DE2528818B2

DE2528818B2 - Scheitelbrechwertmesser

Info

Publication number: DE2528818B2
Application number: DE19752528818
Authority: DE
Inventors: Masao Kawasaki Kanagawa Nohda (Japan)
Original assignee: Nippon Kogaku K.K, Tokio
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1975-06-27
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE2528818C3; GB1502158A; US3960450A; FR2276574B1; FR2276574A1; JPS5334907B2; DE2528818A1; JPS513660A

Description

anderen gedreht wird.

Bei den bekannten Scheitelbrechwertmessern, bei denen lediglich die Testmarke mit Hilfe eines Meßobjektivs und einem Fernrohrobjrktiv auf eine Beobachtungseinrichtung abgebildet wird, und die zu prüfende -, Linse zwischen dem Meßobjektiv und dem Fernrohrobjektiv angeordnet ist, mußte bisher bei dir Untersuchung von Linsen mit unterschiedlicher Brechkraft in zwei zueinander orthogonalen Ebenen die Testmarke sowohl in Richtung des Strahlenganges verschoben wie in auch um 90° gedreht werden, um eine scharfe Abbildung der Testmarke jeweils mit Hilfe der Strahlen in der sagittalen bzw. meridionalen Ebene zu erreichen. Bei dem erfindungsgemäßen Scheitelbrechwertmesser wird demgegenüber erreicht, daß die Testmarke selbst nicht r, mehr bewegt zu werden braucht, sondern daß lediglich reelle Bilder der Testmarke an zwei Stellen erzeugt werden, die den Stellen entsprechen, an denen bei den bekannten Scheitelbrechwertmessern bisher die Testmarke nacheinander angeordnet werden mußte. _>o

Weitere vorzugsweise Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines herkömmlichen r> Scheitelbrechwertmessers,

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3 eine Ausführungsform einer Testmarke,

Fig.4 ein auf einem Fadennetz gebildetes reelles »> Abbild der Testmarke,

Fig. 5 eine schematisierte Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 6 eine schematisierte Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung. r>

In F i g. 1 ist das Prinzip eines gegenwärtig gebräuchlichen Scheitelbrechwertmessers dargestellt. Man erkennt eine in Richtung des Doppelpfeils verschiebliche Testmarke Tl, eine Linse Ll zum Kollimieren eines Strahlenbildes, mit ihrem Brennpunkt an der Testmarke, w und eine Abbildungslinse L 2 zum Fokussieren des kollimierten Strahlenbildes der Testmarke Tl auf einem Fadengitter T2 oder dergl. Am zweiten Brennpunkt der ersten Linse L1 ist eine Blende /■ angeordnet, mit einer daran angesetzten Linse L 3, η deren Brechkraft gemessen werden soll. Wird das Abbild der entlang der optischen Achse verschieblichen Testmarke Tl auf dem Fadennetz F2 erzeugt, wenn sich die Testmarke im Brennpunkt der ersten Linse L 1 befindet, also bei der sogenannten Nulleinstellung des in Geräts, dann ist der Diopter der zu prüfenden Linse L 3 gleich Null.

Die Beziehung, bei der die Testmarke TI und das Fadennetz T2 zueinander konjugiert sind, läßt sich durch die Gleichung r,

Z= f² ■ D

ausdrücken, worin Z die Größe der Verschiebung der Testmarke aus der Nullstellung, /die Brennweite dv_r ersten Linse L 1 und D die Brechkraft der untersuchten wi Linse L 3 ist.

In Fig. 2 ist die Testmarke Tt im Brennpunkt einer Vorlinse L 5 angeordnet. Eine entlang der optischen Achse der Vorlinse L 5 verschiebliche Zusatzlinse /, 4 dient zum Erzeugen eines reellen Bildes der Testmarke hi Tl. Die Verschiebung der Zusatzlinse L4 hat also die gleiche Wirkung wie eine Verschiebung der Testmarke Tl. Die Größe der Verschiebung der Zusatzlinse L4 verhält sich zu der Verschiebung des reellen Bildes der Testmarke Tl wie 1 : 1. Das reelle Bild der Testmarke Tl wird durch eine Anordnung von Prismen Pl, P2 und P3 in zwei Bilder zerlegt. Zwischen den Prismen P i und P2 ist eine semitransparente Schicht etwa aus Silber- oder Aluminiumfolie angeordnet. Die Schicht kann an der Oberfläche eines der beiden Prismen angebracht sein und dient zum Zerlegen des Strahlenbildes. Ein Teil des Prismas P1 ist als reflektierende Fläche M2 ausgebildet. Das Prisma P3 ist koaxial mit der Zusatzlinse 4 verschieblich, und es ist mit seiner rechtwinklig zu seiner Hypotenusenfläche und seinen Seitenflächen verlaufenden Ebene unter einem Winkel von 45° gegen die durch die optischen Achsen der Linsen L 1 und L 4 aufgespannte Ebene geneigt, so daß die von der reflektierenden Fläche M 2 des Prismas Pl und dem Prisma P3 reflektierten Strahlenbilder der Testmarke Tl rechtwinklig zueinander verdreht sind. Diese Anordnung wurde vorgesehen, weil die Hauptmeridiane einer astigmatischen Linse immer zueinander rechtwinklig sind. Die reflektierende Fläche M 2 und das Prisma P3 bilden somit zusammen eine Einrichtung zum Ausrichten der von ihnen reflektierten Strahlenbilder der Testmarke rechtwinklig zueinander. Die übrigen, mit L 1, L 2, L 3, A und T2 bezeichneten Teile sind die gleichen wie bei der in F i g. 1 gezeigten bekannten Ausführung. Eine Ausführungsform der Testmarke T1 ist in F i g. 3 gezeigt.

Bei einer optischen Anordnung der beschriebenen Art soll angenommen werden, daß die Nulleinstellung für eine sphärische Linse der Stellung entspricht, in weicher sich die Zusatzlinse L 4 befindet, wenn sich das von der Zusatzlinse fokussierte und vom Prisma Pl abgelenkte relle Bild der Testmarke Tl im primären Brennpunkt FI befindet. In bezug auf eine zylindrische Linse soll die Nulleinstellung der Stellung des Prismas P3 entsprechen, in der das von dem verschieblichen Prisma P3 reflektierte und gedrehte Bild der Testmarke Tl im anderen primären Brennpunkt F2 der Linse L 1 liegt. Auf dem Fadennetz T2 erscheint dann das in F i g. 4 dargestellte Abbild der Testmarke Tl.

Da das Verhältnis zwischen der Größe der Verschiebung der Zwischenlinse L 4 aus der Nulleinstellung und der der Verschiebung des reellen Bilds der Testmarke Tl gleich 1 : 1 ist, ergibt sich für die Abbildung der Testmarke Tl auf dem Fadennetz T2 die folgende Beziehung:

■/:■ = Γ worin Z' die Größe der zum Abbilden der Testmarke Tl auf dem Fadennetz Tierforderlichen Verschiebung der Zusatzlinse L 4 von der Nullstellung aus, Z" die Größe der zum Abbilden des vom Prisma P3 reflektierten und gedrehten Bilds der Testmarke TI auf dem Fadennetz T2 erforderlichen Verschiebung des Prismas P3 aus der Nulleinstellung, /"die Brennweite der Linse L 1 und D die Brechkraft der zu untersuchenden Linse L 3 ist.

Bei der Untersuchung einer astigmatischen Linse L 3 wird zunächst die Zusatziinse /,4 zum messen der ersten Brechkraft verschoben (Z'). Diese Brechkraft entspricht dem sphärischen Anteil der Linse. Anschlie ßend wird das Prisma P3 verschoben (Z"), um die

andere, zur ersten senkrechte Brechkraft zu messen. Die letztere Brechkraft ergibt als Differenz zur ersten, dem sphärischen Anteil der Linse entsprechenden Brechkraft die dem zylindrischen Anteil der Linse entsprechende Brechkraft. Das Meßgerät ermöglicht somit die Ermittlung der Brechkräfte, wie sie in einem üblichen Brillenrezept od. dgl. angegeben sind. Stimmen dabei die um 90° gegeneinander gedrehten Linien der beiden Bilder der Testmarke T, mit den Hauptmeridianlinien der zylindrischen Linse überein, so können sich keine Irrtümer hinsichtlich der Ausrichtung der Astigmatismusachse ergeben. Die Prüfung einer Anzahl von astigmatischen Linsen mit gleichen Brechkräften kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß die beiden Brechkräfte der Linsen durch einmalige Verschiebung der Zusatzlinse L 4 und des Prismas P3 fest eingestellt werden.

In der Ausführung nach Fig. 5 sind die der Ausführung nach Fig. 2 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Prismen Pl und P2 sind hier durch einen Spiegel M2 und einen semitransparenten Spiegel M 1 ersetzt. Die Zusatzlinse L 4 ist hier feststehend angeordnet, während der Spiegel M 2 entlang der optischen Achse der Linsen L 1 bis L 3 verschieblich ist.

Bei diesem optischen System ergibt sich für die Verschiebung Zl des Spiegels M 2 aus der Nulleinstellung, in der das von ihm reflektierte Abbild der Testmarke im Brennpunkt der Linse L1 liegt, in diejenige Stellung, in welcher das reflektierte Abbild der Testmarke Tl unter Berücksichtigung der Brechkraft der zu prüfenden Linse L3 und der Brennweite /"der Linse L 1 auf das Fadennetz T2 fokussiert ist, die Beziehung

Für die Verschiebung Z2 des Prismas P3 aus der Nulleinstellung, in welcher das von ihm reflektierte Abbild der Testmarke Π im Brennpunkt F2 der Linse L 1 liegt, in diejenige Stellung, in der das reflektierte Abbild der Testmarke Tl unter Berücksichtigung der Brennkraft D 2 der zu prüfenden Linse L 3 und der Brennweite der Linse L1 auf das Fadennetz 72 fokussiert ist, die Beziehung

/2

1)2

Die Brechkräfte D 1 und Dl der Linse L 3 gelten für Richtungen senkrecht zueinander.

Zum Messen der Brechkräfte einer astigmatischen Linse wird zunächst der Spiegel M 2 zur Bestimmung der einen Brechkraft D 1 und anschließend das Prisma P3 entlang der optischen Achse der Linsen L 5 und /. 4 verschoben, um die andere Brechkraft D 2 zu messen.

Auf diese Weise lassen sich die Brechkräfte einer iistigmatischcn Linse einfach bestimmen, wobei Di die Brechkraft des sphärischen und (D\ — D2) die des zylindrischen Anteils der Linse ergibt.

Auch in dieser Ausführungsform können also die beiden zueinander rechtwinkligen Brechkräfte gleichzeitig mit einem gemeinsamen Sichtfeld gemessen werden, wobei Irrtümer hinsichtlich der Astigmatismusachse vermieden sind. Für die Prüfung einer Anzahl von astigmatischen Linsen gleicher Brechkraft können die beiden zueinander rechtwinkligen Brechkräfte mit Hilfe des Spiegels M2 und des Prismas P3 einmalig fest eingestellt werden.

Zum Messen der Brechkräfte einer astigmalischen Linse müssen zwei unbekannte Hauptmeridiane der Linse auf die Richtmarkierung der in F i g. 3 dargestellten Testmarke Ti eingestellt werden. Ohne eine solche Ausrichtung ist ein sicheres Fokussieren nicht möglich, so daß die Brechkräfte nicht genau gemessen werden können. Bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Linsenmeßgerät kann deshalb die Testmarke verdreht werden, um dessen Abbild auf jeweils einen der beiden Hauptmeridiane auszurichten. Bei den optischen Systemen der beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung führt ein Verdrehen der Testmarke Π um die optische Achse nicht zu der in Fig.4 dargestellten, zueinander rechtwinkligen Ausrichtung der beiden Abbilder der Testmarke Tl auf dem Fadennetz T2, da die Drehung des Abbilds der Testmarke im Prisma P3 in den beiden Ausführungsformen nicht dem Verhältnis von 1 : 1 entspricht. Somit kann zunächst nur einer der beiden Hauptmeridiane der zu untersuchenden Linse L 3 im Hinblick auf Astigmatismusbestimmt werden, worauf die Testmarke Tl zum Bestimmen des anderen Hauptmeridians verdreht werden muß. Damit sind also zwei Arbeitsgänge erforderlich.

Mit der in Fig.6 gezeigten Anordnung können die Abbilder der Testmarke T\ unabhängig von der Stellung derselben konstant in der in Kig.4 gezeigten Weise rechtwinklig zueinander auf dem Fadennetz T2 erzeugt werden. Dieses optische System unterscheidet sich von dem in Fig. 5 dargestellten dadurch, daß der Spiegel M 2 durch ein Prisma P4 ersetzt ist, und daß die Prismen P3 und P4 derart gegeneinander geneigt sind, daß eine senkrecht auf der Hypotenusenfläche und den Seitenflächen des einen Prismas P3 stehende Ebene in einem Winkel von 45° gegen eine entsprechende Ebene des anderen Prismas P4 geneigt ist. Dadurch ist gewährleistet, daß die Abbilder der Testmarke Tl rechtwinklig zueinander stehen und eine Verdopplung der Verdre hung der Testmarke slattfindet, d. h., daß sämtliche Astigmatismusachsen von 0° bis 180° bei einer Drehung der Testmarke Tl um 90° erfaßt werden können. Dii Verwendung der Prismen Pl und P 2 ist nicht unbeding notwendig, sie ist jedoch insofern vorteilhaft, als dii durch den Spiegel M 1 bewirkte doppelte Abbiklunj vermieden wird. In der dargestellten Ausführung ist di Zusatzlinsc L 4 verschieblich, statt dessen kann jcdoc auch das Prisma P4 verschieblich sein.

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Claims

Patentansprüche:

1. Scheitelbrechwertmesser zum Messen der Brechkraft einer in einen parallel gerichteten Lichtstrahl gebrachten Linse mit einer Nimarke, einem Meßobjektiv, in dessen einem Br^ ,,npunkt die zu prüfende Linse angeordnet ist, und einem Fernrohrobjektiv zum Abbilden der Testmarke auf eine Beobachtungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Linsenanordnung (L 4, L 5) vorgesehen ist, die die von der Testmarke (TX) vermittels eines halbdurchlässigen Strahlteilers (M X) und jeweils eines dahinter angeordneten reflektierenden Elements (M2, P 4 bzw. P3) für die beiden Strahlteile zwei reelie Bilder an zwei Stellen (FX, F2) erzeugt, die den Stellen entsprechen, an denen bei bekannten Scheitelbrechwertmessern nacheinander die Testmarke angeordnet ist, und daß eines der reflektierenden Elemente ein rechtwinkliges Prisma (P3) ist, das so angeordnet ist, daß das eine reelle Bild (in F2) um 90° zum anderen (in Fl) gedreht wird.

2. Scheitelbrechwertmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere reflektierende Element aus einer ebenen reflektierenden Fläche (M₂) besteht, die im rechten Winkel zur Flypothenusenfläche des rechtwinkligen Prismas (Pi) angeordnet ist, und daß letzteres so angeordnet ist, daß eine senkrecht auf der Hypothenusenfläche und den Seitenflächer, des rechtwinkligen Prismas stehende Ebene um 45° gegen eine senkrecht auf der Hypothenusenfläche des Prismas (P)) und der ebenen reflektierenden Fläche (Mt) stehenden Ebene geneigt ist.

3. Scheitelbrechwertmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene reflektierende Fläche (M2) und das Prisma (Pi) entlang ihrer optischen Achsen verschiebbar angeordnet sind.

4. Scheitelbrechwertmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere reflektierende Element aus einem zweiten rechtwinkligen Prisma (P₄) besteht, dessen Hypothenusenfläche senkrecht zur Hypothenusenfläche des ersten rechtwinkligen Prismas (P_s) angeordnet ist, und daß die Prismen derart gegeneinander geneigt sind, daß die senkrecht auf der Hypothenusenfläche und den Seitenflächen des ersten Prismas (Pi) stehenden Flächen im Winkel von 45° zu den entsprechenden Flächen des zweiten Prismas (Pa) verlaufen.

5. Scheitelbrechwertmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung aus zwei Linsen (La, Li) besteht, wobei der Brennpunkt der ersten Linse (Li) in der Testmarke (L\) liegt, und die zweite Linse (La) das von der ersten Linse entworfene Bild fokussiert, und daß die zweite Linse (U) und das Prisma (Pi) entlang ihrer optischen Achsen verschiebbar angeordnet sind.

6. Scheitelbrechwertmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung aus zwei Linsen (La, Li) besteht, wobei der Brennpunkt der ersten Linse (Li) in der Testmarke (T]) liegt und die zweite Linse (La) das von der ersten Linse entworfene Bild fokussiert, und daß die zweite Linse (La) und das erste Prisma (Pi) entlang ihrer optischen Achsen verschiebbar angeordnet sind.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Scheitelbrechwertmesser zum Messen der Brechkraft einer in einen parallel gerichteten Lichtstrahl gebrachten Linse mit einer Testmarke, einem Meßobjektiv, in dessen einem Brennpunkt die zu prüfende Linse angeordnet ist, und einem Fernrohrobjektiv zum Abbilden der Testmarke auf eine Beobachtungseinrichtung.

Gewöhnlich müssen die Brennweiten bei zwei Arten von Brillengläsern gemessen werden, nämlich von sphärischen und zylindrischen oder astigmatischen Gläsern. Während ein sphärisches Glas eine einheitliche Brechkraft aufweist, hat ein zylindrisches Glas zwei senkrecht zueinander stehende Brechkräfte. Zum Messen der Brechkraft einer sphärischen Linse braucht eine Testmarke daher nur einmal fokussiert zu werden, während dies bei einer zylindrischen Linse zweimal notwendig ist, um die Richtung der Astigmatismusachse zu bestimmen, in einer ärztlichen Verschreibung für ein zylindrisches Glas ist zunächst die Brechkraft des sphärischen Anteils und sodann die dazu rechtwinklige Brechkraft des zylindrischen Anteils als Differenz zur Brechkraft des sphärischen Anteils angegeben. Beim Vermessen einer astigmatischen Linse mit einem herkömmlichen Linsenmeßgerät muß daher zunächst die eine Brechkraft festgestellt und aufgezeichnet werden, worauf dann die Testmarke bewegt wird, um die dazu rechtwinklig verlaufende Brechkraft zu messen, und schließlich wird die Differenz der beiden Brechkräfte bestimmt, so daß das Meßergebnis dann die Brechkräfte des sphärischen und des zylindrischen Teils der Linse angibt. Bei dem zylindrischen Anteil der Linse muß darüber hinaus sowohl die Brechkraft als auch der Winkel der Hauptzylinderachse angegeben werden. Die Notwendigkeit, die Differenz der Brechkräfte zu berechnen, kann zu Irrtümern im Hinblick auf die Richtung der Astigmatismusachse führen. Die erforderlichen Einrichtungen zum Verschieben und zusätzlichen Verdrehen der Testmarke relativ zu einem Abbildungs-Fadenkreuz sind ziemlich kompliziert und ihre Bedienung bedarf sehr großer Sorgfalt. Bei der Massenherstellung von sphärischen Linsen gleicher Brechkraft kann die Testmarke in einer der vorgesehenen Brechkraft entsprechenden Stellung ausgerichtet werden, worauf die hergestellten Linsen zur Überprüfung dann in einer vorbestimmten Stellung eingesetzt werden können. Bei der Prüfung von astigmatischen Linsen ist eine solche feste Einstellung des Geräts nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile und Mängel zu beseitigen und einen einfachen und wirksamen Scheitelbrechwertmesser zu schaffen, mittels dessen die zueinander rechtwinkligen Brechkräfte von astigmatischen Linsen sicher meßbar sind, ohne daß die Gefahr von Irrtümern hinsichtlich der Ausrichtung der Astigmatismusachse besteht.

Bei einem Scheitelbrechwertmesser der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Linsenanordnung vorgesehen ist, die von der Testmarke vermittels eines halbdurchlässigen Strahlteilers und jeweils eines dahinter angeordneten reflektierenden Elements für die beiden Strahlteiler zwei reelle Bilder an zwei Stellen erzeugt, die den Stellen entsprechen, an denen bei bekannten Scheitelbreehwertmessern nacheinander die Testmarke angeordnet ist, und daß eines der reflektierenden Elemente ein rechtwinkliges Prisma ist, das so angeordnet ist, daß das eine reelle Bild um 90° zum