichtstrahl in den Strahlengang des Beobachtungs-Lichtstrahles eingekoppelt. Bei einer dritten Variante schließlich wird der Mess-Lichtstrahl in den Strahlengang des Beleuchtungs-Lichtstrahles eingekoppelt.
  • Dies geschieht bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt durch entsprechende Strahlenteiler oder sonstige geeignete optische Mittel, beispielsweise durchbohrte Spiegel.
  • Im Zusammenhang mit den verwendeten Strahlenteilern ist es bevorzugt, eine Lichtfalle für einen durch den Strahlenteiler hindurchtretenden Anteil des jeweiligen Lichtstrahls vorzusehen.
  • Wenn ein Strahlenteiler zum Einkoppeln des Beleuchtungs-Lichtstrahls in den Strahlengang des Beobachtungs-Lichtstrahles vorgesehen ist, geschieht dies in bevorzugter Weise derart, dass eine Eintrittspupille der Kamera und eine Austrittspupille der Beleuchtungs-Lichtquelle konjugiert zu diesem Strahlenteiler sind.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden der Beleuchtungs-Lichtstrahl und der Mess-Lichtstrahl mit unterschiedlicher Lichtwellenlänge erzeugt.
  • Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, dass beide Lichtstrahlen hinsichtlich der elektronischen Weiterverarbeitung exakt voneinander getrennt werden können.
  • Bevorzugt werden der Beleuchtungs-Lichtstrahl als rotes Licht und der Mess-Lichtstrahl als grünes Licht erzeugt.
  • Ferner ist bevorzugt möglich, dass der auf den Sensor fallende Mess-Lichtstrahl durch ein Filter geleitet wird, der für die Lichtwellenlänge des Beleuchtungs-Lichtstrahles als Sperrfilter wirkt.
  • Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, die beiden Strahlengänge voneinander zu trennen.
  • Der Retroreflektor kann schließlich eben oder gewölbt ausgebildet sein.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine äußerst schematisierte Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
  • 2 eine ebenfalls schematisierte Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich eines Scheitelbrechwert-Messgeräts, wobei zusätzlich optische Mittel zum Vermessen eines Brillenglases vorgesehen sind.
  • In 1 bezeichnet 10 insgesamt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In der Vorrichtung 10 ist eine Auflage 12 mit einer zentralen Aussparung 14 vorgesehen. Auf der Auflage 12 und über die Aussparung 14 hinweg befindet sich ein Brillenglas 16.
  • Wie man in dem vergrößerten Ausschnitt in 1 erkennen kann, ist das Brillenglas 16 ist mit einem bei 18 angedeuteten Signierzeichen versehen. Das Signierzeichen ist in die Oberfläche des Brillenglases 16 eingebracht. Das Brillenglas 16 ist ferner mit einer dicken, insbesondere einer phototropen Beschichtung 19 versehen, die das Signierzeichen 18 abdeckt. Die Dicke der Beschichtung 19 beträgt etwa 30 μm.
  • Eine Beleuchtungs-Lichtquelle 20 ist vorzugsweise senkrecht zur optischen Achse des Brillenglases 16 ausgerichtet, die im dargestellten Beispiel mit der optischen Achse 21 einer Kamera 36 zusammenfällt. Die Beleuchtungs-Lichtquelle ist eine Punktlichtquelle. Sie besitzt relativ zu der in 1 oberen Oberfläche des Brillenglases 16 ein Öffnungsverhältnis von weniger als 1/200, vorzugsweise weniger als 1/500. Wenn die Beleuchtungs-Lichtquelle 20 von einer Hochleistungs-Leuchtdiode (z.B. vom Typ SFH4230 der Fa. Osram) mit vorgeordneter Auswahlblende gebildet wird, kann bei einem Öffnungsverhältnis von 1/500 der Durchmesser der Blende 1 mm und der Abstand der Blende von der mit dem Signierzeichen 18 versehenen Oberfläche des Brillenglases 16 500 mm betragen.
  • Die Beleuchtungs-Lichtquelle wird vorzugsweise bei einer Wellenlänge betrieben, die außerhalb oder an den Rändern des sichtbaren Bereiches liegt, also beispielsweise weniger als 400 oder mehr als 750 nm beträgt.
  • Die Beleuchtungs-Lichtquelle 20 sendet einen Beleuchtungs-Lichtstrahl 22 aus. Dieser gelangt auf einen Strahlenteiler 24, beispielsweise einen teildurchlässigen Spiegel, und wird dort in die Richtung der optischen Achse 21 der Kamera 36 reflektiert. Ein durch den Strahlenteiler 24 hindurchtretender Anteil des aus der Beleuchtungs-Lichtquelle 20 austretenden Beleuchtungs-Lichtstrahls 22 wird von einer Lichtfalle 26 absorbiert, die hinter dem Strahlenteiler 24 angeordnet ist.
  • Der Beleuchtungs-Lichtstrahl 22 durchsetzt das Brillenglas 16 und gelangt auf einen Retroreflektor 30, der in der Darstellung gemäß 1 unterhalb des Brillenglases 16 angeordnet ist. Der Retroreflektor 30 ist mit einer retroreflektierenden Beschichtung 32 versehen. Er kann auch als handelsübliche Retroreflexfolie oder als Retroreflektor mit regelmäßig angeordneten Tripelspiegeln oder verspiegelten Tripelprismen ausgebildet sein.
  • Der vom Retroreflektor 30 reflektierte Beleuchtungs-Lichtstrahl 22 durchläuft erneut – in entgegengesetzter Richtung – das Brillenglas 16 und wird dann als Beobachtungs-Lichtstrahl 34 zu der Kamera 36, beispielsweise einer CCD-Kamera geführt. Die Kamera 36 ist auf das Brillenglas 16 fokussiert und erzeugt ein Bild des Brillenglases 16, in dem das Signierzeichen 18 vor dem Hintergrund des Retroreflektors 30 sichtbar ist.
  • Der Retroreflektor 30 ist über eine nur äußerst schematisch angedeutete Wirkverbindung 37, im dargestellten Beispiel eine Antriebswelle, mit einem Antriebsmotor 38 verbunden. Der Antriebsmotor 38 dreht den Retroreflektor 30 um eine Vertikalachse, die mit der Achse 21 der Kamera 30 sowie mit der Achse des Beleuchtungs-Lichtstrahls 22 vorzugsweise fluchtet. Dies ist in 1 mit einem Pfeil 39 veranschaulicht.
  • Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die retroreflektierende Beschichtung 32 im Bereich der vertikalen Drehachse des Retroreflektors 30 durchgehend ausgebildet. Auf Grund dessen kann unter ungünstigen Umständen im Bereich der Drehachse und einer kleinen kreisförmigen Umgebung darum ein Muster erkennbar bleiben, das jedoch in der Praxis nur wenig stört. Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Retroreflektor 30 aus diesem Grunde auch kreisringförmig ausgebildet sein kann, wie dies z.B. beim weiter unten noch erläuterten Ausführungsbeispiel gemäß 2 der Fall ist.
  • Anstatt den Retroreflektor 30 als Ganzes um eine Vertikalachse zu drehen, kann man ihn auch linear und quer zur Achse 21 oszillieren lassen. Wenn dabei Retroreflektoren mit einem gleichmäßigen Muster der retroreflektierenden Elemente verwendet werden, muss in diesem Fall darauf geachtet werden, dass eine geeignete Richtung der linearen Oszillationsbewegung zu dem Muster eingestellt wird.
  • Schließlich ist in einer weiteren Variante auch möglich, den Retroreflektor 30 in einer parallelen Drehtranslation zu bewegen, ähnlich der Schwingbewegung eines Schleiftellers einer Schwingschleifmaschine.
  • Insgesamt kommt es bei der Bewegung des Retroreflektors 30 wesentlich darauf an, dass sich dabei die regelmäßigen Strukturen des Retroreflektors 30 und ein ggf. darauf anhaftender Schmutz als Bewegungsunschärfe verwischen. Es wurde bereits erwähnt, dass die Hauptkomponente der Bewegung des Retroreflektors 30 im Wesentlichen quer zur optischen Achse 21 der Kamera 36 verlaufen sollte.
  • Für die retroreflektierende Beschichtung 32 des Retroreflektors 30 wird vorzugsweise ein gleichmäßiges Muster von Einzelelementen verwendet, z.B. regelmäßig angeordnete Tripelprismen oder Tripelspiegel. Dann ist es sinnvoll, die Bewegung des Retroreflektors 30 mit Vertikal-Synchronimpulsen der Kamera 36 zu verkoppeln.
  • Hierzu wird die in 1 dargestellte Beschaltung eingesetzt. Die Beschaltung besteht aus einem elektronischen Steuergerät 40, das über eine erste Leitung 41 an die Kamera 36 und über eine zweite Leitung 42 an den Antriebsmotor 38 angeschlossen ist. Das elektronische Steuergerät 40 gibt seinerseits über eine dritte Leitung 43 Steuerbefehle an den Antriebsmotor 38 ab.
  • Über die erste Leitung 41 werden die vertikalen Synchronimpulse der Kamera 36 zum elektronischen Steuergerät 40 übertragen. Der Motor 38 liefert über die zweite Leitung 42 Encoderimpulse, die im elektronischen Steuergerät 40 mit den vertikalen Synchronimpulsen verglichen werden. Aus diesem Vergleich wird ein Steuersignal für den Strom oder die Spannung des Antriebsmotors 38 abgeleitet, das über die dritte Leitung 43 übertragen wird. Die Regelung kann dabei eine Drehzahlsynchronisierung bewirken, das heißt, dass die Drehzahl des Antriebsmotors 38 an die Frequenz der vertikalen Synchronimpulse angepasst wird. Besonders bevorzugt ist jedoch darüber hinaus eine phasenstarre Kopplung, so dass auch eine vorbestimmte Phasenlage zwischen der periodischen Bewegung des Antriebsmotors 38 (beispielsweise der Drehbewegung) und den vertikalen Synchronimpulsen der Kamera 36 sichergestellt ist.
  • Durch die Verwendung eines bewegten Retroreflektors 30 wird erreicht, dass der Hintergrund, vor dem das Brillenglas 16 in der Kamera 36 abgebildet wird, homogen ist. Man vermeidet daher den Nachteil bekannter Anordnungen, bei denen dem zu erkennenden Signierzeichen noch eine andere unscharfe Struktur überlagert ist, die sogar die Größenordnung des zu erkennenden Signierzeichens haben kann. Wenn man hingegen den Retroreflektor 30 in der beschriebenen Weise bewegt, kann man bei der Bildverarbeitung ein homogenes Grundbild abziehen. Dies ist bei bekannten Vorrichtungen schon deswegen nicht möglich, weil das inhomogene Hintergrundmuster bei unterschiedlich gewölbten Brillengläsern in unterschiedlicher Größe abgebildet wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es bei der Beobachtung des kontrastierten Bildes, wenn man das Videosignal der Kamera 36 zusätz lich über eine Kontrastierungseinrichtung laufen lässt. Diese führt z.B. eine lokale Faltungsoperation auf den Grauwerten mit einer Kernfunktion aus, die in mehrere Richtungen differenzierenden Charakter hat. Einzelheiten dazu finden sich in der eingangs genannten DE 103 33 426 A1 .
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 bezeichnet 44 eine Vorrichtung, nämlich ein Scheitelbrechwert-Messgerät, mit einem lichtdichten Gehäuse 46.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist eine Vorrichtung 44 mit einem Gehäuse 46 dargestellt, das eine Aussparung 48 aufweist. Mit 50 ist ein Brillenglas bezeichnet. Das Brillenglas 50 liegt auf einer Auflage 54 und entspricht gegenständlich dem Brillenglas 16 aus 1, d.h. es ist ebenfalls mit einer dicken, phototropen Beschichtung versehen (in 2 nicht dargestellt).
  • Ferner ist in 2 nur ein Signierzeichen 52 abgebildet. In der Realität sind jedoch zwei Signierzeichen vorgesehen, die sich im vorgegebenen Abstand oberhalb bzw, unterhalb der Zeichenebene befinden. Diese beiden Signierzeichen definieren mit ihrer Lage diejenige Stelle des Brillenglases 50, an der eine physikalische Eigenschaft, z.B. die Brechkraft des Brillenglases 50, gemessen werden soll. Auf diese Stelle wird ein Mess-Lichtstrahl 64 gerichtet. Zu diesem Zweck wird das Brillenglas 50 von einem Bediener auf eine rohrförmige Auflage 54 aufgelegt und dort relativ zu den Signierzeichen 52 manuell ausgerichtet. Es kann sich dabei um ein handelsübliches Scheitelbrechwert-Messgerät handeln. Bei diesem wird das Brillenglas 50 bei der Messung so positioniert, dass die kontrastiert angezeigten Signierzeichen 52 im Kamerabild an einer vorgegebenen Stelle liegen. Die Signierzeichen 52 liegen somit nicht an der Messstelle selbst, sondern in einer bestimmten geometrischen Relation dazu.
  • Das Gehäuse 46 weist lediglich auf der in 2 rechten Seite die von außen zugängliche Aussparung 48 auf. In dieser Aussparung 48 befindet sich eine Aufnahme für das Brillenglas 50, das mit den Signierzeichen 52 versehen ist.
  • Unterhalb des Brillenglases 50 befindet sich ein hier nur schematisch angedeuteter, kreisringförmiger Retroreflektor 56, der mittels (nicht dargestellter) Antriebsmittel drehbar ist, wie mit einem Pfeil 58 angedeutet. Insofern gilt das Gleiche, was weiter oben zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 erläutert wurde.
  • Im Gehäuse 46 befindet sich eine obere Kammer 60, an deren linkem Ende eine Mess-Lichtquelle 62 angeordnet ist. Die Mess-Lichtquelle 62 sendet einen Mess-Lichtstrahl 64 aus. Dieser läuft zunächst durch ein erstes Farbfilter 66 und dann durch eine Blende 68, ehe er in einem Prisma 70 oder einem entsprechenden Spiegel nach unten umgelenkt wird. Der Mess-Lichtstrahl 64 läuft dann durch einen Prismenkompensator 72 sowie durch ein Loch in einem durchbohrten Spiegel 73 und trifft dann auf die Oberseite des Brillenglases 50 auf. Er durchläuft das Brillenglas 50 sowie die Auflage 54 und durchsetzt dann ein in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung vorgesehenes zweites Farbfilter 74, ehe er auf einen Sensor 76 trifft.
  • In einer zentralen Kammer 77 des Gehäuses 46 befindet sich eine Beleuchtungs-Lichtquelle 78, von der drei Ausführungsbeispiele weiter unten an Hand der 3 bis 5 noch erläutert werden.
  • Die Beleuchtungs-Lichtquelle 78 sendet einen Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 aus. Dieser gelangt zunächst auf einen Umlenkspiegel 80 und dann auf einen als Strahlenteiler 81 wirkenden halbdurchlässigen Spiegel. Ein durch den Strahlenteiler 81 hindurchtretender Anteil des Beleuchtungs-Lichtstrahls 79 wird in einer Lichtfalle 75 absorbiert, die hinter dem Strahlenteiler 81 angeordnet ist. Der Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 wird im Wesentlichen jedoch von dem Strahlenteiler 81 nach rechts umgelenkt, um dann auf ein Prisma 82 oder einen Spiegel zu treffen, der den Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 nach unten umlenkt. Nach erneuter Umlenkung durch einen Umlenkspiegel 83 läuft der Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 durch ein Fenster 84 der Aussparung 48 und trifft auf den durchbohrten Spiegel 73, der den Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 wiederum nach unten umlenkt, wo er auf das Brillenglas 50 trifft und das Signierzeichen 52 beleuchtet.
  • Der vom Brillenglas 50 bzw. dem Signierzeichen 52 reflektierte Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 bildet nun einen Beobachtungs-Lichtstrahl 85, der zunächst nach oben verläuft und dann über den durchbohrten Spiegel 73, den Umlenkspiegel 83, das Prisma 82 und den Strahlenteiler 81 auf ein weiteres Prisma 86 oder einen entsprechenden Spiegel gelangt, der den Beobachtungs-Lichtstrahl 85 nach unten umlenkt, wo er über ein Objektiv 87 zu einer CCD-Kamera 88 gelangt. Das Prisma 86, das Objektiv 87 und die CCD-Kamera 88 befinden sich in einer linken Kammer 89 des Gehäuses 46.
  • Die Eintrittspupille des Objektivs 87 und die Austrittspupille der Beleuchtungs-Lichtquelle 78 sind bezüglich des Strahlenteilers 81 zueinander konjugiert.
  • Die Vorrichtung 44 gemäß 2 arbeitet wie folgt:
    In einem Messzweig wird der Mess-Lichtstrahl 64 von der Mess-Lichtquelle 62 in der beschriebenen Weise auf das Brillenglas 50 eingestrahlt, durchsetzt dieses und gelangt auf den Sensor 76. Auf diese Weise können physikalische Eigenschaften des Brillenglases gemessen werden. Zur besseren Unterscheidung vom Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 bzw. vom Beobachtungs-Lichtstrahl 85 wird der Mess-Lichtstrahl 64 mit einer anderen Lichtwellenlänge ausgestrahlt, beispielsweise als grünes Licht. Hierzu ist das erste Farbfilter 66 als Grünfilter ausgestaltet. Das zweite Farbfilter 74 vor dem Sensor 76 hat demgegenüber die Funktion eines Sperrfilters, das andere Lichtwellenlängen, insbesondere die der Beleuchtungs-Lichtquelle 78, nicht durchlässt. Auf diese Weise wird verhindert, dass anderes Licht außer dem Mess-Lichtstrahl 64 auf den Sensor 76 gelangt.
  • Gleichzeitig wird über die Beleuchtungs-Lichtquelle 78 der Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 in der beschriebenen Weise auf das Brillenglas 50 gerichtet, um dort das Signierzeichen 52 zu beleuchten. Das reflektierte Bild des Signierzeichens 52 gelangt dann als Beobachtungs-Lichtstrahl 85 zur CCD-Kamera 88 und wird von dort als Videosignal ausgewertet.
  • Während dies geschieht, wird der Retroreflektor 56 unterhalb des Brillenglases 50 bewegt (Pfeil 58) und zwar in der bereits beschriebenen Weise, nämlich um die Auflage 54 herum rotierend oder in paralleler Drehtranslation.
  • Die Frequenz einer der vorgenannten periodischen Bewegungen des Retroreflektors 56 wird dabei wiederum so gewählt, dass sie an eine Auslesefrequenz der Kamera 88 angepasst ist.
  • Auch hier versteht sich, dass eine weitere Kontrastierung durch Faltungsoperationen der oben erläuterten Art bewirkt werden kann.
  • Über die Auswertung des Videosignales der CCD-Kamera 88 kann alternativ oder zusätzlich zum Sensor 76 auch eine Messung eines physikalischen Parameters des Brillenglases 50 vorgenommen werden.
  • Im Allgemeinen wird jedoch angestrebt, den Messzweig einerseits und den Beleuchtungs-/Beobachtungszweig andererseits voneinander zu entkoppeln.

Claims (16)

  1. Vorrichtung zum Sichtbarmachen eines mit einem Signierzeichen (18; 52) versehenen Brillenglases (16; 50), mit einem auf einer Auf Lage (12; 54) aufliegenden Brillenglas (16; 50), mit einer Beleuchtungs-Lichtquelle (20; 78) zum Erzeugen eines Beleuchtungs-Lichtstrahles (22; 79), mit einer Kamera (36; 88) zum Empfangen eines Beobachtungs-Lichtstrahles (34; 85), mit ersten optischen Mitteln (24; 73, 80, 81, 82, 83) zum Führen des Beleuchtungs-Lichtstrahles (22; 79) von der Lichtquelle (20; 78) zu dem Brillenglas (16; 50) und durch das Brillenglas (16; 50) sowie das Signierzeichen (18; 52) hindurch, und mit zweiten optischen Mitteln (82, 83, 85, 86) zum Führen des durch das Brillenglas (16; 50) durchgetretenen Beleuchtungs-Lichtstrahles (22; 79) als Beobachtungs-Lichtstrahl (34; 85) zu der Kamera (36; 87), dadurch gekennzeichnet, dass das Brillenglas (16; 50) mit einer phototropen Beschichtung (19) beschichtet und unterhalb der Beschichtung (19) mit dem Signierzeichen (18; 52) versehen ist, und dass die Beleuchtungs-Lichtquelle (22; 79) eine Punktlichtquelle ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktlichtquelle relativ zu dem Signierzeichen (18; 52) ein Öffnungsverhältnis von weniger als 1/200, vorzugsweise von weniger als 1/500 aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktlichtquelle eine Wellenlänge am Rand oder außerhalb des sichtbaren Bereiches aufweist, vorzugsweise von weniger als 400 oder mehr als 750 nm.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs-Lichtquelle (20; 78) auf einer ersten Seite des Brillenglases (16; 50) angeordnet ist, dass auf der der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Brillenglases (16; 50) ein Reflektor (30; 56) angeordnet ist, und dass der Reflektor (30; 56) mit einem Antriebsmotor (40) zum Bewegen (42; 58) des Reflektors (30; 56) verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (30; 56) als Retroreflektor ausgebildet ist
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ferner vorgesehen sind: – eine von der Beleuchtungs-Lichtquelle (78) baulich verschiedene Mess-Lichtquelle (62) zum Erzeugen eines Mess-Lichtstrahls (64) für eine Messung einer physikalischen Eigenschaft des Brillenglases (50); – ein Sensor (76); – dritte optische Mittel (54, 66, 68, 70, 72) zum Führen des Mess-Lichtstrahles (64) von der Mess-Lichtquelle (62) zum Brillenglas (50) und vom Brillenglas (50) zu dem Sensor (76).
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Lichtquelle (62) und die Beleuchtungs-Lichtquelle (78) sowie die ersten optischen Mittel (73, 80, 81, 82, 83) und die dritten optischen Mittel (54, 66, 68, 70, 72) jeweils baulich verschiedene Einheiten sind.
  8. Vorrichtung, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlenteiler (24; 81) zum Einkoppeln des Beleuchtungs-Lichtstrahls (22; 79) in den Strahlengang des Beobachtungs-Lichtstrahles (34; 85) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtfalle (76; 75) für einen durch den ersten Strahlenteiler (24; 81) hindurchtretenden Anteil des Beleuchtungs-Lichtstrahls (22; 79) vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eintrittspupille der Kamera (36; 88) und eine Austrittspupille der Beleuchtungs-Lichtquelle (20; 78) konjugiert zum Strahlenteiler (81) angeordnet sind.
  11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Mittel (73) zum Einkoppeln des Mess-Lichtstrahls (64) in den Strahlengang des Beobachtungs-Lichtstrahles (85) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Mittel (73) zum Einkoppeln des Mess-Lichtstrahls (64) in den Strahlengang des Beleuchtungs-Lichtstrahles (79) vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs-Lichtquelle (78) Mittel aufweist, die den Beleuchtungs-Lichtstrahl (79) mindestens im Auftreffbereich des Mess-Lichtstrahles (64) auf dem Brillenglas (50) ausblenden.
  14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs-Lichtquelle (78) und der Mess-Lichtquelle (62) Lichtstrahlen (64, 79) mit unterschiedlicher Lichtwellenlänge aussenden.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sensor (76) ein Filter (74) vorgeschaltet ist, das für die Lichtwellenlänge des Beleuchtungs-Lichtstrahles (79) als Sperrfilter wirkt.
  16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor gewölbt ist.
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