DE2348161A1

DE2348161A1 - Dioptrien-messgeraet

Info

Publication number: DE2348161A1
Application number: DE19732348161
Authority: DE
Inventors: Kenneth B Thompson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-25
Filing date: 1973-09-25
Publication date: 1974-03-28
Also published as: US3861048A; CH574098A5

Description

"Dioptrien-Meßgerät".

Während vieler Jahre hat die Brillenlinsenindustrie eine Vorrichtung verwendet, die als "Genfer Meßlehre" bekannt ist, um sphärische Oberflächenkrümmungen in Diopthereinheiten zu messen. In der Präzisionsoptikindustrie werden Sphäremeter hoher Genauigkeit zum Messen von Krümmungsradien verwendet, aber diese Instrumente haben den Eachteil, daß Tabellen verwendet werden müssen, um Sagittalwerte in Krümmungsradien oder Dioptrien umzuwandeln.

Die "Genfer Meßlehre" arbeitet auf dem gleichen geometrischen Prinzip wie die meisten Sphärometer. Augenblicklich verwendete Genfer Meßlehren haben ein Paar gehärtete, feststehende Kontaktpunkte, normalerweise Stahlkugeln, welche ungefähr um 2o bis 3o mm auf der Unterseite des Instrumentes in Abstand voneinander angeordnet sind. Im Betrieb berühren diese Punkte die zu messende Oberfläche In der Mitte zwischen den beiden festen Punkten ist ein Kolben angeordnet, welcher sich gegen Spannung einer Feder auf einer Linie aufwärts und abwärts bewegt, welche recht-

409813/0482

234818]

winklig zu einer Linie zwischen dem Paar der feststehenden Punkte' verläuft. Durch die Auf- und Abbewegung des Kolbens dreht sich ein Zahnradtrieb über eine Zahnstange, welche einstückig mit dem Kolben ist. Auf der gleichen Welle mit dem Zahnradtrieb ist eine Anzeigenadel vorgesehen, welche lediglich zwei Umdrehungen bezüglich der Skalenfläche durchführen kann, und zwar eine Umdrehung für konvexe Kurven und eine Umdrehung für konkave Kurven₀ Die Scheibenfläche ist kalibriert, um direkt Dioptrien in Abstufungen von 1/8 Dioptrien ablesen zu können. Der Meßbereich ist 17 Dioptrien sowohl für konkabe als auch für konvexe Kurven₀

Die Genfer Meßlehre weist im allgemeinen lediglich zwei feststehende Punkte auf, welche es ermöglichen, zylindrische Kurven als auch Kugeln zu messen. Wenn die Kurven immer sphärisch sind, hat die Messvorrichtung im allgemeinen drei feststehende Punkte oder "Beine", die von der Achse des Kolbens in einem Winkel von 120° angeordnet sind. Alternativ ist das Sphäremeter so ausgebildet, daß es einen Eingkontakt mit einer zu messenden sphärischen Oberfläche aufweist.

Die mit der Genfer Meßlehre erzielbare Genauigkeit ist sehr schlecht, weil dort lediglich eine Skalendrehung der Nadel für den Gesamtbereich von 17 Dioptrien vorgesehen ist. Eine grössere Genauigkeit könnte bei dem Instrument durch Verwendung eines Getriebes zwischen dem Zahnradtrieb und der

409813/0482-

drehbaren Anzeigenadel erzielt werden, wodurch der Ablesebereich über 2 oder 3 Umdrehungen vergrössert wird. Jedoch würde die Skala für mehr als zwei oder drei Urndrehungen sehr unübersichtlich und unpraktisch werden, wegen der Nichtlinearität von Dioptrien gegen Sagittalwerte. Es könnte auch eine spiralförmige Kalibrierung an der Scheibenfläche vorgesehen sein, um der Nichtlinearität über 2 oder 3 Umdrehungen der Nadel Rechnung zu tragen, aber für mehr

KJ

würde die Skala unübersichtlich und unpraktisch sein.

Bei der abgeglichenen Diopter-Meßlehre gemäss der Erfindung kann der Ablesebereich über soviel wie 17 Umdrehungen der Nadel verteilt sein, ohne sich überlappende Skalen in der oben beschriebenen V/eise zu erhaltene

Der Meßscheibenanzeiger, v/elcher bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist im Handel erhältlich und kann von dem Typ sein, welcher von LoS. Starrett Go₀, Cat.No. 656-611 hergestellt wird. Jede der kleinsten Einteilungen auf einer grossen Skalenscheibe beträgt 0,0025 mm. Jede 0,25 mm-Bewegung des Kolbens, welcher die grosse Skalennadel betätigt, bewegt die Nadel über eine Umdrehung auf der grossen Skalenscheibe. Eine erste kleinere Skalenscheibe und Nadel zeigt jede Umdrehung der grossen Nadel an und weist 1o Einteilungen/Umdrehung auf; demzufolge zeigt eine Umdrehung dieser Nadel einen Kolbenweg von 2,54 mm.

409813/0482

Eine zweite kleine Scheibe hat drei Einteilungen, welche 0,1 und 2 markieren und die Unidrehungen der ersten kleinen Skalenscheibe anzeigen, wobei die Gesamtbewegung des Kolbens ein wenig über 5,08 mm beträgt. Im Betrieb umgibt ein liontaktring den Kolben, und wenn eine sphärische Oberfläche gegen die Umfangskante des Kontaktringes angeordnet ist, wird der Kolben eine Anzahl von Dezimal-inch-Einheiten äquivalent dem Sagittalwert der sphärischen Oberfläche, wie beispielsweise demjenigen einer Brillenlinse bewegt und auf den drei Skalen angezeigt. Ein Kontaktring wird zum Messen von konvexen Kurven verwendet, welcher mit einem zweiten Kontaktring austauschbar ist, der zum Messen von konkaven Kurven dient.

Die vorliegende Erfindung schafft eine kompensierende Skala, welche mit der grossen Skala auf der Scheibe zusammenwirkt, welche mathematisch errechnet ist, um den Linearitätsfehler des Sagittalwertes gegen Dioptrien zu kompensieren, so daß die Sagittalskala tatsächlich Dioptrien wiedergibt. Mit anderen Worten schafft das direkte Ablesen von einer oder mehreren der drei Skalenscheiben eine genaue Diopter-Messung der Krümmung einer Linse.

Die Erfindung wird nachfolgend an AusfUhrungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

4098 13/0482

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine abgeglichene Diopter-Meßlehre geniäss Erfindung, welche mit einem Kontaktring zum Messen konvexer Kurven ausgerüstet ist,

Fig. 2 ein Diagramm-des Bodenteiles und des Kontaktringes nach Fig. 1, wobei die Geometrie gezeigt ist,

Fig. 3 schematisch eine Teilansicht eines Kontaktsinges zum Messen konkaver Kurven, der gegen den Kontaktring zum Messen konvexer kurven austauschbar ist,

Fig. 4 die Geometrie einer abgeänderten Ausführungsform des Kontaktringes zum Messen konvexer Kurven, wie er bei einer Diopter-Meß lehre gemäss Erfindung ν er v/endet wird.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher gleiche Bezugsnummern für gleiche oder entsprechende Teile verwendet werden, und insbesondere unter Bezugnahme auf Figo 1 ist ein im Handel erhältlicher Skalenmessanzeiger 1o gezeigt, welcher die Erfindung verkörpert. Die Skalenmeßlehre 1o umfaßt eine erste große Skalenscheibe 14 und eine Anzeigenadel 16. Die grüße Skale 14 ist in 1o größere Einteilungen und jede größere Einteilung ist in 1o kleinere Einteilungen unterteilt, so daß insbesamt 1oo kleinere Einteilungen vorgesehen sind. Die erste und zweite kleine Skala 17 bzw«. zeigt die Anzahl der Drehungen der Nadel 16 an, wie es nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.

409813/0482

234818]

Sine Hülse 19, die sich von der Skalenscheibe 1o abwärts erstreckt, ist mittels einer Schraube 2o an einer Hülse 22 mit eineai äusseren Schraubgewinde befestigt, die ihrerseits in ein ringförmiges Bodenglied 24 eingeschraubt ist, welches einen sich aufwärts erstreckenden ringförmigen Hohlraum 26 schafft, der einen Bodenkontaktring 28 begrenzt. Eine herkömmliche Klemmeinrichtung in der Form von Schlitzen 3o, 32 und einer Klemmschraube 34 befestigt das ringförmige Teil 24 fest und einstellbar an der mit Gewinde versehenen Hülse 22. Ein Bodensockel (nicht gezeigt), welcher einen bruchstückartig bei 36 gezeigten Ständer einschliesst, trägt die Vorrichtung auf einer flachen Tischoberfläche.

Ein bewegbarer Kolben 38 erstreckt sich axial abwärts durch das ringförmige Glied 24 konzentrisch zu dem Kontaktring 28 und treibt einen Zahnradtrieb an, welcher mit der grossen Anzeigenadel 16 verbunden ist, um die Bewegung des Kolbens 38 auf der Skalenscheibe 1o anzuzeigen. Eine Antriebseinrichtung ist zwischen der Anzeigenadel 16 und den Nadeln 4o und 42 der ersten und zweiten kleinen Meßlehren 17 und 18 verbunden. Im Betrieb ist das ringförmige Glied 24 vertikal drehbar einstellbar bezüglich des Kolbens 38 auf der mit Schraubgewinde versehenen Hülse, so daß eine optische Gleitfläche gegen den Kontaktring 28 angeordnet werden kann, und der Kolben 38 wird aufwärts um eine Entfernung bewegt, die ausreichend ist, um die Anzeigenadel 16 so zu bewegen, daß sie mit der FuIl-

409813/0482

_7 —

markierung der Scheibe 14 übereinstimmt, ^ie meisten herkömmlichen Skalenanzeiger der in I¹Ig. 1 gezeigten Art weisen eine grosse Scheibenskala 14 auf, die gedreht 'werden kann, indem eine kleine Schraube 44 gelöst wird, welche einen Klemmfinger 46 steuert, der normalerweise mit dem äusseren Umfangsrand 48 des Scheibenabdeckglases 5ο in Eingriff steht. Wenn diese Schraube gelöst ist, kann die Skalenfläche 14j der Rand 48 und das Abdeckglas 5o als eine Einheit gedreht werden. Auf diese Weise kann die Scheibe 14 schnell zwecks linearen Abstandsmessungen gedreht werden, um die Scheibe auf 0 bezüglich der Nadel 16 zu bringen, wenn eine optische Fläche gegen den Kontaktring 28 angeordnet ist.

Die grosse Skalenscheibe 14 in. Fig. 1 ist aus 1o grösseren bezifferten Einteilungen zusammengesetzt, deren jede eine dezimale lineare Messung von 0,025 mm darstellt. Jede der 1o kleineren Einteilungen einer jeden grösseren Einteilung stellt die kleinsten linearen Messungen von 0,00254 mm dar. Folglich zeigt eine vollständige Umdrehung der grossen Anzeigenadel 16 eine linearmessuiig von 0,254 mm an.

Die erste kleine Skalenscheibe 17 ist mechanisch mit der grossen Anzeigenadel 16 verbunden und schafft 1o Einteilungen im Bereich von 0,254 mm zurück bis 0, welche 1o Umdrehungen der grossen Anzeigenadel 16 oder eine Messung von 2,54 mm linear darstellen.

40981 3/0482

Die zweite kleine Skalenscheibe 18 ist mechanisch mit der ersten kleinen Meßnadel 4o verbunden und schafft drei Unterteilungen im Bereich von O bis 2, welche zwei Umdrehungen der Wadel 4° und eine Linearmessung von 5,o8 mm darstellen»

Im Betrieb wird die konvexe Fläche einer Linse L gegen den Kontaktring 28 angeordnet, wie dies in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, wobei sich ein Abschnitt der konvexen Fläche in den Hohlraum 26 über eine Entfernung erstreckt, die von ihrer Krümmung bestimmt ist. In Fig. 2 stellt die gebrochene Kurve die konvexe Fläche der Linse L dar, und es ist ersichtlich, daß der Kolben 30 um einen Abstand X gedrückt v/orden ist, welcher den Sagittalwert der Linse darstellt.

Wie oben beschrieben ist, wird die Meßlehre zunächst durch Anordnen einer optischen Anflächung gegen den Kontaktring konditioniert, und die grosse Scheibe wird so eingestellt, daß sie bezüglich der grossen Nadel 16 auf .Null steht.

Demzufolge wird die Linsenkrümmung L in Fig. 2 den Kolben um eine Entfernung drücken, welche auf einer oder mehreren der Scheiben die genaue Dezimalmessung des Sagittalwertes X anzeigt. Beispielsweise wird, wenn der Sagittalwert geringer als 0,254 mm ist, die Ablesung direkt auf der grossen Skala erfolgen. Wenn der Sagittalwert beispielsweise 0,045 beträgt, ist die erste kleine Nadel 4o in der Mitte zwischen 0,04

4 09813/0482

und 0,05 angeordnet, und die grosse !Tadel 16 ist auf der 5 angeordnet. Wenn der Sagittalwert über 0,1 liegt, schaffen die zweite und erste kleine Skaienscneitoen 18 und 17 und die grosse Skalenscheibe 14 die Messung in der obigen Grössenordnung.

In Fig. 3 ist ein ringförmiges Bodenteil 6o zum Messen konkaver Kurven gezeigt, welches gegen das Bodenteil gemäss Pig. 1 austauschbar ist. Der Kontaktring 62 für Konkavmessungen befindet sich auf dem äusseren Rand des Bodenteils 6o, wogegen sich bei Konvexmessungen mit dem Bodenteil 24 der Kontaktring 28 auf dem inneren Rand befindet. Damit die Skalen eint eilungen für konkave undkbnvexe Kurven verwendbar sind, ist es ganz offensichtlich, daß der Innendurchmesser 2Y des ringförmigen Hohlraumes in Figo 2 der gleiche wie der Aussendurchmesser 2Y gemäss Fig. 3 sein muss.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist die grosse Skalenscheibe 14 an dem Abdeckglas befestigt, welches einen Ring mit einem Innenrand 64 bildet. Die grosse Skala 14 ist mit einer Kompensationsskala 66 in der Nähe des Randes 64 versehen. Diese Kompensationsskala 66 ist der Skalenscheibe 14 zugeordnet und mathematisch errechnet, um den Fehler zu korrigieren, der durch die ^ichtlinearität von Dioptrien gegen Sagittalwerte erzeugt wird, woraus sich ein direktes Ablesen der Dioptrienwerte ergibt. Wenn beispielsweise mit einer gegebenen Kurve die zweite kleine Nadel 42 0,1 plus auf der zweiten

409813/0482

-1ο-

kleinen Skalenscheibe 18 anzeigt, zeigt die erste kleine Nadel 4o 0,02 plus auf der ersten kleinen Skalenscheibe an, und die grosse Nadel 16 zeigt auf der grossen Skalenscheibe 5 an, woraus die Ablesung von 3»14 mm eine direkte Ablesung von 12 1/2 Dioptrien mit der Verwendung der !Compensations scheibe 53 gemäss Erfindung ergibt. Die Nummer 0,1 auf der Skala 18 zeigt 10 Dioptrien an plus 2 Dioptrien, die von der Skala 17 angezeigt wird, plus 0,5 oder 1/2 Dioptrien auf der grossen Skala 14 für einen Gesamtwert von 12 1/2 Dioptrien.

Für einen Diopterwert unter 1o Dioptrien zeigt die Zahl auf der ersten kleinen Scheibe 17j beispielsweise 0,04 4 Dioptrien an, plus der Ablesung 3 auf der Skala 14, welche 0,3 Dipptrien anzeigt, so daß sich eine G-esamtablesung von 4,3 Dioptrien ergibt. Mit anderen Worten wird eine direkte Dioptrien-Ablesung für jeden Wert durch Bewegen des Dezimalpunktes um zwei Stellen nach rechts erzielt.

Unter Bezugnahme auf !Figo 2, in welcher die Geiometrie des ringartigen Bodenteiles 24 und die Dioptrienmesslehre gemäss der Erfindung gezeigt ist, ist X der Sagittalwert, Y der Radius des Kontaktringes und R der Krümmungsradius der zu messenden Oberfläche, die mit L bezeichnet ist. Die mathematische Beziehung zwischen diesen G-rössen ist folgendermassen:

1.) R² = Y² + (R - X)²

409813/0482

Es wird nun die Beziehung zwischen X und Y und Dioptrien "bestimmt. Durch Definition ist ein Diopter als Oberflächenmass:

2.) ;d-J4-L

Wenn N= 1,53 und R in metrischen Einheiten ist, ist D Dioptrien.

Wenn ein herkömmlicher Scheibenanzeiger, welcher die Art der Kompensation gemäss Erfindung verwendet, verwendet wird, um direkte Dioptrien abzulesen, ist es notwendig, den Wert von Y in Ausdrucken der Scheibenmesslehreneinheiten zu finden, die mit den gewünschten Dioptrieneinteilungen zusammenpassen. Beispielsweise bei der Scheibenmeßlehre in Dezimaleinheit en, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, ist es gewünscht, einen 0,01-Sagittal- oder X-Wert zu haben, um 1,00 Diopter abzulesen. Um den Radius des Kontaktringes Y zu finden, muss zunächst die Gleichung 2 in inch von Meter umgewandelt werden. Um dieses zu tun, wird der Zähler und Nenner mit 39,37 multipliziert, so daß sich ergibt:

3.) D inch
Durch Ersetzen von D = 1 ergibt sich

4.) H = oder 20,8661. Zurückgehend zu Gleichung 1 wird für Y gelöst:

5.) Y = (2 RX - X²)¹/²

409813/0482

Durch Einsetzen von 2R = 41»7322 ergibt sich

X = 0,01
Y= 0,64593 inch.

Dieser Wert für Y ist vergleichbar mit den Durchmessern von zu messenden Brillenlinsen, und die Genauigkeit, die dem Durchmesser des Kontaktringes innewohnt, ist ungefähr 2,5-fach so gross wie diejenige der Genfer Meßlehre mit Kontaktpunkten, die 2o mm in Abstand voneinander angeordnet sind.

Mach Errechnen des Wertes für Y, für den 1 Diopter als 0,01 inch abgelesen wird', ist die der Nichtlinearitätsfehler für höhere Diopter-Werte folgendeimassen:

Tabelle 1	D	X	Fehler
		inch
	1 »00.	0.01000	0.00000
	2.00	0.02002	0.00002
	6.00	O0O6O5I	O0OOO5I
	10=00	Oc10249	O.OO249
	16.00	O.I7I2O	0.01120

Aus dem obigen Ergebnis ist es ersichtlich, daß eine grosse Fehlerzunähme zwischen 1o und 16 Dioptrien vorhanden ist. Tatsächlich ist bei dem Meßscheibenanzeiger gemäss Fig. 1 eine etwas grössere als 1 Umdrehung der grossen Nadel 16 vorhanden, die von diesem Fehler von 0,01120 bei 16 Dioptrien dargestellt wirdo Ee wurde durch

409813/0482

Versuche festgestellt, daß der Fehler bei 16 Dioptrien reduziert werden kann, indem der Radius des KontalrtEinges Y etwas verringert wird, so daß eine Zunahme von einem Diopter enger an eine Angleichung von 0,01 inch bei 4 oder 5 Dioptrien sein wird. IJach verschiedenen Versuchssubstitutionen ergibt Y = 0,642 eine im allgemeinen optimale Lösung« Für diesen Y-Wert zeigt die unten wiedergegebene Tabelle die Hicht-Linearitätsfehler:

Tabelle 2 D

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 .18.00 20.00

Beim Vergleich des Fehlerwertes mit den vorhergehenden Tabellen ist es ersichtlich, daß der Fehler bei 1o Dioptrien ungefähr 1/2 desjenigen für den Y-Wert von 0,64593 ist, und die Rotation der Anzeigenadel 16 für diesen Fehler liegt innerhalb einer Umdrehung.

X	Fehler
.00000	.00000
001977	-P3023
.03965	-000035
.05977	-.00023
.08025	+.00025
.10122	+.00122
.12284	+.00284
0I4536	+.00536
016897	+.00897
.19401	+0OOI4OI
0 22091	+.02091

409813/0482

Mach allgemeinem Optimieren des Wertes für Y "besteht der abschliessende Schritt zum Vorsehen der Hochpräzisierungsnießlehre gemäss Erfindung mit direkter Dioptrienablesung in der Kompensation der o"ben erwähnten Nicht-Linearitätsfehler.

Die vorliegende Erfindung eliminiert diese. Fehler durch die Verwendung eines zweiten Satzes von Einteilungen, die von der Kompensations scheibe 66 in Pig. 1 gebildet werden. Wie oben beschrieben ist, ist die grosse Scheibe 14 einstellbar, um auf 0 bezüglich der Nadel 16 gesetzt zu v/erden, wenn eine optische Scheibe gegen den Kontaktring 28 vor Durchführen einer Messung angeordnet wird.

Durch Beobachten der Fehlerwerte nach Tabelle 2 ist die grösste Minusziffer 4 Dioptrien. Somit, wenn eine Indexmarkierung gerade oberhalb des festen Abschnittes 82 der Skalenfläche errichtet wird, muss die grosse Skala 14 gegen den Uhrzeigerdrehsinn um 0,00035 (3,5 Einteilungen auf der gross en Skala H) gedreht werden, um "4" auf der Kompensations skala 66 bezüglich der Indexmarkierung 80 anzuzeigen. Wenn eine konvex gekrümmte Oberfläche mit 4 Dioptrien in Berührung mit dem Ring 28 angeordnet ist, wird die erste kleine Nadel 40 ait 0,04 auf der ersten kleinen Scheibe 17 übereinstimmen, und die grosse Nadel wird mit 4 auf der Komp ensati ons scheibe 66 übereinstimmen« ^ Dies tritt deshalb ein, weil die grosse Skala 14» welche

409813/0482

mit der Kompensationsskala 66 einstückig ist, vorab eingestellt ist, um den 0,00035-FeIiIer zu kompensieren, der auf der Kompensationsscheibe 64 angezeigt ist.

Durch Anwendung dieses Verfahrens zum Anordnen aller Einteilungen der Kompensationsskala 66 bis zu 16 Dioptrien bezüglich der Indexmarkierung 80 kann der lehlerwert von der grossen Skala 14 für Jeden Krümmungsradius abgezogen werden, und es kann direkt in Dioptrien abgelesen werden. Der Benutzer braucht lediglich die Kompensationsskala 66 auf den gleichen Dioptrienwert einzustellen, den er auf der linearen Skala abliest.

Es ist möglich, die Kompensationsskala über 16 Dioptrien zu führen. Dieses würde jedoch ein Überlappen der Skala einschliessen. Die Notwendigkeit für Dioptrienmessungen über 16 ist zu ungewöhnlich, um diese Komplexizität in Kauf zu nehmeno Eine Tabelle kann beschafft v/erden, um höher als 16 Dioptrien abzulesen»

Aus der Beziehung der Kompensationsskala zu der linearen Skala kann durch Anordnen der linearen Skala und Kompensationsskala zwecks Ablesens des gleichen Wertes (für Dioptrien) eine unbekannte Kurve auf der linearen Skala mit grosser Genauigkeit gemessen werden. Tatsächlich wird durch Verwendung der beiden Skalen automatisch der Linearitäts-

409813/0482

fehler des Sagittalwertes gegen Dioptrien abgezogen, so daß die Sagittalskala tatsächlich in Dioptrien abgelesen werden kann.

In der vorhergehenden Beschreibung basiert das Konzept der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage eines Kontaktringes mit scharfen Kanten, wie dies in Fig. 2 und 3 gezeigt ist.

In der Praxis ist es gewöhnlich schwierig, die scharfe Kante aufrecht zu erhalten, so daß ein häufiges Polieren des Bodengliedes notwendig wird, um die Präzision beizubehalten.

Ohne sich von dem Grundkonzept der vorliegenden Erfindung zu entfernen, ist ein kleines Radius dem Kontaktring zugefügt, der im wesentlichen Abrieb reduziert» In Figo 4 ist der Radius bei 86 gezeigt, und dort ist die Geometrie dieser abgeänderten Form des Kontaktringes wiedergegeben„

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäss Fig. 4 ist der Radius 86 sehr gering, beispielsweise 0,0762 mm, um die Kompensationsskala 66 auf einer Umdrehung der drehbaren Scheibe zu halten.

Die abgeglichene Dioptriemessvorrichtung gemäss der Erfindung ist gleichfalls anwendbar bei Messungen, wobei eine lineare Skala vorgesehen ist j die andere Einheiten

409813/0482

als inch, wie beispielsweise mm anzeigt, und die beiden kleinen Messcheiben 17 und 18 können weggelassen werden, und der Benutzer zählt die Umdrehungen der Nadel 16«

In Fig. 4 ist die Geometrie des Kontaktringes 86 mit gekrümmter Kante gezeigt. 'Der Krümmungsmittelpunkt der zu messenden konvexen Kurve liegt bei G. Der Krümmungsradius ist durch R angezeigt. Der Innendurchmesser des Kontaktringes beträgt 2Y. Der kleine Radius an dem Kontaktring zwecks Reduzierens und,Verteilens ubermässigen Verschleisses ist r. Der Sagittalwert ist durch X angedeutet. Die Ableitung der mathematischen Beziehungen ist ähnlich derjenigen eines Kontaktringes mit scharfer Kante. Dies schließt das lösen des Dreiecks AOC ein, in welcher die folgenden Beziehungen vorkommen:

(R + r)² = [r - (X - r) J² + ( Y + r)² Durch Lösung dieser Gleichung nach R ergibt sich:

1o Ϊ

IO ο J Ά —

oder _11O-

(Y+r)² + X² - 2rX

Die lösung nach X ergibt:

12.) X = (R + r) - T(R + r)² - (Y + r)²J ^1/2

Wenn r mit 0,0762 mm genommen wird und die !Fehlerwerte gemäss Tabelle 2 berechnet werden, wird gefunden, daß die Pehlerwerte ganz schnell zunehmen, und um di e Kompen-

409813/0482

sationsskala auf einer Umdrehung der drehbaren Scheibe zu halten, muss der gesamte Messbereich auf weniger als 16 Dioptrien reduziert werden. Jedoch ist das Vorhandensein dieser Abrundung der Kante sehr wirksanio

Pat entansprüohe

409813/0482

Claims

Patentansprüche

( 1·)/Abgeglichene Dioptrien-Meßvorrichtung zum Kompensieren des Linearitätsfehlers des Sagittalwertes beispielsweise einer optischen Linse gegen den I)iopter-*»ert zum Schaffen einer direkten Ablesung in Dioptrien, gekennzeichnet durch eine Meßscheibeneinrichtung mit einer Skaleneinrichtung und zugeordneter Anzeigenadeleinrichtung, wobei die Skaleneinrichtung im Abstand voneinander angeordnete Markierungen schafft, die vorbestimmte Heßeinheiten, wie Dezimalinch oder mm anzeigt, durch ein Bodenglied, welches einen Kontaktring schafft, durch einen Kolben, der sich axial durch diesen Kontaktring erstreckt, durch eine Antriebseinrichtung, die zwischen dem Kolben und der Anzeigenadel verbunden ist, um die Nadel bezüglich der linearen Skala um einen Betrag zu drehen, der direkt proportional mit dem linearen Sagittalwert einer gekrümmten Oberfläche ist, welche gegen den Kontaktring angeordnet ist und durch eine Kompensationsskala, die bezüglich der linearen Skaleneinheit befestigt ist, welche mathematisch errechnete Ergebnisse anzeigt, um den linearen Fehler des Sagittalwertes gegen den nicht-linearen Dioptrienwert einer gekrümmten Oberfläche zu kompensieren, so daß der auf der linearen Skala angezeigte Sagittalwert tatsächlich in Dioptrien ablesbar ist.

409813/0482

-2ο-
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation^skala eine Vielzahl von variabel im Abstand voneinander angeordneten Hauptskaleneinteilungen einschliesst, die nacheinander von O aufwärts zu einer vorbestimmten Zahl wie beispielsweise 16 nummeriert sind, und die Kompensation anzeigt, die für die verschiedenen Diopterwerte erforderlich ist, welche von. den Zahlen angezeigt werden.
3·) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Einstellen der Lage des Kontaktringes vorgesehen ist, so daß die Anzeigenadel auf O auf der linearen Skalenscheibe eingestellt werden kann, wenn eine optische Fläche gegen den Kontaktring angeordnet ist.
4·) Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Bezugsmarkierung auf einem nicht-drehbaren Abschnitt der Scheibenfläche, welche normalerweise mit Null-Markierungen auf sowohl der linearen Scheibenskala und der Kompensationsskala übereinstimmt, wobei beide Skalen normiert drehbar einstellbar sind, um eine Diopterablesung auf der Komp ens ati ons skala mit der Bezugsmarkierung in Übereinstimmung zu bringen, wobei die Diopter-Ablesung von der Ablesung der linearen Skala bestimmt ist, wenn eine gekrümmte Oberfläche an dem Kontaktring angeordnet ist.

409813/0482
5.) Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von fraktionierten Dioptermarkierungen zwischen jedem Paar der Hauptdiopterunterteilungen an der Kompensationsskala.
6.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigenadel eine vollständige Umdrehung bezüglich der linearen Skala für jedes Diopter macht, und daß eine sekundäre Scheibenskala und eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen sind, um die Anzahl der Umdrehungen bis wenigstens zu der höchsten Diopterablesung an der !Compensationsskala anzuzeigen.
7·) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Bodenglied mit einem sich aufwärts erstreckenden Hohlraum vorgesehen ist, der einen Kontaktsitz zwecks Messung einer konvex gekrümmten Oberfläche um den inneren Umfangsrand bildet, welcher von dem Hohlraum gebildet ist, daß das erste Bodenglied gegen ein zweites Bodenglied zum Messen einer konkav gekrümmtenöüberflache austauschbar ist, wobei ein Kontaktsitz an dem äusseren Umfangsrand geschaffen ist, daß die Durchmesser des Innenrandes des ersten Bodengliedes gleich dem Durchmesser des Aussenrandes des zweiten Bodengliedes ist, so daß die Skalenkalibrierungen auf der Kompensationsskala sowohl für Mesungen konvexer und konkaver Kurven verwendbar sind.

409813/0482
8.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt ringkante mit einem geringen Radius in der Grössenordnung von ungefähr 0,0762 mm verseilen ist·

409813/0482