DE2925951C2 - Instrument zur Messung optischer Parameter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Instrument gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Optische Instrumente, beispielsweise Linsenmeßgeräte oder Ophthalmometer, bestanden bis jetzt immer aus einzelnen optischen Elementen, die Hi der Herstellung mit hoher Genauigkeit zueinander «5 ausgerichtet werden mußten. Dabei mußte eine hohe Sorgfalt aufgewandt werden, um jedes der optischen Elemente an genau die richtige Stelle zu setzen und gegeneinander auszurichten, so daß der insgesamt auftretende Instrumentenfehler klein bleibt. Eine so solche Ausrichtung der optischen Elemente war äußerst zeitaufwendig.

Außer auf dem Gebiet der Blasenkammer- und Streainer-Funkenkammertechnik war es bisher nicht bekannt, daß sich Instrumente selbst kalibrieren, d. h. es war mit Ausnahme der besagten speziellen Technik nicht bekannt, die Ausgangssignale oder -werte von Instrumenten zu verwenden, um das Instrument selbst zu kalibrieren. Auf dem Gebiet der Blasenkammer- und Streamer-Funkenkammertechnik, die ein sehr spezielles Gebiet der Technik darstellt, werden Spuren atomarer bzw, subatomarer Teilchen in einer Kammer von wenigstens zwei räumlich voneinander beabstandeten Blickpunkten her photographiert. Auf jeder Photographic, von denen bei einem einzigen Experiment eine hohe Anzahl, die in die Millionen gehen, aufgenommen werden, sind Abbildungen bzw. Bilder bestimmter Fix- oder Fest punkte oder fester Markierungen vorhanden, die sich an verschiedenen Stellen innerhalb der Kammer oder um die Kammer herum befinden.

Die Photographien werden dann digitalisiert, um die Teilchenspuren räumlich zu rekonstruieren. Bei dieser Analyse werden wenigstens einige dieser Fixpunktbilder dazu verwendet, die Photographic in der Bildebene auszurichten bzw. die Photographic mit der Bildebene in Übereinstimmung zu bringen. Die räumliche Rekonstruktion kann jedoch nicht ohne Kenntnis der optischen Parameter des Systems, beispielsweise der Fixpunktlagen im Raum, der Kameralage, der Brennweiten, der Parameter für die Linsenfehler, der Linsen und der Neigungen der Linsenachsen und der Filmebenenachsen durchgeführt werden. Ein solches Verfahren, das als optische Anpassung bzw. als optisches »Fitting« bezeichnet wird, bei dem eine Gruppe von »optischen Konstanten« erzeugt wird, muß daher durchgeführt werden.

Um die sogenannte optische Anpassung durchführen zu können, wird eine recht große Gruppe von Fixpunkten (dabei sind mehr Fixpunkte nötig als für die Ausrichtung des Films erforderlich sind) photographiert werden, und die Photographien müssen digitalisiert werden, um die Bildebenen-Stellen der Fixpunkte zu erhalten. Eine Gruppe optischer Konstanten, die die beste Übereinstimmung zwischen den gemessenen Lagen der Fixpunkte auf dem Film und den vorgegebenen Lagen der Fixpunkte auf dem Film (auf der Grundlage der optischen Konstanten) ergibt, werden mit einer χ* (chi-Quadrat)-Minimierungstechnik ermittelt. Diese Konstanten werden dann bei der räumlichen Rekonstruktion verwendet. Es ist dabei nicht erforderlich, für jede Photographic wieder neue optische Konstanten zu ermitteln, da die optischen Konstanten sich nicht ändern, vorausgesetzt daß die Vorrichtung selbst nicht geändert wird. Es können verschiedene Gruppen von Konstanten erzeugt werden, um zu prüfen, ob die Vorrichtung sich im Laufe der Zeit nicht ändert.

Diese sogenannten optischen Anpassungs- bzw. Ausrichtungsverfahren können nur begrenzt auf die Technik im Zusammenhang mit Linsenmeßgeräten und Ophthalmometer™ angewandt werden. Insbesondere haben feste Gruppen von Fixpunkten in einem Instrument wenig Sinn, das Strahlablenkungen in einem Bereich zwischen einer festen Quelle und einem festen Detektor mißt. Es wäre daher erforderlich, das Instrument mit viel mehr Lichtquellen und optischen Wegen für die Kalibrierung zu versehen, als dies für die eigentliche Messung tatsächlich erforderlich wäre. Darüber hinaus würden zusätzliche Lichtwege Messungen darstellen, die sich gegenüber den Messungen des Lichtwegs qualitativ unterscheiden würden, der vom Instrument an sich gemessen werden soll. Dies ist nur teilweise bei Blasenkammern und Streamer-Funkenkammern der Fall, da die Fixpunkte Lichtwege ergeben, die typisch für die Lichtwege sind, die im Zusammenhang mit den Teilchenspurkonfigurationen auftreten. Nichtsdestoweniger läßt sich feststellen, daß Kalibrierungsverfahren im Zusammenhang mit Blasenkammer und Streamer-Funkenkammern Instrumente mit einer Selbstkalibrierung nur in angenähertem Sinne eingesetzt werden. Da diese Vorrichtung zur Messung von Teilchenspuren verwendet wird, würde ein Verfahren mit wirklicher Selbstkalibriening die Ermittlung der optischen Konstanten aus den tatsächlichen

Messungen der Teilchenspuren umfassen, wobei der Teilchenimpuis oder andere Parameter bekannt sein müssen. Jedenfalls ist die Verwendung eines Abfragerechners bzw. eines Abfrage- und Antwortrechners bei der Ausrichtung einzelner optischer Elemente : in permanenter Weise am Abschluß eines Herstellungsvorgangs nicht bekannt.

Es ist bekannt, bei elektronischen Rechnern während einer Montagestufe in seine zentrale Rechnereinheit einzugreifen bzw. auf seine zentrale Rechnereinhei? Einfluß zu nehmen. Bei solchen Einrichiaritrsn wird ein externer Rechner mit der Zentraleinheit einer Einrichtung verdrahtet oder verbunden, die hergestellt werden soll und dieser externe Rechner ersetzt dann diese Zentraleinheit. Wenn dies durchgeführt ist, wird aas Programm des Rechners getestet, beispielsweise wird das Programm in einzelnen Schritten oder in Sprüngen ablaufen gelassen, oder die verschiedenen Speicherzustände werden geprüft. Das Ersetzen einer solchen Zentraleinheit wurde jedoch bisher nicht im Zusammenhang mit der optischen Ausrichtung eines gesamten optischen Instruments durch Selbstkaübrierung verwendet.

Aus der DE-OS 26 21468 und dei DE-OS 27 28 500 sind bereits Instrumente zur Messung optischer Parameter bekannt. Bei derartigen optischen Meßgeräten ist es erforderlich, daß die einzelnen im optischen Weg Hegenden Elemente des Geräts genau justiert und ausgerichtet sind, um Meßfehler zu vermeiden. Dabei wird die Ausrichtung to damit vorgenommen, daß die verschiedenen optischen Elemente des Instruments so lange in ihrer Lage verändert und einjustiert werden, bis das Gerät hinsichtlich seiner Anzeige vorgegebene konstante Werte zeigt. Bei dem bekannten Linsenmeßsystem ist ein Justier-Mechanismus vorgesehen, mit dem die einzelnen optischen Elemente des Geräts so verschoben und in ihrer Lage verändert werden, daß der Null-Punkt der Ellipse in der optischen Achse liegt.

Der Justiervorgang mittels mechanischer Verschiebung der einzelnen optischen Elemente des Geräts ist sehr zeilaufwendig und damit teuer. Weiterhin sind dafür erfahrene Fachleute erforderlich. Dennoch ist die Genauigkeit der Justierung begrenzt. Bei einer während der Benutzung des Geräts auftretenden Dejustierung eines oder mehrerer optischer Elemente des Geräts muß das ganze Gerät wieder von Neuem justiert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kalibriereinrichtung zu schaffen, so mit der optische Instrumente und Geräte auf einfache Weise kalibriert werden können, ohne daß eine genaue mechanische Justierung der einzelnen optischen Elemente des Geräts erforderlich ist, um zu einer zeitsparenderen und kostengünstigeren Herstellung und Wartung der Geräte zu kommen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Im Gegensatz zu den herkömmlicher Geräten, bei denen eine lagemäßige Verschiebung bzw. Justierung einzelner Bauelemente erforderlich ist, läßt sich mit der vorliegenden Vorrichtung ersichtlich sehr viel Zeit und damit Kosten bei der Herstellung der Geräte einsparen, da die einzelnen Bauelemente im es Lichtweg eines optischen Geräts hinsichtlich ihrer Lage und/oder Ausrichtung lediglich grob angeordnet und endgültig befestigt sein können. An der mechanischen Ausrichtung und Anordnung btauiiui dws&fh nichts niihi geändert zu werden- Die K*Jibrierung erfolgt vielmehr durch Jie Verwesung an sich bekannter Testelemerjte ts-ad der Fr.-.ukii.iifS gwÄ-;-· «■nazifischer Kalibrierungskonstanten, die datin bei üen «-.idifolsenden eigentlichen Messungen berücksichtigt und bereitgestellt werden, da sie in einem Speicher gespeichert sind. Darüber hinaus erhält jedes Gerät seine Kalibrierungskonstanten mitgeliefert und es läßt sich ohne Probleme das Gerät auch nachträglich testen und überwachen bzw. es lassen sich zn jedem Zeitpunkt ohne großen Aufwand die Kalibrierungskonstanten nachprüfen bzw. erneut ermitteln. Neben diesen genannten Vorteilen ist es weiterhin möglich, Montage-, Justier- und Gerätetoleranzen wesentlich genauer bei den Messungen zu berücksichtigen, als dies bei den herkömmlichen Geräten der Fall war, die eine mechanische Ausrichtung der einzelnen Bauelemente erforderten. Durch die permanente Aufzeichnung der Kalibrierung bzw. der Kalibrierungskonstanten ist es für den Benutzer des Geräts sehr leicht, feinzustellen, ob das Instrument während der Benutzung seine ursprünglichen Ausrichtungen der Geräteelemente beibehalten oder in dieser Hinsicht Änderungen, beispielsweise durch einen ungewollten Stoß, aufgetreten sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein optisches Instrument, beispielsweise ein Linsenmeßgerät oder ein Ophthalmometer weist eine Lichtquelle, einen Lichtdetektor und eine optische Anordnung von montierten optischen Elementen auf, um Licht von der Lichtquelle zum Detektor zu leiten. Ein zu untersuchendes optisches Element, das ausgemessen werden soll, wird an einem Meßintervall bzw. an einem Meßraum oder in einem Meßspalt in den optischen Weg bzw. die optische Folgeanordnung gebracht und lenkt das entlang des optischen Weges verlaufende Licht ab. Diese Ablenkung erfö'gt im Falle eines Linsenmeßgeräts durch die Brechung in einer zu untersuchenden Linse, und im Falle eines Ophthalmometer durch die Reflexion an einer zu untersuchenden Hornhaut. Eine abschattende bzw. abdunkelnde, bewegliche Grenzortkurve bzw. ein abschattendes bzw. abdunkelndes, bewegliches Grenzortkurvenelement mit wenigstens zwei Grenzkurven unterschiedlicher Form, und ein Spezialrechner können zur Messung der Strahlablenkung verwendet werden. Der Spezialrechner bzw. ein dem Instrument eigener Rechner macht auch von den gespeicherten Rechnerkonstanten Gebrauch, um die rohen Meßwerte in die gewünschten optischen Eigenschaften des zu untersuchenden optischen Elements umzuwandeln. Diese gewünschten Werte können auf einem zugeordneten Rechner ausgedruckt werden.

In der optische, Folgeanordnung bzw im optischen Weg des Instruments sind die montierten optischen Elemente zufallsmäßig entsprechend den Herstellungstoleranzen angeordnet. Eine genaue Ausrichtung der yptischen Elemente in der üblicherweise geforderten engen optischen Toleranz wird nicht durchgeführt. Die Kalibrierung wird mit Steuerung durch ein Kalibrierungsprogr. mm über die die Strahlablenkung messc-ide Vorrichtung des Instruments durchgeführt, uz:, Kalibrierungspro^ramm icann in einem getreuen Ka-ibrie.rungsrechner gespeichert sein, und iie Kalibrierung kann über ein Verbiii-

dungskabel zwischen dem zu kalibrierenden optischen denen die rohe Abschattungsinformation in Strahl-Instrument und dem fest angeordneten Kalibrierungs- ablenkungen umgerechnet werden kann. Darüber rechner durchgeführt werden. Diese Verbindung hinaus kann der relative Winkel zwischen dem Koschaltet die Zentraleinheit (die nachfolgend auch mit ordinatensystem des Linsentisches und den durch CPU abgekürzt wird) des Spezialrechners aus, der 5 die Probenöffnungen festgelegten Koordinatensonst die Strahlablenkungsvorrichtung des gesamten system berechnet werden,

optischen Instruments steuert. Der Kalibrierungs- Drittens wird die Abschattungsinformation mit

rechner ersetzt die Zentraleinheit und den darin ent- einem oder mehreren Testelementen ermittelt, die

haltenen Speicher, und schafft darüber hinaus ein eine bekannte sphärische und/oder zylindrische

zusätzliches Programm für die Erzeugung der dem to Brechkraft aufweisen. Dies wird zur Korrektur der

Instrument bzw. den Kunden eigenen bzw. ange- zuvor berechneten Konstanten durchgeführt,

paßten Rechnerkonstanten. Es wird die Tatsache, daß der zirkuläre Astigmatis-

Die dem Instrument angepaßten Rechnerkonstan- mus des sphärischen Testelements Null sein muß, ten werden für jedes Instrument dadurch ermittelt, ausgenützt. Insbesondere garantieren die Parameter, daß in den Proben- bzw. Prüfspalt dieses Instruments 15 die in den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten mehrere Testelemente mit bekannten Eigenschaften berechnet wurden, nicht, daß der zirkuläre Astigmaeingelegt werden. Das heißt, die Messungen werden tismus für diese Messungen Null ist. Jedoch ist es durchgeführt, wenn die optischen Eigenschaften der möglich, das Koordinatensystem zu drehen, und dazu untersuchenden Elemente bekannt sind, wobei durch sicherzustellen, daß der zirkuläre Astigmatisjedoch die verschiedenen Skalenfaktoreü bzw. Maß- 20 ^m"^s verschwindet. Durch die Drehung werden konstanten, die Ursprungspunkte bzw. Nullpunkte möglicherweise vorhandene Fehlausrichtungen der oder Ausgangspunkte, die Winkelkorrekturen und dgl. Probenöffnungen korrigiert. Diese Drehkorrektur für das Instrument nicht bekannt sind, jedoch ermit- wird auf die Skalenfaktoren und Ursprungspunkte telt werden sollen. Diese Konstanten werden dann angewandt, die mit der Prismen- und Null-Elementnach der Ermittlung fest in einem Speicher einge- 25 Abschattungsinformationen berechnet worden waren, geben, der dann in den Spezialrechner für das zu Viertens wird der sphäriche Skalenfaktor berechkalibrierende Instrument eingesetzt wird. Das Ver- net. Mit den korrigierten Konstanten wird die Absorgungssystem bzw. der externe Rechner wird dann lenkungsinformation für das Null-Element und die abgetrennt und der Rechner des Instruments wird Abschr.tungsinformation für das sphärische Testwieder angeschaltet bzw. in Funktion gesetzt. Danach 30 element berechnet. Die korrigierten Sphären-Abverläßt das Instrument das Montageband. lenkungen relativ zur korrigierten Ablenkungsinfor-

Das Kalibrierungsprogramm kann auch unter mation des Null-Elements führen zu einem sphäri-

Steuerung der Zentraleinheit des Spezialrechners, sehen Äquivalent, das dann in die bekannte

d. h. des Rechners, der für das jeweilige Instrument sphärische Brechkraft unterteilt werden kann, um

vorgesehen ist, ablaufen, wobei dann das Kalibrie- 35 den Skalenfaktor zu erhalten.

rungsprogramm in einem zusätzlichen Speicher ge- Fünftens werden die Urspnin.espnnkte tür die

speichert ist. Die instrumenten-bezogenen bzw. dem Sphäre und den Xreuiczyiiiiiter mit den korrigierten

Instrument angepaßten Konstanten können dann vom Ablenkungen berechnet, die von der Abschattungs-

Drucker des Instruments ausgedruckt und von Hand information beim Null-Element erhalten werden,

in einen Speicher eingegeben werden, der nachfol- 40 Mit der vorliegenden Erfindung ist es also mög-

gend in den Spezialrechner eingesetzt wird. lieh, ein optisches Instrument vollständig zu mon-

Mit diesem Instrument können optische Elemente, tieren bzw. zusammenzusetzen, ohne daß eine Präzidie beim üblichen Montagevorgang ohne genauere sionsausrichtung der einzelnen optischen Elemente Beachtung von Toleranzen in den optischen Weg des Instruments erforderlich ist. Demgemäß brauchen eingesetzt werden, verwendet werden, ohne daß eine 45 die einzelnen optischen Elemente in der optischen einzelne Ausrichtung dieser optischen Elemente des Folgeanordnüng eines optischen Instruments zwi-Instruments in die genaue kalibrierte und ausgerich- sehen einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor tete Lage erforderlich ist. Dadurch läßt sich die lediglich mehr oder weniger willkürlich bei der Her-Kalibrierung der Instrumente sehr schnell, automa- stellung angeordnet sein. Eine genau·* Ausrichtung tisch und äußerst kostengünstig durchführen. 50 der optischen Elemente muß nicht durchgeführt

werden. Die Lichtablenkungs-Meßvorrichtung, bei-

_ , spielsweise em abschattendes, bewegliches GkjzoiI-

Zusammenfassung der Berechnungen kurvenelement bzw. eine abschattende bewegliche

fur die Kalibrierung Grenzortkurve und ein Spezialrechner werden zur

Zunächst wird die Information über die Abschat- 55 Messung der Strahlablenkung verwendet. Das Instru-

tung festgestellt, wenn kein zu untersuchendes EIe- ment ist über eine Verbindungsleitung mit einem

ment im Probenspalt liegt (d. h. es wird die Null- Kalibrierungsrechner verbunden, so daß dazwischen

Element-Information ermittelt). Dabei sollte keine Informationen ausgetauscht werden können. Wenn

Ablenkung auftreten. der Kalibrienuigsrechner angeschlossen ist, über-

Zweitens wird ein Prisma in dem Probenspalt ge- » nimmt er vollständig die Funktion der instrumenten-

legt und die Abschattungsinformation aufgezeichnet eigenen Zentraleinheit. Durch Einsetzen einer Reihe

bzw. ermittelt. Das Prisma wird dann um einen oder von Testelementen bekannter Brechkraft bzw.

mehrere bekannte Winkel, beispielsweise um 90° Eigenschaften in den Probenspalt werden im Instru-

oder 180°, gedreht, und es. wird dann weitere Ab- ment eigene Rechnerkonstanten für jedes Instrument

schattungsinformation ermittelt Mit der Abschat- 65 ermittelt, dessen optische Folgeanordnungen seiner

tungsinformation für das Prisma und das Null- optischen Elemente nur zufällig und nicht genau

Element werden die Ursprungspunkte bzw. die ausgerichtet ist. Indem die erzeugten Konstanten in

Null-Punkte und die Skalenfaktoren berechnet, mit den Spezialrechner der individuellen optischen Vor-

7 8

richtung eingegeben werden, kann die Kalibrierung Durch diese Steuerung bzw. durch diesen Eingriff

schnell und automatisch vorgenommen werden. können diejenigen Komponenten des Instruments,

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht die repariert oder ausgetauscht werden müssen, festdarin, daß sehr zeitaufwendige und kostenintensive gestellt werden. Danach kann eine schnelle und Verfahren während des Herstellungsvorgangs zur 5 automatische Kalibrierung des Instruments, sowie einzelnen Ausrichtung der optischen Elemente nicht die Aufstellung von Tes'tdatenprotokollen oder -beerforderlich sind. Die optischen Elemente werden richten vorgenommen werden. Dadurch ergibt sich lediglich innerhalb der Herstellungstoleranzen, d. h. eine sehr gute und sichere Qualitätskontrolle,
mit relativ breiten Toleranzen fest in den Instrumen- Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die geten angtöracht. Da die Maschine bei einer solchen 10 naue Kalibrierung bei der Herstellung und bei der Montage einen relativ breiten Spielraum für das An- Montage eines optischen Präzisionsinstruments vorbringen der optischen Elemente aufweist, wird die genommen werden. Gemäß diesem Aspekt der vorHerstellung wesentlich vereinfacht. liegenden Erfindung werden Linsenmeßgeräte

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für jedes während des Herstellungsvorgangs immer wieder an Instrument seine eigene Funktion kontrolliert bzw. 15 einer Qualitätskontrollstelle mit einem Kalibrierungsnachgeprüft wird. Durch die Verwendung einet rechner geprüft und überwacht. Die Instrumente externen Rechners, der das Instrument steuert, kann werden dahingehend geprüft, daß sie in einem relativ jedes aktive Element der hergestellten optischen Vor- breiten Toleranzbereich liegen. Wenn dies der Fall richtung gesteuert, beeinflußt und kontrolliert wer- ist, werden diese dann danach mit den instrumentenden. Die erforderlichen Instrumentkonstanten werden 20 eigenen Rechnerkonstanten genau kalibriert und in durch Beeinflussung des gesamten insiruuicnis er- einer breiten Vielfalt von Meßf»nktionen geprüft, zeugt, in dem sie erforderlich sind. Infolgedessen Danach werden die dem Instrument eigenen Rechwerden die Instrumentenkonstanten mit einer hohen nerkonstanten in das Instrument eingegeben bzw. im Genauigkeit erhalten. Instrument festgehalten, und das Instrument ist dann

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung 25 für die Verwendung fertig.

besteht darin, daß eine automatische Aufzeichnung Vorteil dieses Aspekts der Erfindung besteht bzw. ein automatisches Protokoll bei der Instrumen- darin, daß der die Kalibrierung vornehmenden Pertenherstellung erhalten werden kann. Da es bei der son beispielsweise über einen Anzeigeterminal mitge-Herstellung medizinischer Instrumente für den Her- teilt werden kann, welche Schritte er bei der Kalisteller üblich ist, individuell angepaßte Aufzeich- 30 brierung nachfolgend ausführen muß, und ob das nungen für jedes erzeugte Instrument zu erhalten, Instrument bei dem Kalibrierungsverfahren richtig befriedigt das erfindungsgemäße Kalibrierungsver- oder fehlerhaft arbeitet, so daß im letzteren Fall das fahren dieses Erfordernis. Es wird also ein für jedes Instrument ausgeschieden werden kann. Die die Kali-Instrument individuelles Protokoll bzw. ein für jedes brierung ausführende Person braucht deshalb nicht Instrument individueller Bericht erstellt, der nicht 35 besonders erfahren und geschickt beim Ausrichten nur alle Angaben hinsichtlich der Identifizierungs- oder Einstellen von optischen Elementen oder Instmdaten des Instruments, sondern auch zusätzlich alle menten zu sein, und darüber hinaus ist die Wahrinstrumenteneigenen Rechnerkonstanten enthält. scheinlichkeit, daß der die Kalibrierung ausführen-

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung den Person Fehler unterlaufen, gering,
besteht darin, daß der Kalibrierungsrechner dazu «o Mit der vorliegenden Erfindung wird die Kaliverwendet wird, Instrumente bei der Abschlußkon- brierung verbessert, um die Skalenfaktoren und trolle durchzulassen oder auszusondern. Wenn bei Ursprungspunkte für die geometrischen und optieinem Instrument beispielsweise große Fehler auf sehen Eigenschaften eines optischen Instruments zu Grund einer zu groben Ausrichtung festgestellt wer- ermitteln. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der«, kann dieses Instrument dann automatisch aus- 45 »rohe« Daten (d. h. die Abschattungsinformation) gesondert werden. Darüber hinaus kann ein steuern- für den Fall, daß kein Testelement verwendet wird, der Kalibrierungsrechner problematische Bereiche daß ein Prismentestelement (mit wenigstens zwei oder Teilanordnungen feststellen, die dann korrigiert Ausrichtungen, wobei der Winkel zwischen diesen werden können. beiden Ausrichtungen bekannt ist), und für eine oder

Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein so mehrere sphärische und/oder Zylinder-Testelemente

optisches Instrument, das mit einer Verbindungs- ermittelt bzw. erzeugt.

bzw. Anschlußleitung hergestellt wird, über die Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

während der gesamten Lebensdauer des Instruments Erfindung kann nur die Information bezüglich des

dieses mit einem Kalibrierungsrechner von außen Null-Elements und des Prismas verwendet werden,

beeinflußt, gesteuert und kalibriert werden kann. 55 um die geometrischen Skalenfaktoren und Ursprungs-

Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung punkte zu erhalten, mit denen die rohe Abschattungs-

umfaßt die optische Vorrichtung eine Verbindungs- information in Ablenkungsinformation umgesetzt

bzw. Anschlußleitung, die mit einem Kalibrierungs- werden kann. Die Tatsache, daß das sphärische

rechner verbunden werden kann, der die Funktionen Testelement keine nicht-torischen Eigenschaften

Hes Instrumentenrechners durch einen externen 60 (insbesondere keinen zirkulären Astigmatismus) auf-

Rechner erse, ■-"■ . ·ί«Β #p. Beeinflussung, Steuerung weist, kann dann dazu herangezogen werden, eine

und Überwachung des ii»uui_-'-:: vorgenommen Drehung eines Koordinatensystems zu berechnen,

werden kann. das eine Fehlausrichtung der Probenöffnungen korri-

Ein Vorteil dieses Aspekts der vorliegenden Er- giert.

findung besteht darin, daß das hergestellte Instrument 65 Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs-

während seiner gesamten Lebensdauer auf Grund form der Erfindung kann die das sphärische Element

der Vsrbindungs- bzw. Anschloßleitung jeder Zeit betreffende Information mit der das Null-Element

gesteuert bzw. überwacht werden kann. betreffenden Information kombiniert werden, um den

ίο

optischen Skalenfaktor und die Ursprungspunkte zu ermitteln, mit denen die Ablenkungsinformation in die gewünschte Form von optischen Parametern (Sphäre, Zylinder, Achse usw.) umgesetzt werden kann. Die Tatsache, daß die geometrischen Ursprungspunkte und Skalenfaktoren hinsichtlich falscher bzw. zufälliger nicht-torischer Effekte korngiert worden sind, ermöglicht die Verwendung von nach Null gebender Testfunktionen (d. h. von Funktionen, beispielsweise des zirkulären Astigmatismus, dessen von Null abweichende Werte das Vorhandensein einer nicht-torischen Fläche anzeigt) als Diagnosemöglichkeiten bei den durch das kalibrierte Instrument während des Gebrauchs ausgeführten Berechnungen.

Die Erfindung schafft also ein Instrument zur Messung optischer Parameter. Ein optisches Instrument, beispielsweise ein Meßgerät oder ein Ophthalmometer, weist eine Lichtquelle, einen Lichtdetektor und einen zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor liegenden optischen Weg bzw. eine optische Folgeanordnung zusammengesetzter optischer EIemente auf. Ein auszumessendes, zu untersuchendes optisches Element wird innerhalb des optischen Weges bzw. innerhalb der optischen Folgeanordnung in einem Meßspalt oder in ein Meßintervall gebracht, das dann das entlang des optischen Weges verlaufende Licht ablenkt. Diese Ablenkung ergibt sich bei einer zu untersuchenden Linse im Falle eines Linsenmeßgeräts durch Brechung, und durch eine zu untersuchende Hornhaut im Falle eines Ophthalmometer durch Reflexion. Eine abschattende, bewegliche Grenzortkurve bzw. ein abschattendes, bewegliches Grenzortkurvenelement mit wenigstens zwei Grenzen unterschiedlicher Form, sowie ein Spezialrechner können zur Messung der Strahlablenkung verwendet werden. Der Spezialrechner macht auch Gebrauch von gespeicherten Rechnerkonstanten, um die rohen Meßwerte in die gewünschten optischen Eigenschaften des zu untersuchenden optischen Elements umzuformen. Die montierten optischen Elemente des optischen Wegs bzw. der optischen Folgeanordnung des Instruments sind mit relativ breiten Herstellungstoleranzen mehr oder weniger zufällig bzw. ohne große Genauigkeit montiert bzw. angeordnet. Eine genaue Ausrichtung der optischen Elemente mit den üblichen engen optischen Toleranzen ist nicht erforderlich. Die Kalibrierung erfolgt durch den Einsatz der Strahlablenkungsvorrichtung des Instruments unter Steuerung mit einem Kalibrierungsprogramm, Dies kann dadurch vorgenommen werden. Haß das optische Element mit einer Auschlur?!situng kalibriert wird, die die Zentraleinheit des Spezialrechners umgeht, sonst jedoch die gesamte Strahlablenkungsvorrichtung des optischen Elements steuert bzw. beeinflüßt. Diese Anschlußverbindung kommt von einem Kalibrierungsrechner, der die Zentraleinheit ersetzt und einen Speicher umfaßt, sowie ein zusätzliches Programm für die Erzeugung bzw. Ermittlung der dem Instrument eigenen Rechnerkonsianter liefert, Die dem Instrument eigenen Rechnerkonstanten werden für jedes Instrument dadurch ermittelt, daß eine Reihe von Testelementen mit bekannten Eigenschatten in den Probenraum bzw. den Probenspalt des jeweiligen Instruments eingelegt werden. Diese Konstanten werden nach der Ermittlung in einen Speicher fest eingeschrieben, der dann in den Spezialrechner des zu kalibrierenden Instruments eingesetzt bzw. eingesteckt wird. Das Anschlußsystem wird vom Instrument getrennt, der Rechner des Instruments wnd in F_ünkJ^!on gesetzt bzw. angeschlossen, und das Instrument verläßt das Montageband. Durch dieses Verfahren werden optische Elemente benutzt, die während des Herstellungsvorgangs mit den Her-Stellungstoleranzen, d. h. mit relativ breiten Toleranzen mehr oder weniger zufällig und ohne genaue Ausrichtung im optischen Weg bzw. in der Folgean-Ordnung der optischen Elemente eingesetzt worden sind, ohne daß eine individuelle Ausrichtung in die genau kalibrierte Stellung erforderlich ist. Die KaIibrierung des Instruments ist daher schnell und automatisch durchzuführen.

Die Erfindung wird nachstehend pr.hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Montageband für optische Instrument,

im vorliegenden Falle für Linsenmeßgeräte, die mit einem Kalibrierungsrechner an einer Qualitätskon-

trollstation des Montagebandes kontrolliert bzw. abgefragt werden,

Fig. 2a eine perspektivische, schematische Darstellung der optischen Elemente innerhalb eines bestimmten Instrumenttyps, im vorliegenden Falle eines Linsenmeßgeräts, das mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kalibriert werden kann,

Fig. 2b eine schematische, perspektivische Darstellung von optischen Elementen in einem anderen Instrumententyp, im vorliegenden Fall in einem Ophthalmometer, das gemäß der vorliegenden Erfindung kalibriert werden kann,

F i g. 3 eine bewegliche Grenzortkurvenscheibe in Aufsicht, die für die Messung der Strahlablenkungen in einem Linsenmeßgerät oder einem Keratometer geeignet ist,

Fig. 4a eine perspektivische schematische Darstellung der Strahlablenkungen, die mit einem eine sphärische Brechkraft aufweisenden, zu untersuchenden Elements hervorgerufen werden,

Fig. 4b eine perspektivische, schematische Darstellung der Strahlablenkungen, die mit «.inem einen O°- bis 90°-Astigmatismus aufweisenden, zu untersuchenden Elements hervorgerufen werden,

Fig. 4c eine perspektivische, schematische Darstellung von Strahlablenkungen, die durch ein einen 45°- bis 135°-Astigmatismus aufweisenden, zu untersuchenden Element hervorgerufen werden, und
so Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Rechnerschaltung, die insbesondere wiedergibt, wie die Schaltung des Spezialrechners durch die angeschlossene Verbindungsleitung ersetzt wird, um das gesamte Instrument und einzelne Instrumententeile für die Ermittlung der eigenen Instrumentenkonstanten zu steuern bzw. zu beeinflussen.

Kurze Beschreibung des Kalibrierungsvorgangs

so In Fig. ! ist eine schematische, stilisierte Darstellung emv* Kälibrieruiigsstation as sins:; Mantageband oder einer Fertigungsstraße dargestellt, in dieser Figur ist an dieser Kalibrierungsstation ein Linsenmeßgerät 10, das noch kalibriert werden soll,

ein Linsenmeßgerät 15, das gerade kalibriert wird und ein Linsenmeßgerät 20, das schon kalibriert wurde, dargestellt. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der, daß die einzelnen opti-

sehen Komponenten der Linsenmeßgeräte mit relativ großen V/zw. breiten Produktionstoleranzen zusammengesetzt werden, und daß keine weitere genaue Ausrichtung dieser optischen Komponenten erforderi'ch ist.

Die Vorrichtung an der Kalibrierungsstation ist allgemein ausgedrückt ein Abfrage- und Kalibrierungs-Rechnersystem, das einen Mikrorechner 30, eine zugeordnete Platteneinheit 32, einen Bildspeispeicher (memory mapper) 35, einen Drucker 37 und eine Anzeigekonsolc 40 umfaßt. Das Linsenmeßgerät 10, das noch auf den Kalibrierungsvorgang wartet, weist zugehörige elektronische Schaltungen auf, deren Komponenten und Bauteile auf Platten 42 angebracht sind. Wie im weiteren noch ausführlich beschrieben werden wird, weisen die zugehörigen elektronischen Schaltungen einen Spezialrechner mit einem Mikroprozessor (nachfolgend mit MPU abgekürzt) und mit einem Festwertspeicher (nachfolgend mit ROM abgekürzt) auf. Das Linsenmeßgerät 20,

Hoc herAile L·oliKp-ta*-» je» »in/4 AIo If oliK*"iAmnncct Ot inn

verläßt, besitzt einen feit zugeordneten MPU 45 und ROM 50, die ύετ Einfachheit halber als an derselben Platte befestigt dargestellt sind. Vor dem Kalibrierungsvorgang weist das Linsenmeßgerät 10 eine MPU-Steckbuchse 55 und eine ROM-Steckbuchse 60 auf, wobei in keine von beiden schon die zugehörige Komponente gesteckt ist. Prinzipiell ist es bei dem Linsenmeßgerät 10 möglich, bereits von vornherein seinen MPU und seinen ROM anzubringen, da der ROM beim Kalibrierunrsvorgang jedoch in der Bildspeicher 35 eingeschoben und der MPU entfernt werden muß, ist es einfacher, ein kleines Lager an MPUs 65 und ein kleines Lager an ROM 70 an der Kalibrierungsstation zu haben. Während des Kalibrierungsvorgangs ist der Mikrorechner 30 mit der MPU-Steckbuchse des Linsenmeßgeräts 15 (bei Durchführung der Kalibrierung) über einen Signalpuffer 75 und einen Stecker 77 verbunden. Der Signalpuffer 75 und der Stecker 77 sind mit eioem Vielfachleiterkabel 80 miteinander verbunden. Der Mikrorechner 30 und der Signalpuffer 75 sind mit einem Mehrfachleiterkabel 82 verbunden. Diese Verbindung zwischen dem Mikrorechner 30 und dem Linsenmeßgerät 15 hat zur Folge, daß der Spezialrechner vom Kalibrierungsrechner ersetzt wird.

Während des Kalibrierungsvorgangs werden Testelemente, beispielsweise ein Prisma 85 und/oder eine Linse 90 nacheinander in den Probenspalt 17 des Linsenmeßgeräts 15 eingeschoben. Das Einschieben und Auswechseln der Testelemente, sowie das Eingeben von Befehlen in den Kalibrierungsrechner wird von der Bedienungsperson löfc vorgenommen, die an der Konsole, sitzend stridi-iiiieri dargesieiit ist.

Funktionsweise des kalibrierten Instruments

Fig. 1 zeigt die Kalibrierungsstation zur Kalibrierung von Linsenmeßgeräten. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, bei dem ein fester Kalibrieruagsrechner den jeweiligen, dem frs£?.mmesi zugeordneten Spezislrecärser ersetzt, ist jedoch auch zur Kalibrierung irgendeines optischen Instruments geeignet, bei dein ein Spezialrechner verwendet wird, um die internen Konstanten zu verändern, so daß der Benutzer aussagekräftige bzw. verständliche Meßergebnisse erhält. Die nachfolgend noch zu beschreibende mathematische Analyse betrifft die Umformung der »rohen« Daten ir> die Farm von Strahlmessungen, um die gewünschten optischen Parameter in Ausdrücken der sphärischen, Zylinder-, ZylLnderachsßn- und Pnsmersbrec.hkiaft zu erhalten. Der Ersatz bzw. die Verwendung des erfindungsgemäße.i Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenhang mit Linsenmeßgeräten ist lediglich beispielsweise dargestellt bzw. e>läutert. Das erfindungsgemäße Verfahren wid die erfindungsgemäße Votrichtung ist jedoch au* verschiedene Arten von Instrumenten anwendbar. Die nachfolgende Erläuterung bezieht sich ξμζ'λ insbesondere auf ein Instrument, bei dem die Strahlablenkung mit einem sich bewegenden Grenzortkurvenel'-ment gemessen wird. Es soll sowohl ein Linsenmeßgerät zur Analyse der Brechkraft des im untersuchenden optischen Systems als auch eir Ophthalmometer zur Analyse der Brechkraft des zu untersuchenden optischen Systems beschrieben werde·:.

Um die Einzelheiten der mathematischen Analyse des Kalibrierungsvorgangi biiser verstehen zu können, wird kurz die Funktionsweise von besonderen Ausführungsbeispielen von Linsenmeßgeräten und Ophthalmometern erläutert werden. Zunächst wird also sowohl die Vorrichtung zur Erzeugung »roher« Meßwerte für die Strahlablenkung als auch die mathematischen Voraussetzungen für die Umsetzung dieser rohen Meßwerte in optische Parameter beschrieben werden.

Fig. 2a zeigt ein Linsenmeßgeräi, bei dem ein bewegliches Grenzortkurvenelement verwendet wird, um die Ablenkungen eines Lichtstrahls durch das zu untersuchende optische Element S zwischen einer Lichtquelle 314 und einem Detektor D zu messen. Bei dieser Anordnung wird von einem Lichtbündel Gebrauch gemacht, dessen Lichtstrahlen zueinander nicht paiallel verlaufen.

Kurz zusammengefaßt wird das von einer einzigen Lichtquelle 314 kommend- Licht auf ein Mehrfacettenprisma 316 auffallen gelassen, um vier scheinbare Lichtquellen zu erzeugen, wovon eine davon mit dem Bezugszeichen 314' versehen ist. Fig. 2a zeigt den Lichtweg von der scheinbaren Lichtquelle 314', wobei die drei übrigen optischen Lichtwege, die an sich auch vorhanden sind, der Übersichtlichkeit und Einfachheit halber weggelassen wurden. Das von der scheinbaren Lichtquelle 314' kommende

so Licht ist divergent. Das Licht wird am diagonalen Spiegel 320 reflektiert und dann mit f'ner Kondensoroder Sammellinse 322 fckuüiert, die das Licht kotiv-rgffiit macht. Das von der Linse 322 kommende Licht wird am Spiegel 330 reflektiert und geht durch eine mit öffnungen versehene Platte 332 hindurch. Die mit Öffnungen versehene Platte 332 weist vorzugsweise für jede scheinbare Lichtquelle jeweils eine getrennte öffnung auf. Das zu untersuchende, optische Element S wird üblicherweise zur Platte 332 ausgerichtet, und jede scheinbare Lichtquelle wird als winziger intensiver Lichtfleck an der entsprechenden öffnung der Platte 332 abgebildet Jede öffnung dient daher dazu, eisen begrec-rtsn Bereich des zu ucTsr&acbenden optischen Elements zu prüfen bzw. abzutasten. Nachdem das Licht durch eine der öffnungen, hier durch die öffnung ά hindurchgegangen ist. geht es dareh elss Lins? 33-5. -wird ara Spiegei 336 'reSskiVnt uivi fHflt auf die Probeninaske 338

auf. Die Probenmaske 338 hat eine Mittelöffnung, die die Lichtmenge auf ein winkelmäßig kleineres Bündel begrenzt Das Licht gelangt dann durch die Linse 340 und die Maske 342 auf einen Sektor a" des Detektors D entsprechend der scheinbaren Licht- s quelle 314' und entsprechend der Probenöffnung d.

In Abhängigkeit von der optischen Brschkraft des zu untersuchenden optischen Elements S wird der tatsächliche optische Weg des Lichts zwischen der Lichtquelle 314 und dem Detektor D abgelenkt. Das bewegliche Grenzortkurvenelement L, das bei der dargestellten Ausführungsform eine sich drehende Scheibe ist, befindet sich zwischen der Linse 322 und dem Spiegel 330, jedoch üblicherweise näher an der Linse 322. Aus Fig. 3 geht noch deutlicher hervor, daß dss bewegliche Grenzortkurvenelement L einen Randbertich 120, der die Scheibendrehung festlegt, sowie einen Innenbereich 125 aufweist, der die abgelenkten Lichtstrahlen abschattet Der Innenbereich 125 weist lichtundurchlässige Bereiche 140 und 142 und lichtdurchlässige Bereiche 132, 133 auf. Jeder der vier Lichtstrahlen, die den vier Facetten oder Flächen des Prismas 316 entspricht, fällt auf einen anderen Bereich der sich drehenden Scheibe auf und kann als vollkommen unabhängig von den anderen drei Lichtstrahlen betrachtet werden. Die Grenzen zwischen den lichtundurchlässigen Bereichen 140 und 142 und den lichtdurchlässigen Bereichen 132 und Ü3 können durch die nachfolgend angegebenen Gleichungen allgemein besenrieben werden:

R = k0 und R=-kB

Hierbei sind R und θ die radialen und Winkel-Koordinaten, und k ist eine Proportionalitätskonstante. Wenn sich die Scheibe dreht wird das auf die Scheibe auftreffende Licht abwechselnd durchgelassen und nicht durchgelassen. Die Kenntnis der Winkelstellung der Scheibe bei Abschattung ermöglicht auch die Kenntnis der radialen Lage auf der Scheibe. Die bekannte Beziehung zwischen Winkel und Radius legt die Grenzen zwischen den lichtundurchlässigen und den lichtdurchlässigen Bereichen fest Wenn einmal die radiale und winkelmäßige Lage bekannt sind, ist die Strahlablenkung bekannt.

Einzelheiten der optischen Anordnung und des beweglichen Grenzortkurvenelements bzw. der beweglichen Grenzortkurve gemäß Fig. 2a sind im einzelnen in der DE-OS 28 29 312 beschrieben, die auf die am S.Juli 1977 eingereichte US-Patentan- so meldung Serial Nr. 813 211 zurückgeht. Zusammengefaßt beschreibt diese genannte DE-OS 28 29 312 eine automatische Ablesung bzw. Meßwertdatengewinnung für ein Linsenmeßgerät, bei dem der Lichtstrahl abgelenkt wird, wie dies beispielsweise bei der Hartmann-Methode der Fall ist. Bei solch einem Linsenmeßgerät mit Lichtstrahlablenkung gelangen ein oder mehrere von einer Lichtquelle kommende Lichtstrahlen durch ein zu untersuchendes optisches System und werden durch dieses auf einen abge- eo lenkten Lichtweg abgelenkt. Die Messung des abgelenkten Lichtweges innerhalb eines vorgegebenen Zerstreuungsbereiches steht üblicherweise in Beziehung zu verschiedenen Brechkräften des zu untersuchenden optischen Systems, beispielsweise in Be- es ziehung zur sphärischen, Zylinder-, Zylinderachsen- und Prismenbrechkraft. Die Erfindung schafft also Einrichtungen zum Messen der abgelenkten Lichtwege und umfaßt eine sich bewegende Grenzortkurve bzw. ein sich bewegendes Grenzortkurvenelement mit Rändern bzw. Kanten oder Grenzen gänzlich unterschiedlicher Form. Das Grenzortkurvenelement ist so angeordnet, daß es den abgelenkten Strahl in einer bekannten Ebene innerhalb des Zerstreuungsbereichs in einem Abstand von dem zn untersuchenden optischen System schneidet und abdunkelt bzw. abschattet Die bewegliche Grenzoithurve bzw. das bewegliche Grenzortkurvenelement bewegt sich vorteilhafterweise entlang eines vorgegebenen Bewegungsweges innerhalb einer bekannten Ebene mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Das Grenzortkurvenelement besitzt einen ersten im wesentlichen lichtdurchlässigen Bereich, einen zweiten, im wesentlichen lichtundurchlässigen Bereich sowie wenigstens zwei zwischen dem lichtdurchlässigen und dem lichtundurchlässigen Bereich liegenden Grenzen. Jeder der beiden Grenzen legt einen einzigen, eindeutigen Schnittpunkt innerhalb des Zerstreuungsbereiches für jede Lage des Strahles fest und überstreicht den vorgewählten Zerstreuungsbereich an unterschiedlichen Winkellagen bezüglich des vorgegebenen Weges des sich bewegenden Grenzortkurvenelements. Nach dem Durchgang des Strahles durch das Grenzortkurvenelement wird er auf einem lichtempfindlichen Detektor abgebildet Durch Messen der Lage der beweglichen Grenzortkurve dann, wenn die Grenzortkurve den Strahl mit zwei dieser Grenzen abschattet, kann die Größe der Strahlzerstreuung bzw. Ablenkung gemessen und mit der Ausmessung des optischen Systems in Bezug gebracht werden. Der Detektor ist mit einer Schaltungsanordnung versehen, die die beiden bei der Abschattung auftretenden Detektorzustände mittelt Dadurch können auch Linsensysteme mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit gemessen werden.

Gemäß einem Patentanspruch dieser genannten DE-OS ist das Linsenmeßgerät zur Messung der Ablenkung eines zu untersuchenden optischen Systems gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, die einen Lichtstrahl abgibt, der durch das zu untersuchende optische System hindurchgeht und von ihm auf einen abgelenkten Lichtweg abgelenkt wird, um eine Messung in einem vorgegebenen Zerstreuungsbereich durchzuführen, sowie Einrichtungen zur Messung des abgelenkten Lichtweges, die folgende Teile umfassen: ein bewegliches Grenzortkurvenelement, das in einer bekannten Ebene mit einem vorgegebenen Abstand von dem zu untersuchenden optischen System angeordnet ist, eine überstreichende Bewegung entlang eines vorgegebenen Weges in dieser bekannten Ebene durchführt und einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich sowie wenigstens zwei dazwischenliegende Grenzen mit unterschiedlicher Form aufweist wobei jede der Grenzen mit differierenden Winkellagen bezüglich des vorgegebenen Weges des beweglichen Grenzortkurvenelements die überstreichende Bewegung durchführt, Einrichtungen, mit denen das bewegliche Grenzortkurvenelement entlang des vorgegebenen Weges bewegt werden, um eine Abschattung des Strahles durch die Grenzen zu erzeugen, ein lichtempfindlicher Detektor, der den Lichtstrahl empfängt, und Einrichtungen, die die Lage des beweglichen Grenzortkurvenelements messen, wenn der Detektor eine Abschattung des Lichtstrahls an den Grenzen feststellt wobei wenigstens eine Messung jeder beweglichen Grenze

des beweglichen Gienzortkurvenelements zum Zeitpunkt, an dem der Detektor die Abschattung feststellt, die Zerstreuung des Strahls aufgrund der Ablenkung durch das zu untersuchende optische System mißt

Fig. 2a entspricht der Fig. 8 der genannten DE-OS. Die einzigen Unterschiede sind in der hier vorliegenden Fig. 2a die zusätzlicher. Bezugszeichen für die Bereiche des sich bewegenden Grenzortkurvenelements, sowie die gestrichelte Umfangslinie 334'.

Fig. 2b zeigt die optische Anordnung eines Ophthalmometer, das zur Messung der Brechkraft, hier der Brechkraft einer Hornhaut des Auges bzw. einer Kornea 170 verwendet wird. Eine einzige Lichtquelle 172 wird auf ein Mehrfacettenprisma bzw. ein Prisma mit mehreren Flächen 175 abgebildet, um vier virtuelle Bilder zu erzeugen, und daher werden vier getrennte Lichtstrahlen bzw. Lichtwege zwischen der Lichtquelle 172 und der Hornhaut 170 geschaffen. Der Übersichtlichkeit halber ist nur eine dieser Liehiwcgc bzw. Lichtstrahlen von der Lichtquelle 172 zur Hornhaut 170 dargestellt. Das Licht von jedem virtuellen Bild der Lichtquelle 172 ist divergent. Dieses Licht wird an einem kleinen elliptischen, diagonalen Spiegel 177 reflektiert, der sowohl als Reflektor als auch als Blende bzw. als öffnungsbegrenzung dient. Das am Spiegel 177 reflektierte Licht gelangt dann zum Spiegel 180 und danach durch eine Fokussierungslinse 182 auf die zu untersuchende Hornhaut.

Jedes der vier virtuellen Bilder der Lichtquelle 172 wird also auf einen separaten Bereich der Hornhaut 170 fokussiert. Der an der Hornhaut 170 reflektierte Lichtstrahl wird dann von einer sich bewegenden Grenzortkurvenscheibe 185 geschnitten, wobei die genaue Lage des Schnittpunkts von der Krümmung der Hornhaut 170 abhängt, die gemessen werden soll. Die Funktions- bzw. Wirkungsweise der Scheibe 185 ist im wesentlichen dieselbe wie bei dem zuvor beschriebenen Linsenmeßgerät. Die sich bewegende Grenzortkurvenscheibe 185 wird durch einen strichliniert dargestellten Motor 186 gedreht. Das Licht wird dann mit einer Lichtsammeieinrichtung, die durch die Linsen 187 und 188 gebildet wird, fokussiert, bevor es auf einen Detektor 190 auffällt.

Auf Grund der Geometrie des Ophthalmometers folgt das von den vier virtuellen Bildern kommende Licht, das von der Hornhaut 170 reflektiert wurde, vier weit voneinander beanstandeten bzw. getrennten so Lichtwegen und fällt auf vier diskrete Bereiche der Ortskurvenscheibe 185. Es werden vier getrennte optische Lichtsammei-Untersysteme und vier Detektoren venvendet. In Fig. 2b sind auch ein Detektor 190', sowie die Lichtsammellinsen 187' und 188' für einen zweiten der vier Lichtwege dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber sind die anderen beiden Detektoren mit den zugeordneten Lichtsammeh; steinen nicht dargestellt.

Ein Vergleich des Ophthalmometers mit dem Linsenmeßgerät zeigt, daß die zwei Geräte im wesentlichen in derselben Weise arbeiten. Die geometrischen Unterschiede rühren von der Notwendigkeit her, die Reflexionseinrichtiingen allgemein und die Horizontalachsen-Reflexionssysteme speziell (d. h. an das Auge des Patienten) anzupassen. Es sei darauf hingewiesen, daß das Linsenmeßgerät gemäß Fig. 2a eine einzige optische Einrichtung bzw. einen einzigen optischen Weg zwischen den vier Lichtquellen und den vier Detektoren aufweist Das in Fig. 2b dargestellte Ophthalmometer weist dagegen vier getrennte optische Licht sammelnde Untersysteme oder -einrichtungen für die vier Detektoren auf, die räumlich weit voneinander getrennt sind. Die Ophthalmometer-Geometrie weist daher mehr interne Konstanten für die Umformung der »rohen« Abdunklungsinformation in die Strahlablenkungen auf.

Die in den Fig. 2a und 2b dargestellte Vorrichtung erzeugt daher für ein vorgegebenes, zu untersuchendes optisches Element insgesamt 16 Ablesungen. Das heißt, für jede der vier Probenöflhungen gibt es vier Abdunklungswinkel entsprechend den vier Grenzen auf der sich drehenden Scheibe, wobei jede Grenze alle vier Lichtstrahlen überstreicht. Diese durch die Vorrichtung bzw. die Hardware erzeugten Werte werden mit Φ_ί} ^zeichnet, wobei / die jeweilige Öffnung (d.h. der bestimmte Lichtweg oder der Probenabschnitt auf dem zu untersuchenden optischen Element) und j die spezielle Grenze ist, die die Abdunkiung bewirkt. Die Numerierung der Indices 1 und./ ist am besten anhand der Fig. 3 und 4a-c zu ersehen. Bezieht man sich auf die in F i g. 3 dargestellte Scheibe, so entspricht die Grenze 1356 dem index./= I, die Grenze 135a dem Indexy=2, die Grenze 134e dem Index y=3 und die Grenze 134 b dem Index y=4. Die Fig. 4a bis 4c zeigen, daß der Quadrant mit positivem χ und positivem y dem Index /= 1, der Quadrant mit negativem χ und negativem y dem Index /=3 und der Quadrant mit positivem χ und negativem y dem Index / = 4 entspricht.

Die Berechnung der optischen Parameter eines zu untersuchenden optischen Elements aus den rohen Abdunklungsmeßwerten Φ_φ wobei diese Berechnung eine lange Folge von Schritten umfaßt, kann besser anhand von einer kleineren Zahl an breiteren, größeren Schritten erläutert und verstanden werden.

Erstens muß die rohe Abdunklungsinformation in Strahlablenkungen umgeformt werden, die in einer transversalen Ebene gemessen ist. Insbesondere werden die Skalenfaktoren und die Ausgangspunkte auf die rohen Abdunklungsmeßwerte angewendet, um die Ablenkungen zu berechnen. Für die sich drehende Grenzortkurve bzw. für das sich drehende Grenzortkurvenelement werden diese Ablenkungen zunächst in Polarkorrdinaten errechnet, so daß sich radiale und azimutale Ablenkungen ergeben. Diese können dann in kartesianische Koordinaten umgesetzt werden.

Zweitens werden die Ablenkungen der Lichtstrahlen in mehrere Zahlen umgesetzt bzw. umgerechnet, die bestimmte physikalische Bedeutungen haben. Insbesondere werden mit den vier Probenöffhungen und einer Ablenkung für jede Probenöffnung in zwei Dimensionen acht Ablenk-Teilinformationen erzeugt. Diese werden in geeigneterer Weise umgeordnet, um eine neue Gruppe von unabhängigen Teilinformationen zu bekommen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden zwei Meßwerte für die Prismenbrechkraft, zwei Meßwerte für den Kreuzzylinder-Astigmatismus und ein der sphärischen Brechkraft äquivalenter Meßwert berechnet. Diese lassen drei weitere Teilinformationen zu. Es ist vorteilhaft und nützlich, drei optische Größer. z>> berechnen, die für die meisten optischen Elemente mit Null angenommen werden können.

Daher werden die Parameter für den zirkulären Astigmatismus und für zwei Brechkraftänderungen oder -Variationen berechnet.

Drittens wird ein Skalen- bzw, Maßfaktor, der die sphärische Brechkraft wiedergibt, auf sechs der acht optischen Werte angewendet, die in Ausdrücken oder Werten der Ablenkungen berechnet werden. Diese Prismenmeßwerte werden nicht maßstäblich geändert bzw. skaliert.

Viertens werden verdächtige Umstände unter Verwendung von zusätzlicher (jedoch nicht redundanter) Information gekennzeichnet. Beispielsweise werden die Werte für den zirkulären Astigmatismus und für die Brechkraftäüdcruugen mit vorgegebenen Zahlenwerten als Überprüfung dafür verglichen, daß das zu messende optische Element diese unerwarteten Eigenschaften nicht aufweist. Wenn entweder der zirkuläre Astigmatismus oder die quadratische Summe der Parameter der Brechkraftänderungen insbesondere größer als ein vorgegebener Wen ist, so ist dadurch ein verdächtiger Zustand anzunehmen bzw. gekennzeichnet.

Fünftens werden die gewünschten Formen bzw. Darstellungsweisen der optischen Parameter berechnet. Die beiden Werte, die den Kreuzzylinder-Astigmatismus wiedergeben, werden in einem Zylinder und eine Zylinderachse umgerechnet. Um dies durchzuführen, ist es erforderlich, sich der Tatsache bewußt zu sein, daß das Koordinatensystem, in dem die Ablenkungen gemessen wurden, nicht allgemein bezüglich des Koordinatensystems des Linsentisches ausgerichtet ist, zu dem das zu untersuchende optische Element ausgerichtet ist. Auf diese Weise muß eine Winkelkorrektur der Zylinderachse und der Prismenmeßwerte durchgeführt werden. Darüber hinaus müssen die Ausgangspunkte bzw. die Null-Punkte für die Meßwerte der sphärischen und der Zylinderbrechkraft berücksichtigt werden, und das sphärische Äquivalent muß für den Zylinder korrigiert werden, um die gewünschten Werte für die Sphäre bzw. die sphärische Brechkraft zu erhalten. Diese. Schritt kann auch erforderlichenfalls oder gewünschtenfalls vor dem vierten Schritt ausgeführt werden.

Nachdem die mit dem kalibrierten Instrument bei seiner Verwendung durchgeführten Rechnungen grob beschrieben wurden, wird nachfolgend eine ins einzelne gehende mathetmische Beschreibung geliefert. Diese Beschreibung muß in Bezug auf eine bestimmte Instrumentengeometrie vorgenommen werden. Die Berechnungen des Linsenmeßgeräts sollen nachfolgend erläutert werden. Die Berechnungen des Ophthalmometers erfolgen analog, jedoch treten dabei getrennte Konstanten für die Umformung der rohen Abdunklungsinformation in die Strahlablenkungen auf.

Zunächst müssen die Abdunklungsdaten, die in Ausdrücken von Φ_ο vorliegen, in Strahlablenkungen x, und y umgesetzt werden.

Für eine bestimmte Öffnung / kann die Größe/ durch folgende Gleichung beschrieben werden:

Die Größe/ ist ein Maß für die radiale Stelle, an der der /-te Strahl die Ebene der sich drehenden Scheibe schneidet. Ein Maß für die azimutale Stelle des Strahls ist durch die Größe g, gegeben, wobei gilt:

Da der winkelmäßige Abstand zwischen den Grenzen 135a und 1356 unabhängig vom Radius eine Konstante von 90° ist, und da der winkelmäßige Abstand zwischen den Grenzen 134a und 1346 ebenfalls 90° beträgt, so stellt die Größe /,, die durch die Gleichung

gegeben ist, eine Überprüfung des Systems dar, da I₁ nahezu öder gleich Null sein sollte.

Die radiale Ablenkung R₁ und die Winkelablenkung Φ, für den Strahl von der öffnung / kann in Ausdrücken von /, und g, durch nachfolgend angegebene Gleichungen beschrieben werden:

Für ein gegebenes Instrument sind die Parameter a, ß, y und δ Konstanten, die unter anderem in dem Kalibrierungsvorgang, der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist, erzeugt werden. (Der Kalibrierungsvorgang wird weiter unten beschrieben.) Insbesondere steht ο mit den Gleichungen der Kontur (R=k<P und R= —k<P) im Zusammenhang, β bezieht sich auf die radiale Stelle ohne radiale Ablenkung, um Λ,=0 zu erhalten; y ist «ine Proportionalitätskonstante, die unabhängig von der KaIibrierung bekannt und eine Funktion der Anzahl von Unterteilungen in dem Außenbereich der sich drehenden Scheibe ist, und δ liegt den Winkel Null fest.

Die radiale Ablenkung R₁ und die Winkelablenkung Φ, für jede Probenöffnung werden dann durch die Standardformeln

x, = R, cos Φ, - x₀ (5 a)

y_i = R_is\τιΦ_l-y₀

in durch kartesische Koordinaten ausgedrückte Ablenkungen umgerechnet, wobei in diesen Gleichungen Ar₀ und y₀ Parameter entsprechend den kartesischen Koordinaten der nicht-abgelenkten Lichtstrahlen sind.

Nachdem die vertikalen und horizontalen Ablenkungen in kartesischen Koordinaten für jede Probenöffnung ermittelt wurden, ist es möglich, die Kombinationen der Ablenkungen zu berechnen, die mit den optischen Parametern in engerer Beziehung stehen. Daher wird das horizontale Prisma bzw. die horizontale Prismenbrechkraft P_x und das vertikale Prisma bzw. die vertikale Prismenbrechkraft P₁ mit folgenden Gleichungen berechnet:

c = L -^v-

i=l

P_x und P₇ können direkt in Ausdrücken der Prismen-Dioptrien berechnet werden, wenn α, β, x₀ und y₀ unter entsprechender Berücksichtigung maßstäblich geändert bzw. skaliert worden ist. In jedem Falle müssen P_x und P, nur mit einem Multiplikationsfaktor versehen werden, um das Ergebnis in Prismen-Dioptrien zu erhalten.

Die F i g. 4 a-c zeigen die Strahlablenkungen, die durch auszumessende Elemente hervorgerufen werden, die sphärisch sind bzw. eine sphärische Brechkraft aufweisen, die einen 0° bis 90^c-Astigmatismus aufweisen, und die einen 45° bis 135°-Astigmalismus aufweisen. Dabei umfaßt das auszumessende Element im letzteren Falle einen positiven Zylinder 154, der zu 45°-Achse ausgerichtet ist, und einen negativen Zylinder 156, der zur 135°- Achse ausgerichtet ist. Derartige, in den Fig. 4b und 4c dargestellte, gekreuzte Zylinder sind normalerweise einstückig ausgebildet bzw. zusammengesetzt und weisennptische Schnittfläche zwischen den positiven und den negativen Zylinder auf.

Wenn die Ablenkungen der Lichstrahlen in kartesischen Koordinaten gegeben sind, ist es möglich, das sphärische Äquivalent {Seq), den 0° bis 90°-Astigmatis-

mus bzw. -Zylinder (C₊; und den 45^ΰ bis 135°-Asiigmatismus bzw. -Zylinder (C₁) mit folgenden Gleichungen auszudrücken:

Seq= -X₁
C₊ =

, -x₂-x_i+x₄-y_l -y_i+
---!{ + .ν, +.V₂ -Jf₃ -.v₄ +j', -y₁-y₃+y_A)

Seq, C₊ und C_x können mit tinem Multiplikationsskalenfaktor S vere<*lien werden, so daß diese Größen in Dioptrien ausgedrückt sind.

Die Messung bzw. die Meßwerte von P_x, P_y, Seq, C₊ und C_x aind in dem Sinne überbestimmt, daß acht Ablenkgrößen je, und yi gemessen und nur fünf Parameter erforderlich sind. Obgleich fünf Parameter ausreichen, um normale optische Elemente, die normalerweise ausgemessen werden sollen, zu beschreiben, gibt es bestimmte nicht-torische Flächen und Flächen mit einer Brechkraftänderung, die möglicherweise auf Inhomogenitäten des Materials zurückzuführen sind, und die von Null abweichende Werte des zirkulären Astigmatismus (CA) und der Brechkraftänderungsparamctcr (PV₁ und PV₁) führen, wobei gilt:

CA = +x₁+x₁-x₃-x_A-y₁+y₁+y_i-y_At

PV₁ = -x_x +x₂-x3+x<.-

Ein mögliches Verfahren zur Umsetzung der Strahlablenkungen in eine sphärische, eine Zylinder- und eine Prismenablenkung, wie dies zuvor beschrieben wurde, kann darin bestehen, die x- und y-Werte durch eine χ¹-Minimalisierungzu berichtigen, anzugleichen bzw. anzupassen, wobei als Grenzbedingungen CA, PV_} und PV₁ Null sein soll. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die sphärische Brechkraft, die Zylinder- und Prismenbrechkräfte jedoch direkt an den gemessenen Ablenkungen und auch CA, PV₁ und PV₁ berechnet. Wenn CA oder die P V- Werte einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten, wird dies als Hinweis für verdächtige oder anzuzweifelnde Umstände gewertet.

Insbesondere werden die folgenden Umstände gekennzeichnet:

(S)(Ol) > 0,2 oder

(S)

0,3

S ist dabei der Skalenfaktor, der Seq, C₊ und C_x in Dioptrien umformt. Die Grenzwerte von 0,2 und 0,3 sind dabei repräsentativ.

Üblicherweise werden Linsen nicht in den Größen Seq, C₊ und C_x, sondern in Ausdrucken der Sphäre S₁, des Zylinders C und des Azimutalwinkels 0 beschrieben. Diese beiden alternativen Gruppen von beschreibenden Parametern hängen entsprechend den nachfolgend angegebenen Gleichungen miteinander zusammen:

Zusätzlich zu S sind die Größen Z₅, Z_c+ und Z_c. Parameter, die beim Kalibrierungsvorgang bestimmt wurden, der im nachfolgenden noch erläutert wird. Der Paramter A ist im wesentlichen der relative Winkel zwischen dem .v->'-Koordhatensystem der Öffnungen und der Ausrichtung des Linsentisches des Linsenmeßgeräts, so daß eine Korrektur der Werte P. und P. erforderlich

= CcOS 2(Q ₊ A) ₊ Z₁₊ (S)(CJ = C sin 2(0 +A)₊ Z_CX (S)(Seq) =

wird. Ein P&ramster <j, gibt eine kfcüt? VfW.zung der Linsenmeßstelle entlang der opiis^f·.: Aitordnufp bzw. <te> optischen Weges wieder, am &*:■>: KcisVt'it von J ui,-1 C erforderlich macht.

Korngierte Prisrnonwertc F_x und F₁, der korrigierte Sp-hürenwert S{ und der korrigierte Zylinderwert C sind daher durch folgende Gleichung gegeben:

P_x=P_xCOsA₊P₁Sm A (Ha)

(lib) (iic)

C+ S^(C₊S₁)ZHHd₁)(C₊S₁)I (lld)

F₁=P₁ cos A-P_x sin A

Es ist nunmehr ersichtlich, daß die Berechnung der Sphäre, des Zylinders, der Zylinderachse und des Prismas aus den rohen Eingangswerten der Größen &_u durchgeführt werden kann, um die Werte a, ß, ;, δ, X₀,y₀, S, Z₅, Z_c+, Z_cx, A und U₁ zu erhalten.

Die elektronische Schaltungsanordnung, die zur abschließenden Berechnung der gewünf .«ten Größen fur die Sphäre, den Zylinder, die Achse αηΛ das Prisma erforderlich ist, führt vier logische Funktionen aus. Zunächst wird die Drehlage des sich drehenden Grenzortkurvenelements L festgestellt. Zweitens werden die Abdunklungen, wenn sie eintreten, aufgezeichnet bzw. festgehalten. Drittens berechnet die Schaltungsanordnung das Winkelintervall der Abdunklung in Ausdrücken von Θ/j, üblicherweise mit einer Genauigkeit von 1 zu 50000

der Gesamtdrehung. Viertens werden diew Winkel werte unter Verwendung der zuvor beschriebenen Formeln in die gewünschten Parameter umgewandelt.

Fig. S zeigt ein schematisches Blockschaltbild der elektronischen Schaltungsanordnung, die diese verschiedenen Funktionen durchführt, sowie auch der Schaltungsanordnung, mit der die Kalibrierung ausgeführt wird. Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung des Linsenmeßgeräis (oder anderer Instrumente) ist im einzelnen in der bereits genau/]ten DE-OS beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird. Die vorliegende Fig. 5 ist im wesentlichen mit Jer Fig. 4 der genannten DE-OS identisch, jedoch mit der Ausnahme, daß der in der vorliegenden Fig. 5 dargestellte Block 200 bei der Fig. 4 der genannten DE-OS mit »Zentraieinheit« bzw. CFU bezeichnet ist, und die Schaltungselemente innerhalb des strichliniert umrandeten Rechtecks 230 hinzugefügt wurde. Die Schaltungselemente innerhalb des gestrichelt umrandeten Rechtecks 230 sind

so nur während des Kalibrierungsvorgangs mit der übrigen Schaltungsanordnung verbunden, und wenn die Kalibrierung abgeschlossen ist, werden diese Elemente von der übrigen Schaltung getrennt, und ein Ze'iti aleinheits- bzw. CPU-Chip (vorzugsweise der Chip 8080 MPU der Firma Intel Corporation, Santa Clara, Californien) wird entsprechend dem nicht mit einer Bezeichnung versehenen Rechteck 200 in die Steckerbuchse eingeschoben. Wenn das Instrument mit seiner eigenen Zentraleinheit die Rechnungen durchführt, die für eine Messung des ausFumessenoin optischen Elements erforderlich sind, verwendet die Zentraleinheit, die durch das Rechteck 200 in der Zeichnung angegeben ist, ein im ROM 202 gespp^;ch ;-<es Programm. Der ROM 202 hat a· ;h die Kalilrvmngsparameter -\ β u:<\ gespeichert, die euurderlicii sind, die rohen Abdunklungsinforma-'.onswerte in Linsenparameter umzusetzen.

Die Kalibrierungskonstanten α, /i, usw. sind Funktionen der Gesamtgeometrie des Instruments (des Linsenmeßgeräts, des Ophthalmometers usw.), das die Messung ausführt. Insbesondere sind diese Kalibrierungskonstanten Funktionen der Lage und der Ausrichtung des beweglichen Grenzortkurvenelements bzw. der beweglichen Grenzortkurve und der Lage und Ausrichtung des optischen Weges bzw. der optischen Elemente auf dem optischen Weg. Es kann auch eine größere Anzahl an Konstanten erforderlich sein, um die bestimmten Konfigurationen festzulegen (beispielsweise hat ein Ophthalmometer vier Meßöffnungen). Die verschiedenen Elemente, die in einem fertiggestellten optischen Element untergebracht sind, können jedoch nur mit größtem Aufwand zusammengesetzt bzw. montiert werden, um kleine Toleranzen sicherzustellen. Beispielsweise kann die Linse 334 (vgl. Fig. 2a) etwas von der gewünschten, beabsichtigten Lage 334', die strichliniert dargestellt ist, versetzt sein. Darüber hinaus kann es sein, daß die vier öffnungen in der Platte 332 nicht genau auf einem Quadrat liegen, das die Welle der sich drehenden Scheibe L sich nicht im Mittelpunkt der Scheibe befindet, und daß auch andere Elemente gegenüber ihrer vorgesehenen Lage versetzt sind. Die optischen Kalibrierungskonstanten n, ji usw., die einem Instrument entsprechen, bei dem alle Elemente genau in ihrer vorgesehenen Lage angeordnet sind, ergeben normalerweise nicht die besten Ausgangswerte für die Linsenparameter, da bei einem gegebenen Instrument nicht angenommen werden kann, daß seine Elemente genau ausgerichtet sind. Die Feststellung dieser Tatsache führte dazu, daß das Kalibrierungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde.

Das Kalibrierungsverfahren

Bevor das optische Instrument (beispielsweise ein Linsenmeßgerät) optische Parameter aus den Abdunklungswerten bereitstellen bzw. erzeugen kann, muß der Spezialrechner mit den Kalibrierungskonstanten α, # usw. beschickt werden. F i g. 5 zeigt die elektronische Schaltungsanordnung, die während des Kalibrierungsvorgangs verwendet wird, um eine Gruppe von optischen Konstanten für ein bestimmtes Element zu erhalten. Es soll nochmals betont werden, daß das hier beschriebene Verfahren zur Gewinnung der optischen Konstanten nicht eine genaue Ausrichtung der opi'schen Elemente in dem zu kalibrierenden Instrument zur Grundlage hat bzw. zu einer solchen genauen Ausrichtung führen soll. Solange die Instrumente mit einer nicht ganz unvernünftigen Genauigkeit montiert und zusammengesetzt sind, wenn also die Montage oder Zusammensetzung durch einen relativ ungeübten, jedoch sorgfältigen Arbeiter vorgenommen wird, führt das erfindungsgemäße Kalibrieningsverfahren vielmehr zu einem Instrument, dessen gesamte Leistungsfähigkeit bzw. dessen gesamte Funktion mit der Leistungsfähigkeit bzw. Funktion eines Instruments vergleichbar ist, das mit hoher Präzision montiert bzw. zusammengesetzt ist.

Das Instrument selbst besitzt die in Fig. 5 dargestellten elektronischen Bauteile, jedoch mit der Ausnahme, daß die Schaltungselemente in dem gestrichelt umrandeten Rechteck 230 nichi vorhanden sind und der Block 200 eine Zentraleinheit in Form eines MPU-Chips enthält. Das Rechteck 230 enthält Bauteile des Kalibrierungsrechners und der Übersichtlichkeit halber werden für die Komponenten, die in der schematischen Darstellung νυη Fig. S verwendet werden, dieselben Bezugszeichen wie in Fig. I verwendet. Der Kalibrierungsrechner 30 steht über einen Signalpuffer 75 mit dem zu kalibrierenden Instrument und insbesondere mit der MPU-Steckerbuchse 200 (die der MPU-Steckerbuchse SO in Fig. 1 entspricht) in Verbindung. Der Kalibrierungsrechner 30 weist eigene Periphergeräte, wie eine duale Platteneinheit 32, einen Drucker 37, eine Programmiereinheit 35 und einen Anzeigeschirm bzw. eine Anzeigekonsole 40 auf. Eine besondere Anordnung wird in einem getrennten Abschnitt, der mit »Das Kalibrierungsprogramm« überschrieben ist, noch beschrieben.

Während der Kalibrierungsphase ersetzt der Kalibrierungsrechner 30 den dem Instrument eigenen Spezialrechner, der zeitweilig vorn ΙηΞίπϋϊΐεπί getrennt ist. Ein Teil des Programms im Kalibrierungsrechner 30 ist ein Emulator, der zusammen mit dem Signalpuffer 75 Signale dem Instrument bereitstellt, das entsprechend auf die Signale reagiert, die von

der instrumenteneigenen Zentraleinheit erzeugt werden, wenn diese Einheit mit dem Instrument verbunden ist. Das Instrument steht daher unter Steuerung des Kalibrierungsrechners 30. Während der KaIibrierungijphase hat der Kalibrierungsrechner 30

keinen Zugriff zum Instrumentenspeicher, der die ROM 202 und RAM 204 umfaßt, sondern während der Kalibrierungsphase verwendet der Kalibrierungsrechner 3® seine eigene Platteneinheit 32 oder einen ROM, um die Speicherfunktionen auszuführen. (Wie

bereits früher erläutert, wird der ROM 202 so lange nicht eingeschoben bzw. .r^sndc-., ^ der Kalibrierungsvorgang abgeschlossen ist.)

Kurz gesagt, werden beim Kalibrierungsvorgang mehrere optische Testetemente in den Probenspalt 17

des zu kalibrierenden Instruments 15 eingesetzt. Die durch diese Elemente hervorgerufenen Ablenkungen, oder genauer gesagt, die Abdunklungszeiträume bzw. -Zeitpunkte, die vom sich bewegenden Grenzortkurvenelement erzeugt werden, werden gemessen und

as dem Kalibrieruncsrechner 30 bereitgestellt. Das Arbeitssystem des Kaübrierungsrechners 30 ermöglicht es der Bedienungsperson mit dem Kalibrierungsprogramm über die Steuerkonsole 40 zu kommunizieren. Insbesondere werden eine Reihe von Befehlen für die Bedienungsperson auf dem Bildschirm der Steuerkonsole 40 angezeigt. Eine typische Befehlsfolge, die von der Bedienungsperson 10« ablaufen gelassen wird, wenn ein Instrument mit dem Kalibrierungsrechner 30 verbunden ist, umfaßt die folgenden Befehle bzw. Schritte:

»Gebe >keine Linse< ein und drücke ein Leerstellenzeichen.« »Bringe den Kalibrierungslinsenhalter über den Linsenkopf. Bringe das Kalibrierungsprisma auf den Halter, wobei die Kante Nr. 1 zum Linsentisch bündig sein soll und drücke ein Leerstellenzeichen.«

»Drehe das Prisma, so daß die Kante Nr. 2 zum Linsentisch bündig ist und drücke ein Leerstellenzeichen.«

»Drehe das Prisma, so daß die Kante Nr, 3 zum Linsentisch bündig ist und drücke ein Leerstellenzeichen.«

23 24

»Drehe das Prisma, so daß die Kante Nr. 4 zum der korrigierten Konstanten) werden für die Sphäre

Linsentisch bündig ist und drücke ein Leerstellen- bzw. die sphärische Linse und das Null-Element be-

zeichcn.Ä rechnet. Die korrigierten sphärischen Ablenkungen

»Entferne das Kalibrierungsprisma und bringe die relativ zu den korrigierten Null-Elementablenkungen

sphärische Zehn-Dioptrien-Kalibrierungslinse auf den 5 ergeben ein sphärisches Äquivalent, das dann in die

Halter und drücke ein Leerstellenzeichen.« bekannte sphärische Brechkraft des Testelementes

Wenn die Bedienungsperson sich an jeden Befehl aufgeteilt werden kann, um den Skalenfaktor zu erhält und die Ausführung des jeweiligen Befehls halten.

durch FVücken eines Leerstellenzeichens anzeigt, er- Fünftens werden die Ursprünge bzw. Null-Punkte

hai! der Kalibrierungsrechner 30 die Information io für die Sphäre und den Kreuzzylinder mit den korri-

Uber die Ablenkung bereitgestellt, die mit dem je- gierten Ablenkungen berechnet, die mit der Abdunk-

weils »crwendeten Testelement erhalten vird, oder lungsinformation des Null-Elements ermittelt wur-

die statt dessen bei nicht vorhandenen Testelementen den.

vorliegt. Wenn all diese Schritte ausgeführt wurden, Die auf diese Weise gewonnenen Kalibrierungskann der mathematische Teil des Kalibrierungspro- 15 konstanten werden zusammen mit dem Programm, gramms im Kalibrierungsrechner 30 die auf diese das für die Umsetzung der rohen Abdunklungsmeß-Weise erhaltenen Meßergebnisse verarbeiten und werte in die gewünschten optischen Parameter ereine Gruppe optischer Kalibrierungskonstanten für forderlich ist (d. h., um die mathematischen Berechdas zu kalibrierende Instrument erzeugen. nungen, die zuvor unter der Überschrift »Funktions-

DiA Rprpphminnpn h*>i rlpr Y. »lihripriino cinH Hip ?n weise des kalibrierten Instrumente*;« erläutert u/iir-

umgekehrten Berechnungen gegenüber den Berech- den) ir einen ROM eingeschrieben, der in der

nungen, die vom kalibrierten Instrument (wie dies Programmiereinheit (35) für Festwertspeicher einge-

ausführlich zuvor beschrieben wurde) ausgeführt setzt worden ist. Die optischen Kalibrierungswerte

werden. Es werden also Messungen vorgenommen, werden auch vom Drucker 37 ausgedruckt, um eine

bei denen die optischen Eigenschaften der zu unter- 25 ständig vorliegende Aufzeichnung zu schaffen, und

suchenden Elemente bekannt sind, bei denen jedoch um irgendwelche ganz aus dem Rahmen gefallene

nicht die verschiedenen Skalenfaktoren, Null-Punkte, Ergebnisse feststellen zu können, die das Programm

Winkelkorrekturen und dgl. bekannt sind, jedoch nicht analysieren kann. Der Kalibrierungwechner

bestimmt werden sollen. wird dann vom zu kalibrierenden Instrument getrennt

Zunächst wird die Abdunklungsinformation ermit- 30 (d. h. der Stecker 77 wird herausgezogen), ein MPU

telt, wenn kein zu untersuchendes Element im Pro- wird in die MPU-Steckerbuchse eingeschoben und

benspa . liegt (d. h. es wird die Null-Elementinforma- der ROM mit den aufgezeichneten Daten wird in die

tion ermittelt). Es ist also keine Ablenkung zu ROM-Steckerbuchse eingeschoben. Das Instrument

erwarten. ist damit kalibriert. Eine Abwandlung des Verfah-

Zweitens wird das Prisma in den Probenspalt ge- 35 rens, bei dem die Zentraleinheit ausgetauscht wird,

legt und die Abdunklungsinformation aufgezeichnet. besteht darin, oaß die ROMs ausgetauscht werden,

Das Prisma wird dann um einen bekannten Winkel, so daß das Kalibrierungsprogramm unter Steuerung

beispielsweise um 90° oder 180°, gedreht und es des Spezialrechners CPU ablaufen gelassen wird,

wird eine weitere Abdunklungsinformation erzeugt. Dies erfolgt dadurch, daß der ROM, der das Arbeits-

Mit der Abdunklungsinformation über das Prisma 40 programm enthält, herausgezogen und ein ROM ein-

und das Null-Element ist es möglich, die Ursprünge gesteckt wird, der das Kalibrierungsprogramm ge-

bzw. die Null-Punkte bzw. Ausgangspunkte und die speichert hat. (Das Kalibrierungsprogramm kann

Sk-lenfaktoren zu berechnen, die eine Umwandlung statt dessen auch zusammen mit dem Arbeitspro-

der rohen Abdunklungsinformation in Strahlenablen- gramm ständig vorhanden sein.) Die erhaltenen Kon-

kungen ermöglichen. Darüber hinaus kann der 45 stanten werden dann auf dem instrumenteneigenen

relative Winkel zwischen dem Koordinatensystem Drucker 212 geschrieben und von Hand in einen

des Linsentischs und dem Koordinatensystem, das ROM eingegeben, der dann in das Instrument einge-

durch die Probenöffnungen festgelegt ist, berechnet schoben wird,

werden. Zuvor wurde das Kalibrierungsverfahren allgemein

Drittens wird die Abdunklungsinformation mit 50 beschrieben und die mathematische Bedeutung der einem Testelement ermittelt, das eine bekannte optischen Kalibrierungskonstanten α, β usw. angesphärische Brechkraft besitzt. Dabei wird die Kennt- geben. Nunmehr ist es möglich, die mathematischen nis ausgenutzt, daß der zirkuläre Astigmatismus des Berechnungen zu erläutern, die ausgeführt werden Testelements Null sein muß. Insbesondere garan- müssen, um die optischen Kalibrierungskonstanten tieren die Parameter, die bei den vorausgegangenen 55 aus den rohen Abdunklungsmeßwerten abzuleiten, Schritten berechnet worden sind, nicht, daß der die mit den eingesetzten Testelementen erhalten zirkuläre Astigmatismus für diese Messungen Null wurden. Der Einfachheit halber liegt der nachfolgenist. Es ist jedoch durch Drehen des Koordinaten- den Diskussion der mathematischen Vorgänge ein systems möglich, sicherzustellen, daß der zirkuläre vereinfachtes, jedoch nichtsdestoweniger gültiges Astigmatic _ verschwindet. Durch eine Drehung 60 Kalibrierungsverfahren zugrunde, bei dem die wird irgendeine r-en.au~i.___ . ■ der Probenöffnun- Prismenablenkungen für nur zwei Prismenausrichgen korrigiert. Diese Drehkorrektur wird auf die tungen statt für die vier Prismenausrichtungen gemes-Skalenfaktoren und Ursprünge bzw. Null-Punkte sen werden, die im Zusammenhang mit der Beschreiausgeübt, die mit der Abdunklungsinformation für bung der Befehle für die Bedienungsperson angegedas Prisma und das Null-Element berechnet worden 65 ben wurden,
sind. Zunächst werden die Abdunklungen gemessen, die

Viertens wird der sphärische Skalenfaktor berech- auftreten, wenn kein Testelement verwendet wird. Jede

net. Korrigierte Ablenkungen (unter Verwendung der vier Probenöffnungen führt zu einem Wert /■ und

einem Wert g, (/=1,2,3,4), wie dies in den Gleichungan 1 und 2 angegeben ist. Diese Werte werden aufsiirnmiert und es ergeben sich mit den folgenden Gleichungen Werte/o und ^₀:

/ο-Σ/ι/4

I= I

11

(12a)

(12b)

In dieser Gleichung sind/ und g, die Größen, die ohne eingesetztes Testelement gemessen wurden. Ruft man sich nochmals den Zusammenhang zwischen Φ, und g_f aus Gleichung 4b in Erinnerung, so kann Φ_ο durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

IO

= Σ

15

(13)

f*-nf-

Hierbei ist η:

εο$2Φ₊

Hierbei ist das Vorzeichen +, wenn/₊>/_ und das Vorzeichen —, wenn/_>/+.

Die Prismenstärke wird dann dazu verwendet, α und β absolut mit folgenden Gleichungen zu berechnen:

\ sin²Φ₊ (/₊ +ξ)²-sin²*.

■ξ)²

(20a) (20b)

Hierbei ist Φ_ο dem Wert g₀ gemäß folgender Gleichung zugeordnet:

*o =

(14)

Ein Parameter, der wohlbekannt ist und beim Kalibrierungsvorgang nicht ermittelt werden muß, ist der Wert ·/, da dieser Wert der Winkel-Skalenfaktor ist, der aus den Eigenschaften des Außenbereichs 120 der sich drehenden Grenzortkurvenscheibe L bestimmt wird. Bei der Messung ohne eingesetztes Testelement kann für <f>₀ der Wert Null gesetzt werden, so daß dadurch δ berechnet werden kann. Weiterhin ist es zulässig bzw. vorteilhaft >Ό = 0 zu setzen.

Ein Testelement, das J-Prismendioptrien aufweist und dessen eine Grundseiten bzw. Basisausrichtung in einer Ausrichtung Θ₊ relativ zur .r-Achse liegt, wird dann eingelegt. Eine Gruppe von Werten/ und g, werden dann ermittelt, und neue Werte /₊ und g₊ sind durch die nachfolgenden Gleichungen gegeben:

8* = Σ £.74

(15 a)

(15b)

In entsprechender Weise werden Messungen durchgeführt, bei denen das Prisma um 90° gedreht ist, und es ergeben sich Werte/. undg_ nach folgenden Gleichungen:

4
g- = Σ S;/'⁴

/1

Der relative Winkel A zwischen dem Koordinatensystem, in dem die Berechnungen bis zu diesem Punkt durchgeführt wurden, und dem Koordinatensystem des Linsentisches ist gegeben durch:

/I = SiH-' [(a/₊+«(sin*₊)/4]-0₊ (21)

und .V₀ ist gegeben durch:

xo = «fo +P (22)

Die Parameter α, β, y, δ. A, X₀ undy₀, die die geometrischen Skalenfaktoren und die Ursprünge bzw. Null-Punkte ergeben, wurden also lediglich durch die Verwendung des Null-Elements und der Prismeninformation erhalten.

Die zusätzlichen Informationen, die erforderlich sind, um die Kalibrierungsberechnung zu vervollständigen, stecken in den Ablenkungen, die auftreten, wenn ein Testelement mit sphärischer Brechkraft D eingelegt ist. Wenn eine solche Linse eingelegt ist, ergibt sich eine x-y-Ablenkung für jeden der vier Probenbereiche und die Berechnungen für jeden Wert .x, und y-, werden entsprechend den Gleichungen 1 bis 5 ausgeführt. Die auf diese Weise berechneten Werte x, und v, ergeben jedoch einen von Null abweichenden Wert für den zirkulären Astigmatismus CA, der in Gleichung 8 a definiert ist. Dies zeigt das Vorliegen einer nicht-torischen Fläche an, obwohl man von dem Testelement weiß, daß es eine solche Eigenschaft nicht aufweist. Um diesen Effekt auszuschalten, ist es erforderlich, das Koordinatensystem um einen Winkel Θ, zu drehen, wobei

(16a) (16 b) tan Q₅ =

Man erhält dann aus den Werteng+ undg_ die mittleren azimutalen Ablenkungen Φ₊ und Φ_ mit den nachfolgenden Gleichungen:

Φ₊=7£₊+«5 (17a)

Φ-=■ίg-+δ (17b)

Jetzt ist es möglich, α, β, A und x₀ zu berechnen, und zwar unter Ausnutzung der Tatsache, daß die Messungen mit Prismenausrichtungen durchgeführt werden, die sich um genau 90° unterscheiden. Unabhängig voi: der Kenntnis der Prismenstärke ist daher der Wert ξ, der durch das Verhältnis von β zu α gegeben ist, durch folgende Gleichung festgelegt:

—x, +X₂-Kt₃- X₄- y_x —j

und wobei die Lösung von Q_s nahe bei -90° genommen wird.

Die bereits berechneten Werte für x₀, v₀, δ und A müssen nun um den Winkel Θ, gedreht werden, um eine entsprechende Gruppe von Variablen mit Strichindex in der folgenden Weise zu erhalten:

X₀ = A₀C-St-O₁) (24a)

/^xosini-ej (24 b)

δ' =δ-θ, (24c)

A' = A- θ, (24d)

Da dies eine Drehung um den Null-Punkt bzw. den Ursprung (der mit dem Null-Prisma erhalten wurde) ist, sind die Prismenpunkte noch in Ordnung. Es sei weiter-

hin üaiiiuf hingewiesen, daß α und β sich in Abhängigkeit von dieser Drehung nicht ändern.

Mit den Werten x'„, y'_o, ii und A' werden die Werte X₁ und v_f berechnet. Weiterhin werden dieWerte x_0l und y_oi jus den Werten/ und ^₁ berechnet, die erhalten wurden, als kein Testelement vorhanden war. Der sphärische Skalenfaktor 5 ist dann gegeben durch die Gleichung:

S = D/[( -.ν, +.v₂ +.v₃-.V₄

-(- .V„| +.V_u2+.Vo3-.X

Die Werte Z,, Z, + und Z_r„ können nunmehr berechnet werden und sind einfach die Werte der Sphäre und des Kreuzzylinder-Astigmatismus, die sich ergeben, wenn die anderen Parameter auf die Werte .v_Ol und v₀, angewandt werden, das heißt, das sind die berechneten Ablenkungen, die auftreten, wenn sich keine Sphäre oder kein Kreuzzylinder-Astigmalismus im System befindet. Diese Parameter sind durch folgende Gleichungen gegeben:

⁼ -M^--V(H + ^V02 +-<Oj —·^ν04~.'Ό| ~

(26a)

= S ( + .Y_n ι - .V_{n 2} - .V₀ j + .V₀₄ - .)·„, - y_{0 2} + |·₀, + V₀₄)

(26b)

⁼ -M + ^v0l +^Λ'ο2 ~-Vo3 ~-V_n4 +.V₀I ~}'_O2 ~>'o3 +.V₀₄)

(26c)

Eine Verfeinerung des letzten Schrittes besteht darin, die Werte Z_{f +} und Z₁₁ leicht linear als bzw. im sphärischen Äquivalent zu machen, da ein kleiner Brechungswert des Kreuzzylinders auftreten kann, wenn ein zu untersuchendes optisches System mi; einer starken sphärischen Komponente eingesetzt wird. Die Hauptquelle dieses Effektes ist auf Unregelmäßigkeiten der Probenöffnungen zurückzuführen.

Die Vertex-Korrektur rf, .'ird durch Messung eines zweiten sphärischen Testelements mit £>' Dioptrien erhallen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist D etwa + 10 Dioptrien und D' etwa —10 Dioptrien. Im Falle, daß die Brechkräfte im Absolutwert etwa gleich und im Vorzeichen entgegengesetzt sind, ist d_t näherungsweise durch folgende Gleichung gegeben:

M und M' sind die gemessenen Sphären-Brechkräfte für die Tesie'emente mit bekannter Brechkraft D bzw. D'. Ein korrigierter Skalenfaktor S' ist gegeben durch:

,_ D-D^{1 S} - \f-M- ^{S (28)}

Die auf diese Weise betonten Konstanten a, β usw. retten im weicütlich-en nur fürüai bestimmte, zu kalibrierende irs'fument. Wie bereits zuvor beschrieben wurde, werden diese Konstanten in einem ROM eingeschrieben., der dann Teil des Instruments wird. Die Grundlage für die Berechnung ist das tatsächliche Verhalten des Instruments und nicht seine genaue Ausrichtung bzw. Anordnung. Daher ist eine genaue Ausrichtung der Bauteile des Instruments nicht erforderlich.

Das KaliDrierungsprograinm

Wie bereits beschrieben, führt das Kalibriemngsrechnersystem zwei Grundfunktionen aus. Erstess hat es Zngriff zu den inneren Registern des Linsenmeßgeräts und erzeugt eine Anzahl von ZaLk a, die den rohen Abdunklungszeiten entsprechen. Dies ist im wesentlichen die Zeitsteuerung (timing) und das Festlegen eines Formats (formatting), wobei der Rechner 9J5 Eingabe-/Aiitgat>?~Einrichiung zum Auslesen der rohen Daten dient. Zweitens führt das Kalibrurcngsrechnersystern nac-h dem Auslesen der rohen Daten die mathematische Verarbeitung und die mathematischen Berechnungen durch, wie sie zuvor im einzelnen beschrieben wurden. VVsnn die Konstanten vorliegen, werden sie in einen Speicher eingeschrieben, der dann in das kalibrierte Instrument gesteckt wird.

Dem Fachmanne steht die Wahl eines Abfrage- und Kalibrierungsrechnersystems in weiten Grenzen fr«ii. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Komponenten des hier verwendeten Systems folgende: Der Mikrorechner 30 ist eh Intel MDS-800 »Intellekte-Mikrorechner, der von der Firma Intel Corporation, Santa C!ara, Californien,

■v. h^ropctpiw >v'^rd Die Pläitensinhsit 32- ist sine Inte! MDS-2DS Dual-Disketten-Einheit. Der Bildspeicher (memory mapper) 35 ist ein Intel UPP-IOl-Universal-PROM-Programmer mit einer UPP-878-Personality-Karte (für einen 2708-ROM). Der Drucker 37 ist ein Intel MDS-PRN-Matrixdrucker. Die Anzeigekonsole 40 ist ein interaktives Lear-Siegler-ADM-3A-Anzeigegerät, das von der Firma Lear-Siegler, Anaheim, Californien, hergestellt wird. Der Signalpuffer 75 ist ein Intel MDS-80-ICE-SignaI-puffer.

Ein solches Rechnersystem ist für die Durchführung sowohl der Abfrage- als auch der Kalibrierungsvorgänge geeignet. Bisher wurde jedoch ein Interim-Hybrid-System, das für die Entwicklung und zum Testen geeigneter ist, verwendet. Bei dem Hybrid-System wird das zuvor beschriebene Rechnersystem nur zur Abfrage des den Kalibrierungsvorgang unterworfenen Linsenmeßgeräts und zum Ermiiteln der Binärzahl aus der Hardware des Instruments verwendet. Sechz-hn binäre Zahlen werden in ein geordnetes Feld gebracht, in Dezimalzahlen umgesetzt und auf dem Bildschirm der Anzeigekonsole 40 ausgeschrieben. Diese Zahlen werden dann von Hand über ein Tastenfeld in einen progran -nitrten HP-97-Rechner eingegeben, der programmierbar ist und von der Firma Hewlett-Packard Corporation, PaIo Alto, Calikjrnien, hergestellt wird. Der Grund zur Benutzung eines Hybrid-Systems besteht darin, daß der Kalibrierungsvorgang im wesentlichen

so mathematischer Natur ist und schne!5-.r ',.^d einfacher in einen Handrechner ?)~ ::· einen Mikrorechner jedenfalls während der Entwicklung programmiert werden kann, während der die Funktionen nicht vollständig automatisch ablaufen müssen.

Bei diesem Interim-Hybrid-System werden die Testelemente nicht nach einem Schema eingesetzt, vieiiaehr unterbricht der programmierbare Rechner zu verschiedenen Zeitpunkten während der Ausführung des Kalibrierungsvorgangs den Programmablauf und wartet auf die Eingabe von Abdunklungszeiten für die unterschiedliche« Tssteieinente. Die Bedienungsperson muß daMf fschersiellen, daß die TssK'eniente in der richtigen Reihenfolge eingelegt werden.

Wenn die Kalibrierungskonstauten ermittelt worden sind, werden sie νττπ ρ«τ>§Γ5?ίΐΤΛίει*ϊ3Γ*νη Rechner ausgedruckt. Vm -iiese Könstastsn in den ROM iii, afc lace ic das kalibrierte Linsen-

meßgerät eingesetzt wird, müssen diese Konstanten über die Anzeigekonsole 40 unter Steuerung des Standardbetriebsprogramms für das Intel MDS-800-Mikrorechnersystem von Hand eingegeben werden. Diese Steuerprogramme sind auf Platten gespeichert und werden vom Hersteller zusammen mit der Platteneinheit 32 geliefert. Das Floppy Disc-Monitorprogramm bzw. das Monitorprogramm mit flexibler

Magnetplatte ist mit ISlS-II bezeichnet, und das Programm zur Steuerung des Bildspeichers (memory mapper) ist mit UPM bezeichnet.

Bei einem endgültigen System sind die verschiedenen Programme in einem einzigen Rechnersystem enthalten, und als Rechnersystem können auch andere Systeme als das zuvor beschriebene System verwendet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Instrument zur Messung optischer Parameter eines in einem Probenspalt gebrachten, zu s untersuchenden optischen Systems, mit folgenden Teilen: einer Lichtquelle, einen Detektor, einer optischen Anordnungsfolge von Elementen, Einrichtungen zum Messen der durch das zu untersuchende optische System verursachten Lichtab- lenkung zwischen der Lichtquelle und dem Detektor, und einem Rechner zum Umsetzen der Ablenkdaten in eine gewünschte Form optischer Parameter des zu untersuchenden optischen Systems, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnungsfolge von Elementen mit weiten Herstellungstoleranzen zusammengesetzt ist, und daß die Vorrichtung Recheneinrichtungen (30) zur Berechnung mehrerer Konstanten auf der Grundlage der Abienkditen bei einem eingelegtem Testelement (85, 90) im Probenspalt, sowie einen Speicher (60) zum Speichern der berechneten Konstanten aufweist.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtungen (30) getrennt vom Rechner (45) vorgesehen sind.

3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (70) zur Speicherung der berechneten Konstanten getrennt von den Recheneinrichtungen (45) ist.

4. Instrument nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (70) ein F-Ätwertspeicher (ROM) ist und die berechneten Konstanten mit einer Programmiereinheit (3S) für Festwertspeicher in den Speicher (30) geschrieben werden.