DE2506840C3 - Scheitelbrechwertmesser - Google Patents

Description

Als nächstes wird das Verfahren zur Messung der Dioptrie einer Linse erläutert.

Wenn die zu untersuchende Linse 7 derart angeordnet wird, daß der Scheitel ihrer Linsenoberfläche mit der optischen Achse der Kollimatorlinse übereinstimmt und sich im Brennpunkt der Kollimatorlinse 1 befindet, verschiebt sich das Bild des Testbildes 2 von der Anzeigeplatte 4 in Richtung der optischen Achse, so daß das Bild auf der Anzeigeplatte 4 unscharf wird. Demzufolge wird das Testbild 2 längs der optischen

Ute'·

<ί

vlÄi\cbse ^s0 verschoben, daß das Bild wieder auf die ii$l\nzeigeplatte 4 fokussiert wird.
fSfe|j3s sei bemerkt, daß die Beziehung Z= Π D besteht, |Α^ρί)βΓ:/die Brennweite der Kollimatorlinse 1 bedeutet! ■ifRiß'(Öioptrie) die Scheitelbrechkraft der Liniie 7 und Z i^llj^i Betrag der Verschiebung des Testbildes 2.
liSiiÖernzufolge k^ann durch Messung des Betrags Z der iiHiVerschiebung,,des Testbildes 2 die Scheitelbrechkraft D ^SÜiler Linse 7 berechnet werden. Zu diesem Zweck ist eine ?f|fgfcalenplatte 8 zum Ablesen der Position des Testbildes IfIlI?; vorgesehen. Die Skala ist in Dioptrieneinheiten IPÄEingeteilt und so eingestellt, daß 0 bei der Einstellung f|^;;· ides Testbildes 2 erscheint, bei welcher sich dieses im ll- Brennpunkt der Kollimatorlinse 1 befindet. Dann W$ijcÖrinen durch Ablesen der Position des Testbildes 2 von iÄ^eiriSkalenplatte 8 die Dioptrie der zu untersuchenden l'iStiinse direkt erhalten werden.

^7'^!::: Wenn das Kollimatorlinsensystem 1 und 3 jedoch eine ">'if ϊ.Schärfentiefe /1 des Brennpunktes und einy Schärfentiefe /2 des Feldes aufweist und das Testbild 2 irgendwo innerhalb der Schärfentiefe /2 des Feldes angeordnet ist, kann die beobachtende Person das Bild des Testbildes 2 auf der Anzeigeplatte 4 so vollständig klar sehen, als ob das Bild auf die Anzeigeplatte 4 fokussiert wäre. Wenn die Tiefenschärfe /2 des Feldes beispielsweise zwei Skalenteilen entspricht, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, weist die Linsenmeßeinrichtung deshalb einen Meßfehler von ± 1 Dioptrien auf.

Es folgt nun die Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

In Fig.2, welche die erste erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt, ist das Testbild 2, dessen Vorderansicht in Fig.3A gezeigt ist, in der Richtung der optischen Achse des Kollimatorlinsensystems 1, 3 fixiert und an dem Brennpunkt der Kollimatorlinse 3 angeordnet, der über einen Strahlteiler 10, wie einen halbdurchlässigen Spiegel, gebildet wird. Wie Fig.4 zeigt, ist ein Spiegel 11, der in seinem Mittelpunkt ein Nadelloch Ua aufweist, auf der linken Seite der Kollimatorlinse 1 angeordnet und ist längs der Richtung der optischen Achse verschiebbar, und das Nadelloch Ua fällt mit der optischen Achse zusammen. Ansonsten ist der Aufbau im wesentlichen derselbe wie in Fig. 1. Wenn sich der Spiegel 11 im Brennpunkt der Kollimatorlinse 1 befindet, wird demzufolge das Bild des Testbildes 2 über den Strahlteiler 10 und das Kollimatorlinsensystem 1 und 3 auf den Spiegel 11 fokussiert. Das fokussierte Bild wird durch den Spiegel 11 reflektiert und über das Kollimatorlinsensystem 1 und 3 und den Strahlteiler 10 auf die Anzeigeplatte 4 fokussiert.

Wenn in diesem Zustand die zu untersuchende Linse 7 an der Stelle des Brennpunktes der Kollimatorlinse 1 eingesetzt wird, wird das Bild des Testbildes 2 weder auf den Spiegel 11 noch auf die Anzeigeplatte 4 fokussiert, so daß ein Beobachter ein unscharfes Bild sieht. Darauf wird der Spiegel 11 in Richtung der optischen Achse so verschoben, daß das Bild des Testbildes 2 auf den Spiegel 11 und von dort auf die Anzeigeplatte 4 fokussiert wird, und ein Beobachter kann das Bild am klarsten sehen. Dieser Betrag der Verschiebung des Spiegels 11 wird von der Skalenplatte 8 abgelesen, um den Dioptrienwert der Linse 7 zu bestimmen.

Für die oben erläuterte Messung wird nun angenommen, daß das Kollimatorlinsensystem 1 und 3 die Schärfentiefe /1 und die Feldtiefe aufweist. Wenn, wie in Fig.5 gezeigt, das Bild des Testbildes an der Stelle a I fokussiert ist und der Spiegel 11 nach rechts zur Position b 1 verschoben ist, was die Grenze des Feldschärfentiefenbereichs darstellt, wird das Bild des Testbildes 2 an der Stelle al durch den Spiegel 11 an der Stelle bi reflektiert, und die Position des durch das Kollimatorlinsensystems 1 und 3 und die Linse 7 fokussierten Bildes kommt außerhalb des Bereichs /1 der Schärfentiefe zu liegen, d. h., links von b 2. Da sich das durch den Spiegel U erzeugte virtuelle Bild des Testbildes an einer Stelle b 1' befindet, die links von der Stelle b ί gelegen ist und von dieser einen Abstand aufweist, wird die Fokussierungsstelle auf der Seite des Anzeigegliedes mit der Fokussierungsstelle des durch das Kollimatorlinsensystem usw. erzeugten Bildes des Testbildes übereinstimmen, falls sich das Bild des Testbildes an dieser Stelle b 1' befindet. Selbst wenn sich der Spiegel 11 an der Stelle fal befindet, kann ein Beobachter demzufolge feststellen, daß sich das Bild des Testbildes nicht auf dem Spiegel 11 befindet, da das Bild auf dem Anzeigeglied 4 unscharf ist. Wenn der Spiegel 11 weiter nach rechts verschoben wird, bis er an einem zwischen den Stellen a 1 und b 1 befindlichen Punkt d ankommt, kommt das durch den Spiegel U erzeugte virtuelle Bild an die Stelle b 1, so daß sich die Fokussierungsstelle des Bildes des Testbildes 2, das durch das Kollimatorlinsensystem usw. auf der Seite der Anzeigeplatte 4 erzeugt wird, an der Stelle b2 innerhalb der Schärfentiefe /1 befindet. Deshalb kann man auf der Anzeigeplatte 4 das klare Bild sehen. Während einer weiteren Verschiebung des Spiegels 11 zu einer Stelle e zwischen den Positionen al und el kann auf der Anzeigeplatte 4 kontinuierlich ein klares Bild erzeugt werden.

Wenn der Spiegel weiter über die Position e hinaus verschoben wird, kann kein klares Bild erhalten werden.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung gemäß obiger Ausführungsform ersichtlich ist, kann nur, wenn der Spiegel 11 innerhalb des Bereichs von Position dzu Position e verschoben wird, was eine Hälfte des Schärfentiefenfeldes /2 des Kollimatorlinsensystems 1 und 3 bedeutet, ein klares Bild auf der Anzeigeplatte 4 gesehen werden, so daß der Genauigkeitsgrad der Messung zweimal so groß wird, wie er durch die bekannte Linsenmeßeinrichtung erhältlich ist. Mit anderen Worten, die Linsenmeßeinrichtung obiger Ausführungsform weist einen Fehler von ±0,5 Dioptrien auf.

Wie erwähnt, fällt der Mittelpunkt des Ringes der Löcher 2a des Testbildes 2 mit der optischen Achse zusammen, und deshalb wird, wenn der Scheitel der Linse 7 mit der optischen Achse zusammenfällt, das Bild des Ringes im Zentrum der Anzeigeplatte 4 erzeugt (Fig.6). Wenn der Scheitel der Linse 7 von der optischen Achse abweicht, verschwindet jedoch bei der herkömmlichen Linsenmeßeinrichtung das Loch 2a, das heißt das Bild des Testbildes, aus dem Gesichtsfeld oder erscheint teilweise im Gesichtsfeld, so daß ein Beobachter das Bild des Testbildes innerhalb des Gesichtsfeldes verschieben muß, und bei welchem er speziell im Fall der Feststellung von beispielsweise Astigmatismus das Bild des Testbildes zum Mittelpunkt der Anzeigeplatte verschieben muß.

Beim vorliegenden Meßgerät passieren die Lichtstrahlen vom Testbild die Linse 7 zweimal, so daß das Bild des Testbildes immer in der Mitte der Anzeigeplatte 4 erscheint, selbst wenn der Scheitel der Linse 7 von der optischen Achse der Kollimatorlinsenanordnung abweicht, was die Handhabung vereinfacht.

Außerdem kann der Astigmatismus der Linse 7 dadurch beurteilt werden, daß im Fall des Astigmatis-

mus das Bild 2a' des Lochs 2a des Testbilds 2 auf der Anzeigeplatte 4, von welcher in Fig.6 die Vorderansicht dargestellt ist, in Form eines Stabes erscheint. In F i g. 6 ist lediglich das Bild eines Loches gezeigt, um zu vermeiden, daß die Zeichnung zu kompliziert wird. Die S Richtung des Astigmatismus kann dadurch bestimmt werden, daß die Orientierung der langen Achse des stabförmigen Bildes 2a' mit Hilfe der auf der Anzeigeplatte vorgesehenen Winkelskala Aa gemessen wird. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, das Bild des Testbildes 2 in der Mitte der Anzeigeplatte 4 anzuordnen. Da jedoch, wie bereits erwähnt, erfindungsgemäß das Bild des Testbildes 2 selbst dann in die Mitte der Anzeigeplatte 4 kommt, wenn der Scheitel der Linse 7 nicht mit der optischen Achse zusammenfällt, ist die Handhabung sehr einfach.

Ferner entspricht der Grad, mit welchem das Bild des Testbildes in ein stabförmiges Bild deformiert wird, dem Grad des Astigmatismus. Wenn beispielsweise der Grad des Astigmatismus etwa 0,125 Dioptrien beträgt, ist der Deformationsgrad sehr klein, so daß es recht schwer ist, ihn mittels der herkömmlichen Linsenmeßeinrichtung zu messen. Da jedoch erfindungsgemäß die von dem Testbild 2 kommenden Lichtstrahlen die zu untersuchende Linse zweimal passieren, wird der Deformationsgrad zweimal so groß wie im Fall der herkömmlichen Linsenmcßcinrichtung, so daß die Messung viel einfacher als mit der herkömmlichen Linsenmeßeinrichtung wird, und zwar nicht nur bezüglich der Messung des Deformationsgrades, sondern auch bezüglich der Richtung der Achse des Astigmatismus.

Im Fall der Verwendung des in F i g. 3B dargestellten Testbildes 2 für die Messung der Orientierung der Astigmatisniusachsc mittels herkömmlicher Linsenmcßcinrichtung ist es erforderlich, einen Mechanismus vorzusehen, mit dem sich das Testbild sowohl in Richtung der optischen Achse verschieben als auch drehen läßt. Dieser Mechanismus ist kompliziert und schwer herzustellen, so daß die Verbesserung der Meßgenauigkeit schwierig ist. Andererseits ist es erfindungsgcmäß lediglich notwendig, das Testbild zu drehen, so daß diese Schwierigkeit bei der herkömmlichen Linsenmcßcinrichtung überwunden wird. Um den Scheitel der Linse 7 mit der optischen Achse des Kollimators in Übereinstimmung zu bringen, ist es lediglich erforderlich, die Linse 7 senkrecht zur optischen Achse zu verschieben, um das Bild des Nadcllochs 11« des Spiegels 11 in der Mitte der Anzcigcplattc 4 anzuordnen.

Als nächstes wird unter Bezugnahme uuf Fig.7 die zweite crfindtingsgemllße Ausführungsfonn erllUitcrl. Bei der zweiten Ausführungsform wurde folgende Verbesserung erreicht. Der Strahlteiler 10 der ersten Ausführungsform besteht bei der zweiten Ausführungsform aus zwei Prismen 12 und 13, und eine Polarisatorplatlc P1 ist zwischen dem Strahlteilcr 12,13 und dem Testbild 2 angeordnet. Die Polarisatorplattc PI macht das Licht vom Testbild 2 zu linear polarisiertem Licht, Zwischen der Kollimatorllnsc 1 und dem Spiegel 11 1st ein VlcrtclwcllcnplUltchcn M to angeordnet, und /wischen dem Strahlteilcr 12, 13 und der Anzcigcplaitc 4 befindet sich eine /.weite Polariso· torplatte P2, deren Polarisationsebene senkrecht zu derjenigen der ersten Polarisatorplatte Pl steht.

Durch obige Anordnung wird das vom Testbild 2 kommende Licht durch die Polarisatorplatte Pl linear polarisiert. Das linear polarisierte Licht wird durch den Strahlteiler 12, 13 reflektiert und gelangt in das Kollimatorlinsensystem 1, 3 und die zu untersuchende Linse 7. Das durch die Oberflächen des Strahlteilers 12, 13, das Kollimatorlinsensystem 1, 3 und die Linse 7 reflektierte und zur Anzeigeplatte 4 gerichtete linear polarisierte Licht wird von der zweiten Polarisatorplatte P2 aufgenommen, so daß das reflektierte Licht kein Geisterbild auf der Anzeigeplatte 4 erzeugt. Das die Kollimatorlinse 1 passierende linear polarisierte Licht wird durch die Viertelwellenplatte M zu z'irkularpolarisiertem Licht, und dieses zirkularpolarisierte Licht gelangt auf den Spiegel 11, um dort ein Bild des Testbildes 2 zu fokussieren. Das auf den Spiegel 11 auftreffende Licht wird durch diesen reflektiert und wird durch die Viertelwellenplatte M wieder zu linearpolarisiertem Licht, wobei jedoch die Polarisationsebene dieses linear polarisierten Lichtes mit der Polarisationsebene der Polarisatorplatte P2 zusammenfällt, so daß das linear polarisierte Licht nach Durchdringen des KoUimatorlinsensystems 1, 3, der Linse 7, des Strahltcilcrs 12,13 und der Polarisatorplattc P2 auf der Anzeigeplatte 4 fokussiert wird.

Ein Teil des vom Spiegel 11 kommenden und die Viertclwellenplattc M passierenden reflektierten Lichtes wird durch die Oberflächen des KoUimatorlinsensystems 1, 3 und der Linse 7 reflektiert, gelangt wieder zum Spiegel 11 und wird wieder durch den Spiegel 11 reflektiert, um die Vicrtelwellenplatte M zu passieren. Die Polarisationsebene dieses die Viertelwcllcnplattc M passierenden Lichtstrahls verläuft jedoch senkrecht zu derjenigen der Polarisniorplattc P 2, so daß dieses Licht von der Polarisatorplatte P2 aufgefangen wird. Demzufolge kommen gemäß der zweiten Ausführungsform lediglich diejenigen Lichtstrahlen, die einmal vom Spiegel 11 reflektiert worden sind, an der Anzcigcplaitc 4 an, und all die anderen unerwünschten reflektierten Lichtstrahlen werden aufgefangen, so daß auf der Anzcigeplatlc kein das Bild verschlechterndes Geisterbild erscheint.

Wenn außerdem die obere Oberfläche 12« des Prismas 12 als matte Oberfläche ausgebildet wird, werden die linear polarisierten Lichtstrahlen, welche die halb clurchltlssige Oberfläche des Slrnhltoilcrs passieren, durch die matte Oberfläche 12« zerstreut. Dunn werden die durch die matte Oberfläche reflektierten Lichtstrahlen zu nicht polarisierten Lichtstrahlen, so daß clic reflektierten Lichtstrahlen weiterhin durch den Strahlteiler 12,13 reflektiert werden, um die Anzcigepluttc A nach dem Passieren der zweiten Polarisalorplatte P2 zi beleuchten, wodurch die Skala und so weiter auf dci Anzcigcplattc 4 leicht zu sehen ist.

Obige Erläuterung wurde an Hand von zwo AusfUhrungsformcn einer tclcskopischcn Linsenmeß einrichtung vorgenommen. Es sei Jedoch bemerkt, dal die vorliegende Erfindung auch auf Linscnmeßcinrich tungen vom Projcktlonstyp anwendbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ί. Scheitelbrechwertmesser von Autokollimationstyp, mit einem Kollimatorlinsensystem, mit einem Strahlteiler zum Aufteilen den optischen Achse des Linsensystems in zwei optische Achsen, mit einem Testbild, das auf einer der tyeiden Achsen und in der Brennebene des Kollimator-Linsensystems angeordnet ist, mit einer Anzeigevorrichtung, die auf der anderen der beiden Achsen und in der Brennebene des Linsensystems angeordnet ist, und mit einem auf der dem Testbild entgegengesetzten' Seite des Linsensystems angeordneten Reflektor zum Reflektieren des durch das Linsensystem gelangten Lichtstrahlbündels vom Testbild zurück durch das Linsensystem, wobei der Reflektor längs der optischen Achse des Linsensystems verschiebbar ist, um das reflektierte Lichtstahlenbündel auf die Anzeigevorrichtung fokussieren zu können, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (11) auf seiner reflektierenden Oberfläche eine Marke (Ha,/zur Messung der Position des Scheitels der zu untersuchenden Linse (7) aufweist.
2. 2. Scheitelbrechwertmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke (Ha) mit der optischen Achse des Linsensystems (1, 3) fluchtet.
3. 3. Scheitelbrechwertmesser nach Anspruch 1 oder

   2, gekennzeichnet durch eine die Verschiebung des Reflektors (11) anzeigende Platte (8), durch einen im Strahlengang zwischen Testbild (2) und Strahlteiler (12, 13) angeordneten ersten Polarisator (Pi), eine im Strahlengang zwischen dem Kollimatorlinsensystem (1, 3) und dem Reflektor (11) angeordnete Viertelwellenlängenplatte (M), und einen im Strahlengang zwischen der Anzeigevorrichtung (4) und dem Strahlteiler (12, 13) angeordneten zweiten Polarisator (P2), wobei die Polarisationsebenen der beiden Polarisatoren senkrecht zueinander stehen.
4. 4. Scheitelbrechwertrnesser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekannzeichnet, daß als Strahlteiler ein halbdurchlässiger Spiegel (10) vorgesehen ist, der einen Teil des vom Testbild ausgehenden Lichtstrahlenbündels auf das Linsensystem (1,3) reflektiert und einen Teil des vom Reflektor (U) reflektierten Lichtstrahlenbündels auf die Anzeigevorrichtung (4) durchläßt, und daß eine eine matte Oberfläche (12a) umfassende Vorrichtung (12) auf der dem Testbild (2) entgegengesetzten Seite des halbdurchlässigen Spiegels angeordnet ist, um das vom Testbild ausgehende durch den halbdurchlässigen Spiegel gelangte Lichtstrahlenbündel zu zerstreuen.
5. 5. Scheitelbrechwertmesser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler zwei einander berührende Prismen (12, 13) aufweist, zwischen deren sich berührenden Oberflächen eine als halbdurchlässiger Spiegel wirkende Schicht angeordnet ist, die einen Teil des vom Testbild ausgehenden Lichtstrahlenbündels zum Linsensystern reflektiert und einen Teil des vom Reflektor (11) reflektierten Lichtstrahlenbündels auf die Anzeigevorrichtung (4) durchläßt, und von denen eine Oberfläche als matte Oberfläche [Ma) ausgebildet ist, um das vom Testbild ausgehende durch den halbdurchlässigen Spiegel gelangte Lichtstrahlenbündel zu zerstreuen.

   Die Erfindung betrifft einen Scheitelbrechwertmesser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

   Aus der deutschen Patentschrift 7 42 220 ist eine Linsenmeßeinrichtung bekannt, bei der durch Autokollimation die Schärfentiefe halbiert und dadurch eine bessere Scharfeinstellung ermöglicht wird, Für die Untersuchung nichtzentrierter Linsen kann nach der DT-AS 11 66 502 ein Autokolümationssystem verwendet werden, in dessen einem Brennpunkt ein Planspiegel angeordnet ist, so daß die zur Untersuchung der zu messenden Linse dienenden Lichtstrahlen das Kollimatorlinsensystem zweimal durchlaufen. Unabhängig von der Zentrierung der zu untersuchenden Linse erscheint ein im anderen Brennpunkt des Linsensystems angeordnetes Testbild deshalb immer in der Mitte einer Anzeigevorrichtung. Eine solche Meßanordnung hat zwar den Vorteil einer einfachen Handhabung, weil eine Linse zur Messung ihres Scheitelbrechwertes nicht erst zentriert zu werden braucht, hat jedoch den beträchtlichen Nachteil, daß die optische Achse der zu untersuchenden Linse nicht gemessen werden kann.

   Aufgabe der Erfindung ist es, einen Scheitelbrechwertmesser der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, der auf einfache Art auch die Messung der optischen Achse einer zu untersuchenden Linse erlaubt.

   Diese Aufgabe wird mit einem Scheitelbrechwertmesser der eingangs genannten Art gelöst, der erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

   Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsformen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

   Fig. 1 eine Anordnung einer herkömmlichen Linsenmeßeinrichtung,

   F i g. 2 eine Anordnung einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

   Fig.3A und 3B Vorderansichten des in Fig.2 verwendeten Testbilds,

   Fig.4 eine Vorderansicht eines Teils der ersten Ausführungsform,

   F i g. 5 das Prinzip der ersten Ausführungsform,

   F i g. 6 eine Vorderansicht des Anzeigegliedes und

   Fig.7 eine Anordnung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

   Zum leichteren Verständnis der Erfindung wird zunächst eine herkömmliche teleskopische Linsenmeßeinrichtung erläutert, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist.

   In Fig. 1 ist im Brennpunkt einer Kollimatorlinse 1 ein Testbild (Target) 2 längs der optischen Achse der Kollimatorlinse verschiebbar angeordnet. Eine Anzeigeplatte 4 befindet sich im Brennpunkt der Kollimatorlinse 3. Das Testbild 2 wird durch eine Lichtquelle 5 beleuchtet, so daß das Bild des Testbildes 2 durch das Kollimatorlinsensystem 1 und 3 auf die Anzeigeplatte 4 fokussiert wird. Das so fokussierte Bild wird durch ein Okular 6 betrachtet.