DE3116671C2

DE3116671C2 -

Info

Publication number: DE3116671C2
Application number: DE3116671A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Tamaki
Original assignee: Tokyo Kogaku Kikai Kk Tokio/tokyo Jp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1980-04-28
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1988-04-14
Also published as: DE3116671A1; US4410268A; FR2481452A1; FR2481452B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen von optischen Kennwerten eines optischen Systems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 08 611 bekannt. Das Muster besteht bei der vorbekannten Vorrichtung aus mindestens drei voneinander beabstandeten, nicht auf einer einzigen geraden Linie liegenden Punkten. Die Sensoreinrichtung wird durch einen flächenhaften Sensor gebildet. Durch diesen flächenhaften Sensor wird die Lage der Projektionen der Punkte der Maske in der Anzeigeebene, also der Ebene des Sensors bestimmt und mit der Lage der Punkte in der Maske verglichen. Auf diese Weise können die Richtung und der Betrag der Ablenkung des durch das zu bestimmende optische System getretenen Lichtstrahlenbündels bestimmt werden. Dabei kann man aber genügend Informationen nur erhalten, wenn die Maske mindestens drei beabstandete, nicht auf einer einzigen geraden Linie liegende Punkte besitzt.

Die aus der DE-OS 25 08 611 vorbekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß jeweils genau festgelegt werden muß, welches der auf die Anzeigeebene projizierten Bilder einem bestimmten Punkt der Maske entspricht. Ferner müssen die Punkte der Maske eine zweidimensionale Anordnung bilden, so daß die durch die Punkte bzw. Öffnungen der Maske getretenen Lichtstrahlen nicht in einer Ebene liegen. Infolgedessen muß die Anzeigeebene in zwei Dimensionen abgetastet werden, so daß die vorbekannte Vorrichtung sehr aufwendig ist. Für den Betrieb der Vorrichtung sind komplizierte und aufwendige Schaltungen erforderlich, weil aufgrund der von der Lage von mindestens drei Punkten abgeleiteten Informationen fünf Simultangleichungen gelöst werden müssen.

Zur Lösung der bei dieser zweidimensionalen Abtastung auftretenden Probleme der Verarbeitung umfangreicher Informationen ist in der US-PS 41 80 325 bereits vorgeschlagen worden, die durch die Maske getretenen Lichtstrahlen durch eine drehbare Scheibe zu führen, in der durchsichtige und lichtundurchlässige Teile in einem besonderen Muster angeordnet sind. Infolge dieses Musters werden die Lichtstrahlen von der Scheibe intermittierend unterbrochen, so daß sie die Meßebene in verschiedenen Zeitpunkten erreichen und es daher nicht notwendig ist, die Lichtstrahlen voneinander zu unterschneiden. In diesem Instrument ist jedoch eine Scheibe mit einem sehr komplizierten Muster erforderlich und ist das Erfassen der Drehstellung der Scheibe von großer Bedeutung. Die Herstellung einer Scheibe mit einem Muster von hoher Präzision und die Bestimmung der Drehstellung der Scheibe sind mit Schwierigkeiten verbunden.

Aus der DE-OS 25 51 070 sind geradlinige Sensoreinrichtungen als solche bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art derart auszubilden, daß die Kennwerte des optischen Systems mit Hilfe einer vereinfacht ausgebildeten Vorrichtung zuverlässig und genau erfaßbar sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Der Erfindung liegt dabei der Gadanke zugrunde, daß es zur Ermittlung sämtlicher Kennwerte des zu untersuchenden optischen Systems ausreicht, die Schnittpunkte zweier verschiedener Achsen mit den Projektionen der geraden Linien der Maske zu ermitteln. Es genügt also, mindestens einen bzw. mindestens zwei geradlinige Sensoreinrichtungen zu verwenden. Ein flächenhafter Sensor ist demnach nicht erforderlich, wodurch die Vorrichtung wesentlich vereinfacht wird und gleichwohl die optischen Kennwerte des zu untersuchenden optischen Systems zuverlässig und genau erfaßbar sind. Diese optischen Kennwerte sind beispielsweise die Kegel-Brechkraft, die Zylinder-Brechkraft, die Orientierung der Zylinderachse, die Prismen-Brechkraft und die Orientierung der Prismenbasis.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die geradlinigen Sensoren können zwei einander rechtwinklig schneidenden Achsen zugeordnet sein und im rechten Winkel zueinander angeordnet sein.

Man kann auch Strahlenteiler vorsehen, die die durch die Maske getretenen Lichtstrahlenbündel auf zwei voneinander getrennte Strahlengänge aufteilen, und in einem dieser Strahlengänge ein bilddrehendes Element vorsehen, das die Lichtstrahlenbündel um die Achse des Strahlengangs um 90° dreht. In dieser Ausführungsform kann man mit nur einem geradlinigen Sensor eine Messung längs zweier zueinander rechtwinkliger Achsen vornehmen. Dabei kann man die längs der beiden Strahlengänge gehenden Lichtstrahlenbündel besonders leicht voneinander unterscheiden, wenn zwei Lichtquellen verschiedener Wellenlänge verwendet werden und das Licht der einen Wellenlänge längs des einen Strahlenganges und das Licht der anderen Wellenlänge längs des anderen Strahlengangs führt. Mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise eines Zerhackers, kann man dann die längs der beiden Strahlengänge gehenden Lichtstrahlenbündel abwechselnd dem Sensor zuführen.

Wenn das von dem optischen System, beispielsweise einer Linse, abgegebene Licht durch eine Maske tritt, die ein Muster von mindestens drei einander schneidenden, geraden Linien besitzt, ist die Ablenkung der Projektion des Musters von den Brechungseigenschaften des optischen Systems abhängig. Bei einer Linse mit einer Kugel-Brechkraft schneiden die Projektionen der geraden Linien einander unter denselben Winkeln wie die geraden Linien der Maske, aber die Schnittpunkte der Linienprojektionen haben andere Abstände voneinander als die Schnittpunkte der geraden Linien der Maske. Diese Längenveränderungen entsprechen der Brechkraft der Linse. Bei einer Linse mit einer Zylinder- Brechkraft unterscheiden sich die Projektionen der geraden Linien sowohl hinsichtlich der Abstände zwischen ihren Schnittpunkten als auch hinsichtlich der von ihnen eingeschlossenen Winkel von dem Muster der Maske. Mit Hilfe von geradlinigen Sensoren kann die Lage der Punkte bestimmt werden, an denen die auf die Sensoren projizierten Bilder der Musterlinien die Sensoren schneiden. Auf diese Weise kann man die Lage der Schnittpunkte der Linienprojektionen mit zwei zueinander rechtwinkligen Achsen bestimmen und zur Bestimmung von Kennwerten des optischen Systems auswerten.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung besitzt die Maske ein Muster mit mindestens zwei geraden Linien, die einen mindestens gedachten Schnittpunkt miteinander haben, und besitzt die Meßeinrichtung einen zu der optischen Achse rechtwinkligen Sensor. Dabei ist eine Einrichtung vorgesehen, die dazu dient, das auf den geradlinigen Sensor projizierte Bild des Maskenmusters und den Sensor relativ zueinander um die optische Achse zu drehen. Zu diesem Zweck kann man entweder den geradlinigen Sensor drehen oder in dem Strahlengang ein bilddrehendes optisches Element vorsehen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen von optischen Kennwerten eines optischen Systems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Eine derartige Vorrichtung ist ebenfalls aus der DE-OS 25 08 611 bekannt. In diesem Fall besitzt die Detektoreinrichtung einen zweidimensionalen Sensor in der Anzeigeebene.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 derart auszubilden, daß die Kennwerte des optischen Systems mit Hilfe einer vereinfacht ausgebildeten Vorrichtung zuverlässig und genau erfaßbar sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 10. Die Projektion der geraden Linien des Musters der Maske wird von dem flächenhaften Sensor direkt erfaßt, so daß die gemäß der DE-OS 25 08 611 erforderlichen, komplizierten Anordnungen entfallen können. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist also einfach ausgebildet und arbeitet gleichwohl zuverlässig und genau.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 11 und 12 beschrieben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips,

Fig. 2 ein Beispiel der Projektion des Maskenmusters in der Meßebene,

Fig. 3 schematisch ein Linsenprüfgerät nach einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4a ein Beispiel eines Maskenmusters,

Fig. 4b in größerem Maßstab einen Schnittpunkt zwischen geraden Linien eines Maskenmusters,

Fig. 5 ein Beispiel einer Projektion des Maskenmusters gemäß der Fig. 4a,

Fig. 6 im Blockschema die Meßeinrichtung des Linsenprüfgeräts,

Fig. 7 die zur Messung verwendeten Impulssignale,

Fig. 8 im Blockschema die Signalverarbeitungs einrichtung,

Fig. 9 verschiedene im Rechenwerk erzeugte Impulssignale und

Fig. 10 ein auf die Sensoren projiziertes Bild des Musters zur Erläuterung der mittels der Sensoren vorgenommenen Abtastung.

Fig. 11 erläutert eine an einem Schnittpunkt von Linienprojektionen vorgenommene Messung.

Fig. 12 ist ein Blockschema der ganzen elektrischen Schaltungsanordnung.

Fig. 13 zeigt schaubildlich ein Linsenprüfgerät nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 14 erläutert in einer Vorderansicht das Prinzip des Messens mit geradlinigen Sensoren.

Fig. 15 zeigt schematisch ein Linsenprüfgerät nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 16 in einer der Fig. 15 ähnlichen, schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 17 erläutert eine zweidimensionale Abtastung in der Meßebene.

Fig. 18 zeigt schematisch ein Linsenprüfgerät, das nach dem in der Fig. 17 dargestellten Prinzip arbeitet.

Fig. 19 erläutert schaubildlich das einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zugrundeliegende Prinzip.

Fig. 20 stellt eine Projektion eines Maskenmusters dar.

Fig. 21 und 22 zeigen die Projektion des Maskenmusters in der Ebene von Koordinatensystemen mit einander schiefwinklig schneidenden Achsen.

Fig. 23 erläutert in einem Diagramm die Beziehung zwischen Koordinatensystem mit einander rechtwinklig und schiefwinklig schneidenden Achsen.

Fig. 24 zeigt ein Beispiel eines Maskenmusters mit einander nur gedacht schneidenden, geraden Linien.

Fig. 25 zeigt schaubildlich ein anderes Beispiel eines Maskenmusters mit nur gedachten Schnittpunkten.

Fig. 26 zeigt in einer Vorderansicht das Maskenmuster der Fig. 25,

Fig. 27 in einer Seitenansicht schematisch ein Linsenprüfgerät nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 28 eine Parallelverschiebung eines geradlinigen Sensors relativ zu der Projektion eines Maskenmusters und

Fig. 29 schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 30a bis 30f zeigen ein Beispiel eines wellenlängenselektiven Maskenmusters.

Fig. 31 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 32 die Projektion eines Maskenmusters.

Fig. 33 und 34 zeigen weitere Beispiele von Maskenmustern.

In dem in der Fig. 1 gezeigten Linsenprüfgerät ist eine zu prüfende Linse Ls in der Ebene eines Koordinaten systems mit zueinander rechtwinkligen Achsen X₀, Y₀ angeordnet. Die Linse Ls hat eine erste Hauptschnittachse r₁ und eine zweite Hauptschnittachse r₂. Der optische Mittelpunkt O₀ der Linse ist am Ursprung des Koordinatensystems angeordnet. Gemäß der Fig. 1 ist die erste Hauptschnittachse r₁ gegenüber der Achse X₀ unter einem Winkel R r₁geneigt. Ein Koordinatensystem mit den zueinander rechtwinkligen Achsen X, Y ist in einer Ebene angeordnet, von der Ebene X₀, Y₀ den längs der optischen Achse der Linse Ls gemessenen Abstand Δ d hat. In der Ebene X, Y ist eine Maske M angeordnet, die ein Muster aus drei geraden Linien A, B und C besitzt. Die Linien A und B schneiden einander am Punkt i, die Linien A und C am Punkt j und die Linien B und C bei k. Die Linie A ist unter einem Winkel R₁ und die Linie B unter einem Winkel R₂ zu der Achse X angeordnet. Die Länge der Strecke ÿ ist mit l _a und die Länge der Strecke ik mit l _B bezeichnet.

In einem längs der optischen Achse gemessenen Abstand d von der Ebene X, Y ist eine Meßebene mit einem Koordinatensystem vorgesehen, dessen Achsen mit X′, Y′ bezeichnet sind. In der Meßebene X′, Y′ werden die Linien A, B und C der Ebene X, Y als Linienprojektionen A′, B′ bzw. C′ abgebildet, die einander in den Punkten i′, j′ und k′ schneiden, die den Schnittpunkten i, j bzw. k entsprechen. Die Winkel zwischen den Linienprojektionen A′ und B′ und der Achse X′ sind mit R₁′ bzw. R₂′ und die Längen i′j′ und i′k′ mit Linienprojektionen sind mit l _A′ bzw. l _B′ bezeichnet. Wenn man tg R₁, tg R₂, tg R₁′ und tg R₂′ mit m _A, m _B, m _A′ bzw. m _B′ bezeichnet, kann man die Brechkraft der Linse Ls durch folgende Gleichung ausdrücken:

Dabei ist

Die Gleichung ergibt die Wurzeln 1/z₁ und 1/z₂, wobei die Werte z₁ und z₂ den Abständen der Maskenebene X, Y von dem ersten und dem zweiten Brennpunkt entsprechen, an denen der Winkel zwischen den Bildern der Linien A und B einen Wert von 9° bzw. 180° hat. Die Scheitelbrechweite 1/fr₁ und 1/fr₂ der Linse Ls können als Funktionen des Abstandes Δ d zwischen der Linse Ls und der Maske M wie folgt angegeben werden:

Der Winkel R r₁ zwischen der Zylinderachse und der Achse X kann durch folgende Gleichungen angegeben werden:

In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Brechkraft der Linse Ls aufgrund der vorstehenden Gleichungen von der Lage der Schnittpunkte der Linienprojektionen A′, B′ und C′ mit den Achsen X′ und Y′ abgeleitet. Gemäß der Fig. 2 schneiden die Linienprojektionen die Achse X′ an den Punkten x₁, x₂ und x₃ und die Achse Y′ an den Punkten y₁, y₂ und y₃. Man kann daher die Gleichung für die Linienprojektion A′ aufgrund der Lage der Punkte x₁ und y₂, die Gleichung für die Linienprojektion B′ aufgrund der Lage der Punkte x₃ und y₁ und die Gleichung für die Linienprojektion C′ aufgrund der Lage der Punkte x₂ und y₃ erhalten. Mit Hilfe der Gleichungen für die Linienprojektionen kann man die Längen l _A′ und l _B′ und die Gradienten m _A′ und m _B′ und damit auch die Lage der Schnittpunkte i′, j′ und k′ bestimmen. Um die Unterscheidung der Linienprojektionen A′, B′ und C′ voneinander zu erleichtern, können die Linien A, B und C der Maske verschieden breit sein oder kann eine oder können zwei der Linien der Maske durch eine Gruppe von parallelen Linien ersetzt werden. Beispielsweise kann man die Linie A durch zwei oder drei parallele Linien und die Linie B durch eine andere Anzahl von parallelen Linien ersetzen.

Das Muster der Maske M besteht vorzugsweise aus zwei Paaren von parallelen Linien oder Liniengruppen. Wenn die einander rechtwinklig schneidenden Schnittpunkte der Linien auf den Koordinatenachsen liegen, kann es schwierig sein, die Mittellinien der Linien zu bestimmen. Man kann dieses Problem aber lösen, indem man am Schnittpunkt von zwei Linien eine von ihnen unterbricht, so daß zwischen den Linien genügend große Zwischenräume vorhanden sind.

Zur Bestimmung der Prismen-Brechkraft mit Hilfe eines aus drei geraden Linien bestehenden Maskenmusters kann man einen der Schnittpunkte am Ursprung des Koordinatensystems, d. h. auf der optischen Achse, anordnen und die Lage der Projektion dieses Schnittpunkts in der Meßebene bestimmen. Wenn das Maskenmuster aus zwei einander rechtwinklig schneidenden, ein Rechteck bildenden Paaren von parallelen Linien besteht, kann man den Betrag der Ablenkung des Schnittpunktes der Diagonalen des Rechtecks bestimmen.

Das in der Fig. 3 gezeigte Linsenprüfgerät besitzt zwei Leuchtdioden 1 und 2, die Lichtstrahlenbündel verschiedener Wellenlängen aussenden. Die von den Leuchtdioden 1 und 2 ausgesendeten Lichtstrahlenbündel treten durch je ein Kollimatorobjektiv 3 bzw. 4 und fallen dann auf einen wellen längenselektiven Strahlenteiler 5, dessen reflektierende Fläche 5 a nur den eine bestimmte Wellenlänge besitzenden Teil des von der Leuchtdiode 1 ausgesendeten Lichts auf einen Spiegel 6 wirft, während von dem von der Leuchtdiode 2 ausgesendeten Licht nur jener Teil durch den Strahlenteiler 5 hindurch auf den Spiegel 6 fällt, der eine andere vorherbestimmte Wellenlänge hat. Im Strahlengang des von dem Spiegel 6 reflektierten Lichts ist eine zu prüfende Linse 7 angeordnet, hinter der in vorherbestimmten Abständen von ihr eine Maskenscheibe 8 und eine Meßebene 9 vorgesehen sind.

Um ein Messen in der Meßebene 9 zu ermöglichen, ist ein Relaissystem 10 vorgesehen, das einen Strahlenteiler 11 umfaßt, der dieselbe Wellenlängenselektivität hat wie der Strahlenteiler 5, so daß er das von der Leuchtdiode 1 kommende Licht reflektiert und längs eines Strahlenganges 12 abgibt und das von der Leuchtdiode 2 kommende Licht durchläßt und längs eines Strahlenganges 13 abgibt. In dem Strahlengang 12 sind eine Relaislinse 14, ein Spiegel 15 und eine Relaislinse 16 angeordnet, von der das Licht auf einen Strahlenteiler 17 fällt, der dieselbe Wellenlängen selektivität hat wie der Strahlenteiler 11.

In dem Strahlengang 13 sind eine Relaislinse 18, ein Spiegel 19 und eine Relaislinse 20 angeordnet, von der das Licht auf einen Strahlenteiler 17 fällt. Zwischen der Relaislinse 18 und dem Spiegel 19 ist ein bilddrehendes Element 21 bekannter Art angeordnet, welches das längs des Strahlenganges 13 projizierte Bild um die optische Achse um 90° dreht. Der Strahlenteiler 17 gibt die längs der Strahlengänge 12 und 13 auf ihn gefallenen Lichtstrahlenbündel längs des Strahlenganges 22 ab, in dem eine Zerstreuungslinse 23 und ein geradliniger Sensor 24 angeordnet sind. Die Zerstreuungslinse 23 soll verhindern, daß bei der Prüfung einer Linse 7 mit sehr großer positiver Brechkraft das Bild des Maskenmusters auf dem Sensor 24 zu klein ist. Der geradlinige Sensor 24 ist in einer der Meßebene 9 zugeordneten Ebene angeordnet.

Das in der Fig. 4a gezeigte Muster der Maskenscheibe 8 besteht aus einem ersten Paar von parallelen geraden Linien 25 und 26 und einem zweiten Paar von parallelen Gruppen von geraden Linien 27 und 28. Jede der Liniengruppen 27 und 28 besteht aus drei relativ dünnen Linien. Die Linien 25 und 26 des ersten Paares sind relativ breit. In der Fig. 4b erkennt man, daß die dünnen Linien der Gruppe 27 im Bereich ihrer Kreuzung mit der breiten Linie 25 unterbrochen sind. Die dünnen Linien 28 sind im Bereich der anderen Kreuzungen ebenfalls unterbrochen. Die Linien des Musters können durchsichtige Linien in einer sonst lichtundurchlässigen Maskenscheibe 8 oder lichtundurchlässige Linien in einer sonst durchsichtigen Maskenscheibe 8 sein.

Das auf die Linse 7 fallende Parallelstrahlenbündel tritt durch die Linse 7 und den durchsichtigen Teil der Maskenscheibe 8 und fällt dann auf das Relaissystem 10, wobei es infolge der Brechkraft der Linse 7 abgelenkt wird. Von dem Relaissystem 10 gelangt das Lichtstrahlenbündel auf den geradlinigen Sensor 24. In der den geradlinigen Sensor 24 enthaltenden Bildebene wird ein in der Fig. 5 beispielsweise dargestelltes Bild erzeugt. Mit Hilfe des geradlinigen Sensors 24 wird die Lage der Schnittpunkte der Projektionen einzelner Linien des Musters mit den Achsen X′ und Y′ ausgemessen. Diese Schnittpunkte sind mit x₁, x₂, x₃, x₄ bzw. y₁, y₂, y₃, y₄ bezeichnet. Durch geeignete Verarbeitung der auf diese Weise gewonnenen Daten kann man die Brechkraft der Linse 7 bestimmen. In der dargestellten Ausführungsform werden die Leuchtdioden 1 und 2 abwechselnd eingeschaltet und gelangt das Licht von der Leuchtdiode 1 längs der Strahlengänge 12 und 22 zu dem Sensor 24, mit dem die Lage der Schnittpunkte der Linienprojektionen mit der Achse X′ ausgemessen wird, und gelangt das Licht der Leuchtdiode 2 längs des ein bilddrehendes Element 21 enthaltenden Strahlenganges 13 und des Strahlenganges 22 zu dem Sensor 24, mit dem die Lage der Schnittpunkte der Linienprojektionen mit der Achse Y′ ausgemessen wird.

In der Fig. 6 erkennt man, daß die Leuchtdioden 1 und 2 über ein Flipflop 33 ausgesteuert werden, das durch einen Abtaststartimpuls umgetastet wird; dieser wird von einem Treiber 35 abgegeben. Der geradlinige Sensor 24 kann aus einem ladungsgekoppelten Baustein mit beispielsweise 1728 Elementen bestehen. Das Ausgangssignal des linearen Sensors 24 wird über einen Verstärker 36 an einen Abtast- und Haltekreis 37 abgegeben, dessen Ausgangssignal in einem Vergleicher 38 mit einem Sollwertsignal verglichen wird, das von einem Sollwertgeber 39 abgegeben wird. Aufgrund des Vergleiches erzeugt der Vergleicher 38 ein Binärsignal 701. Der Treiber 35 erzeugt Abtaststartimpulse 702 und Taktimpulse 703 und gibt diese an den Sensor 24 ab. In der Fig. 7 sind die Abtastimpulse 702 bei (a), die Taktimpulse 703 bei (b), die Ausgangsimpulse des Abtast- und Haltekreises 37 bei (c) und die Ausgangssignale des Vergleichers 38 bei (d) dargestellt.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann man die Lage des Bildes jeder geraden Linie des Musters auf dem Sensor 24 bestimmen, indem man den Sensor 24 der Länge nach abtastet. Dabei kann man feststellen, auf welchem Element des Sensors 24 die Mitte eines Ausgangsimpulses liegt, dessen Dauer der Breite der geraden Linie entspricht. Beispielsweise kann man zur Bestimmung der Mitte jedes Ausgangsimpulses die zwischen dessen Anfang und Ende auftretenden Taktimpulse zählen. Eine diesem Zweck dienende Schaltung ist in der Fig. 8 dargestellt.

Gemäß der Fig. 8 wird das Ausgangssignal 701 des Vergleichers 38 an einen Impulsbeginndetektor 40 a und an einen Impulsendedetektor 40 b angelegt und werden der Abtaststartimpuls 702 und der Taktimpuls 703 an einen Zähler 41 angelegt. Dieser ist so geschaltet, daß er aufgrund des Abtaststartimpulses 702 zurückgestellt wird und danach mit dem Zählen der Taktimpulse 703 beginnt. Das Ausgangssignal des Zählers 41 wird an einen Signalspeicher 44 angelegt und wird in diesem gespeichert, wenn der Impulsbeginndetektor 40 a ein Ausgangssignal 101 an den Signalspeicher 44 anlegt. In diesem Augenblick stellt das Ausgangssignal des Signalspeichers 44 die Lage des Punktes dar, an dem die Anstiegsflanke des in der Fig. 7 gezeigten Impulses L 1 auf dem Sensor liegt.

Die Ausgangssignale 701 und 703 werden an eine Torschaltung 42 angelegt. Solange das Ausgangssignal 701 ein 1-Signal ist, legt die Torschaltung 42 den Taktimpuls an einen Zähler 43 an, der vorher durch den Abtaststartimpuls 702 zurückgestellt worden ist. Dies ist in der Fig. 9 (g) dargestellt. Das Ausgangssignal des Zählers 43 entspricht somit der Breite des auf den Sensor 24 projizierten Bildes der Musterlinie. Aufgrund dieses Ausgangssignals kann man ohne weiteres feststellen, an welcher Stelle des Sensors sich der Mittelpunkt des Linienbildes befindet.

In dem Verzögerungsglied 46 wird das Ausgangssignal 102 des Impulsendedetektors 40 b um einen Zeitraum Δ t verzögert (Fig. 9 (f)). Das Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 46 wird an einen Zählstanddecoder 48 angelegt, der das Ausgangssignal eines Addiergliedes 47 nacheinander in den Signalspeichern 191 bis 198 speichert. An das Addierglied 47 werden die Ausgangssignale des Signalspeichers 44 und des Zählers 43 angelegt. Das Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 46 wird ferner zum Zurücksetzen des Zählers 43 an diesen angelegt. In der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung wird am Ende einer Abtastung des Sensors 24 in den Signalspeichern 191 und 192 die Lage des Schnittpunktes der Mittellinie des ersten bzw. zweiten Linienbildes mit dem Sensor 24 gespeichert. Wenn der Sensor 24 bei seiner Abtastung beispielsweise auf der Achse Y der Fig. 10 liegt, entsprechen seine Ausgangssignale den acht die Achse Y schneidenden Linien (Fig. 7 (c)). Diese Ausgangssignale werden in je einem der acht Signalspeicher 191 bis 198 gespeichert.

In der Fig. 8 ist ferner ein Digitalvergleicher 45 gezeigt, in dem das Ausgangssignal des Vergleichers 43 mit einem Sollwertsignal verglichen wird, das von einem Sollwertgeber 50 abgegeben wird. Der Vergleicher 45 dient zum Unterscheiden der breiten Linienbilder darstellende Signale von den dünne Linienbilder darstellenden Signalen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 45 wird an die Signalspeicher 191 bis 198 angelegt. Das Ausgangssignal jedes der Signalspeicher 191 bis 198 gibt daher die Lage des Schnittpunktes der Mittellinie des entsprechenden Linienbildes und dessen Breite an. Die Ausgangssignale der Signalspeicher 191 und 198 werden an eine Auswerteschaltung 51 angelegt.

Infolge der Verwendung eines aus breiten und dünnen Linien bestehenden Maskenmusters kann man die Linienbilder besser voneinander unterscheiden. Dies soll anhand der Fig. 11 erläutert werden. Wenn der Sensor 24 bei seiner Abtastung auf der Achse a oder e liegt, kann man ohne weiteres die Lage der Mittellinie des breiten Linienbildes 25 und zur Bestimmung der Lage des Liniengruppenbildes 27 die Lage der Mittellinie der mittleren Linie 27-2 dieses Gruppenbildes bestimmen. Wenn der Sensor 24 bei seiner Abtastung auf der Achse b liegt, geben seine Ausgangssignale die Lage der Linienbilder 25, 27-2 und 27-3 an. Wenn der Sensor 24 bei seiner Abtastung auf der Achse c liegt, geben seine Ausgangssignale die Lage der Linienbilder 27-1, 25 und 27-3 an. Wenn der Sensor 24 bei seiner Abtastung auf der Achse d liegt, geben seine Ausgangssignale die Lage der Linienbilder 27-1, 27-2 und 25 an. Wenn nur dünne Linienbilder auf den Sensor 24 projiziert werden, kann man die Lage jedes Linienbildes oder jedes Liniengruppenbildes wir folgt bestimmen:

(1) Die Lage des breiten Linienbildes wird stets durch die Lage der Mitte des dem breiten Linienbild entsprechenden Ausgangssignals des Sensors angegeben.
(2) Wenn die Ausgangssignale in der Reihenfolge lang - kurz - kurz aufeinanderfolgen, gibt die Mitte des ersten kurzen Signals die Lage der Gruppe dünner Linienbilder an.
(3) Wenn die Ausgangssignale in der Reihenfolge kurz - lang - kurz aufeinanderfolgen, gibt die Mitte zwischen den beiden kurzen Signalen die Lage der Gruppe dünner Linienbilder an.
(4) Wenn die Ausgangssignale in der Reihenfolge kurz - kurz - lang aufeinanderfolgen, gibt die Mitte des zweiten kurzen Signals die Lage der Mittellinie der Gruppe dünner Linienbilder an.

Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen werden von der Auswerteschaltung 51 (Fig. 8) durchgeführt. Diese Schaltung kann aus einer festverdrahteten Logikschaltung bestehen. Vorzugsweise verwendet man aber zur Auswertung und Weiterverarbeitung der Daten einen Mikroprozessor. Für den Fachmann versteht es sich ohne weiteres, wie die vorstehend angegebenen Vorgänge in einem Mikroprozessor durchgeführt werden können. Es versteht sich ferner, daß die vorstehend erläuterten Vorgänge in derselben Weise für jeden Schnittpunkt zwischen dem breiten Linienbild und der Gruppe dünner Linienbilder durchgeführt werden können. Man kann den geradlinigen Sensor auch in zwei Teile teilen, von denen der eine längs der Achse X und der andere längs der Achse Y abgetastet wird.

In der Fig. 12 ist eine zur Datenverarbeitung dienende Schaltungsanordnung für ein Linsenprüfgerät nach einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Dabei enthält der Block 700 das in der Fig. 3 gezeigte, optische System und die Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 6 und stellt der Block 1000 die Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 8 dar. Die Ausgangssignale der Schaltungsanordnung 1000 geben an, an welcher Stelle des geradlinigen Sensors 24 die Bilder der Linien und Liniengruppen liegen, und werden einem Mikroprozessor 52 zugeführt.

Der Mikroprozessor 52 besitzt einen Datenspeicher 53, einen Programmspeicher 54, eine Schnittstelle 55 für eine Sichtanzeige 56, eine Schnittstelle 57 für einen Drucker 58 und Ausgaberegister 291 bis 295 zur Ausgabe der Ergebnisse der in dem Mikroprozessor durchgeführten Verarbeitung. Wenn aufgrund der ersten Abtastung die Lage der Punkte y₁, y₂, y₃ und y₄ bestimmt worden ist, wird der Lichtsender für die nächste Abtastung auf die andere Leuchtdiode umgeschaltet. Infolgedessen erfolgt auch eine Umschaltung von einem Strahlengang auf den anderen, so daß die Abtastung längs der Achse X erfolgt und die Lage der Punkte x₁, x₂, x₃ und x₄ ergibt.

Von der Lage der auf den Sensor 24 projizierten Bilder der geraden Linien des Musters können optische Kennwerte der Linse wie folgt abgeleitet werden.

(i) Aufgrund der Gleichungen für die Linienbilder 25 und 26 und ihre Liniengruppenbilder 27 und 28 werden die Gradienten m _A′ und m _B′ des Liniengruppenbildes 27 und des Linienbildes 26 bestimmt.
(ii) Es wird die Länge l _A′ des Liniengruppenbildes 27 zwischen den Linienbildern 25 und 26 berechnet.
(iii) Es wird die Länge l _B′ des Linienbildes 26 zwischen den Liniengruppenbildern 27 und 28 bestimmt.
(iv) Die Prismen-Brechkraft P _H längs der Achse X und die Prismen-Brechkraft P _V längs der Achse Y werden nach folgenden Gleichungen berechnet: Dabei geben x _i und x _l die die Lage der Schnittpunkte i und l und y _j und y _k die Lage der Schnittpunkte j und k auf der Achse X in der Fig. 10 an.
(v) Mit Hilfe der vorstehend angegebenen Gleichungen werden die optischen Kennwerte berechnet.

Die auf diese Weise erhaltenen Ergebnisse werden mittels der Sichtanzeige 56, des Druckers 58 und der Ausgaberegister 291 bis 295 ausgegeben und geben die Zylinder-Brechkraft in Dioptrien, die Kugel-Brechkraft in Dioptrien, die Orientierung der Zylinderachsen und die Prismen-Brechkräfte an. Mit einer zweidimensionalen Sichtanzeige, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, kann man die Prismen-Brechkräfte und die Zylinderachsen natürlich auch zweidimensional darstellen. Mit Hilfe einer derartigen Sichtanzeige kann man die zu prüfende Linse leicht und schnell in die richtige Lage in dem Linsenprüfgerät bringen.

In den Fig. 13 und 14 wird das einer anderen Ausführungsform der Erfindung zugrundeliegende Prinzip erläutert. Dabei sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in der Fig. 1, so daß sie nicht noch einmal ausführlich beschrieben zu werden brauchen. Gemäß der Fig. 14 ist in der Meßebene X′, Y′ ein geradliniger Sensor S angeordnet, der um den Ursprung O des Koordinatensystems X′, Y′ drehbar ist. Mit dem Sensor S wird in der Stellung P₁ die Lage des Schnittpunktes i′ der Linienprojektionen A′ und B′, in der Stellung P₂ die Lage des Endpunkts der Linienprojektion B′ und in der Stellung P′₃ wird die Lage des Endes der Linienprojektion A′ bestimmt. In den Stellungen P₄ bis P _n des Sensors kann die Lage der Punkte α₄ bis α _n der Linien projektion A′ und die Lage der Punkte β₄ bis β _n der Linien projektion B′ bestimmt werden. Aufgrund der Ausgangssignale des Sensors S kann man mit Hilfe der Gleichungen die Länge der Linienprojektionen bestimmen. Wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform kann das Muster der Maske M aus drei oder mehr Linien bestehen.

In dem in der Fig. 15 gezeigten Linsenprüfgerät tritt das von der Leuchtdiode 1 ausgesendete Licht durch ein Kollimatorobjektiv 3, von dem ein Parallelstrahlenbündel längs eines Strahlenganges 12 auf eine zu prüfende Linse 7 fällt, deren optischer Mittelpunkt auf der optischen Achse 12 liegt. Hinter der Linse 7 ist eine Maskenscheibe 8 mit einem Muster von geraden Linien angeordnet. Das Lichtstrahlenbündel tritt durch die Linse 7 und die Maskenscheibe 8 und gelangt längs des Strahlenganges 12 durch eine Relaislinse 14, ein bilddrehendes Element 21 a und eine Relaislinse 16 zu einem geradlinigen Sensor 24. Dem von einem Motor 21 b ständig gedrehten bilddrehenden Element 21 a ist ein Drehwinkeldetektor 21 c zugeordnet. Der geradlinige Sensor 24 gibt sein Ausgangssignal über einen Verstärker 201 an ein Rechenwerk 52 ab. Dieses empfängt von dem Detektor 21 c ein Drehwinkelsignal und berechnet entsprechend den vorgenannten Gleichungen die optischen Kennwerte der Linse 7. Die Ergebnisse werden mittels einer Sichtanzeige 200 ausgegeben.

In der Ausführungsform gemäß der Fig. 16 ist dem von einem Motor 24 a ständig angetriebenen, geradlinigen Sensor 24 ein Drehwinkeldetektor 24 b zugeordnet, der ein Drehwinkelsignal an das Rechenwerk 52 abgibt. Diese Ausführungsform hat im wesentlichen dieselbe Wirkungsweise wie die in der Fig. 15 gezeigte.

Gemäß der Fig. 17 besitzt die Maske M ein Muster von mehreren geraden Linien, die einander schneiden. Gemäß Fig. 19 kann man durch Abtastung der Projektionen A′, B′ und C′ der geraden Linien des Musters längs der Achsen S₁ bis S _n die Lage beliebiger Punkte der Linien projektionen A′, B′ und C′ bestimmen, so daß aufgrund der Lage von zwei Punkten jeder Linienprojektion die Gleichung für diese erhalten werden kann. In dem in der Fig. 19 gezeigten Beispiel kann die Lage des Punktes y₃′ auf der Linienprojektion C′ durch die Abtastung längs der Achse S _e und die Lage des Punktes y₂′ der Linienprojektion A′ durch die Abtastung längs der Achse S _m bestimmt werden. Auf ähnliche Weise kann man die Lage der Punkte x₁′, x₂′, x₃′ und y₁′ bestimmen. Mit der Lage der Punkte y₁′ und y₂′ erhält man die Gleichung für die Linienprojektion A′, mit der Lage der Punkte x₃′ und y₁′ die Gleichung für die Linienprojektion B′ und mit der Lage der Punkte x₂′ und y₃′ die Gleichung für die Linienprojektion C′. Aufgrund der Gleichungen für die Linienprojektionen A′, B′ und C′ kann man die Längen l _A′ und l _B′ der entsprechenden Strecken der Linienprojektionen A′ und B′ und deren Gradienten m _A′ und m _B′ bestimmen, ebenso die Lage der Schnittpunkte i′, j′ und k′.

Das Ausgangssignal des Sensors S wird über einen Verstärker 201 dem Rechenwerk 52 zugeführt. Die Ergebnisse der in dem Rechenwerk 52 durchgeführten Rechenoperationen werden über die Sichtanzeige 200 ausgegeben (Fig. 18).

In dem in der Fig. 19 dargestellten Beispiel erfolgt die Abtastung entlang von zwei parallelen Achsen. Dabei sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in der Fig. 1. Die zu prüfende Linse Ls ist in der Ebene eines Koordinatensystems mit einander rechtwinklig schneidenden Achsen X₀, Y₀ angeordnet. Die Maske ist in der Ebene eines Koordinatensystems mit den Achsen X und Y angeordnet. Das in der Meßebene angeordnete Koordinatensystem besitzt die Achsen X′, Y′ sowie im Abstand von e der ersten vertikalen Achse Y₁′ eine zweite vertikale Achse Y₂′.

Gemäß der Fig. 20 schneiden die Projektionen der Linien des Maskenmusters die Achse Y₁′ an den Punkten y₁′, y₂ und y₃ und die Achse y₂′ an den Punkten y₄, y₅ und y₆. Infolgedessen kann man aufgrund der Lage der Punkte y₂ und y₆ die Gleichung für die Linienprojektion A′, aufgrund der Lage der Punkte y₁ und y₄ die Gleichung für die Linienprojektion B′ und aufgrund der Lage der Punkte y₃ und y₅ die Gleichung für die Linienprojektion C′ erhalten. Mit Hilfe der Gleichungen für die Linienprojektionen kann man die Längen l _A′ und l _B′ der entsprechenden Strecken der Linienprojektionen und deren Gradienten m _A′ und m _B′ bestimmen, ebenso die Lage der Schnittpunkte i′, j′ und k′. Zur Bestimmung der Prismen-Brechkraft kann man das Maskenmuster in der Ebene X, Y so anordnen, daß die Lage der Schnittpunkte i, j und k die Bedingung

x _i + x _j + x _k = 0 und y _i + y _j + y _k = 0

erfüllt, und die Lage der entsprechenden Punkte in der Meßebene bestimmen.

In dem in der Fig. 21 gezeigten Beispiel erfolgt die Messung entlang von zwei einander unter einem schiefen Winkel γ schneidenden Achsen X′ und Y′. Die Linienprojektionen A′, B′ und C′ schneiden die Achse X′ in den Punkten x₁′, x₂′ und x₃′ und die Achse Y′ in den Punkten y₁′, y₂′ und y₃′ (Fig. 22). Aufgrund der Lage der Punkte x₃′ und y₂′ erhält man die Gleichung für die Linienprojektion A′, aufgrund der Lage der Punkte x₁′ und y₁′ die Gleichung für die Linienprojektion B′ und aufgrund der Lage der Punkte x₂′ und y₃′ die Gleichung für die Linienprojektion C′.

Wenn gemäß der Fig. 23 die zueinander schiefwinkligen Koordinatenachsen X′, Y′ in der Meßebene mit den zueinander rechtwinkligen Koordinatenachsen X, Y in der Maskenebene in Beziehung stehen, kann man eine Umrechnung nach folgenden Gleichungen vornehmen:

x = x′ sin α + y′ sin β + ξ
y = -x′ cos a + y′ cos β + η (11)

Nach dieser Umrechnung kann man die optischen Kennwerte der zu prüfenden Linse Ls mit Hilfe der vorstehenden Gleichungen (1) bis (7) bestimmen. Man kann die Brechkräfte an der ersten und zweiten Hauptschnittachse r₁ und r₂ auch bestimmen, indem man das Maskenmuster zunächst auf die Meßebene projiziert, wenn die zu prüfende Linse Ls noch nicht in das Gerät eingesetzt ist. Auf diese Weise kann man einen ersten Meßwert bestimmen. Dann wiederholt man die Projektion durch die zu prüfende Linse hindurch. Die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Meßwert kann man bei der Berechnung der Brechkraft der Linse verwenden. Im Rahmen der Erfindung können die geradlinigen Sensoren beliebig angeordnet werden, unabhängig von der Lage der Koordinatenachsen X und Y in der Maskenebene.

Die geraden Linien A, B und C der Maske M brauchen sich nicht tatsächlich zu schneiden; es genügt, wenn sie gedachte Schnittpunkte haben. Beispielsweise können gemäß der Fig. 24 die Linien A, B und C im Bereich ihrer gedachten Schnittpunkte unterbrochen sein. In diesem Fall kann auch die Lage der gedachten Schnittpunkte , und mit Hilfe der Gleichungen für die Linienprojektionen berechnet werden. Gemäß der Fig. 25 müssen die Linien Fig. A, B und C selbst nicht unbedingt eine in sich geschlossene Figur, beispielsweise ein Dreieck bilden, sondern es genügt, wenn die Verlängerungen dieser Linien ein Dreieck i-j-k oder eine andere geschlossene Figur bilden. Gemäß der Fig. 26 schneiden die Linienprojektionen A′, B′ und C′ die Achse X′ in den Punkten x₁′, x₂′ und x₃′ und die Achse Y′ in den Punkten y₁′, y₂′ und y₃′, so daß aufgrund der Lage dieser Punkte die Gleichungen für die Linienprojektionen erhalten werden können.

Das in der Fig. 19 erläuterte Prinzip wird in der Ausführungsform gemäß der Fig. 27 angewendet. Dort sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in den vorhergehenden Ausführungsformen. Zwischen der Relaislinse 16 und dem geradlinigen Sensor 24 sind eine ebene Glasscheibe 301 und eine Zerstreuungslinse 23 angeordnet, die gegenüber der optischen Achse 12 geneigte, ebene Glasscheibe 301 ist zwischen der mit ausgezogenen Linien bei 301 (a) gezeigten Stellung und der mit gestrichelten Linien bei 301 (b) gezeigten Stellung bewegbar. Auf diese Weise kann die Projektion des Musters zwischen diesen beiden Stellungen parallelverschoben und längs zweier paralleler Achsen 24 und 24′ in Fig. 28 ausgemessen werden. Dabei wird die Lage der Punkte e₁, e₂, e₃ und e₄ längs der Achse 24 und die Lage der Punkte e₁′, e₂′, e₃′ und e₄′ längs der Achse 24′ ausgemessen.

Die in der Fig. 29 gezeigte Ausführungsform ähnelt der Ausführungsform gemäß der Fig. 3, jedoch ist der in der Fig. 3 gezeigte Strahlenteiler 17 durch einen Spiegel 400 ersetzt, der so angeordnet ist, daß das von der Relaislinse 20 kommende Licht längs des Strahlenganges I₁ durch die Zerstreuungslinse 23 hindurch auf den geradlinigen Sensor 24 fällt und das von der Relaislinse 16 kommende Licht von dem Spiegel 400 auf die Zerstreuungslinse 23 reflektiert wird und dann längs des Strahlenganges I₂ auf den Sensor 24 fällt. Der Strahlengang I₂ ist parallel zu dem Strahlengang I₁ und in einem Abstand e von ihm angeordnet.

Ein Beispiel eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren Maskenmusters ist in den Fig. 30a bis 30f gezeigt. Gemäß der Fig. 30b sind auf einem durchsichtigen Substrat 313 mehrere Überzugsstreifen 312 mit Zwischenräumen 314 vorgesehen. Gemäß der Fig. 30e sind die Überzugsstreifen 312 durchlässig für Licht mit einer Wellenlänge, die größer ist als λ₀. Gemäß der Fig. 30(c) sind auf dem Substrat 313 mehrere Überzugsstreifen 317 mit Zwischenräumen 314 vorgesehen. Gemäß der Fig. 30f sind die Überzugsstreifen 317 durchlässig für Licht, dessen Wellenlänge kleiner ist als λ₀. Gemäß der Fig. 30a kreuzen die Überzugsstreifen 312 und 317 einander rechtwinklig, so daß sie gemäß der Fig. 30d einander an ihren Kreuzungsstellen überlappen und dort lichtundurchlässige Bereiche 318 vorhanden sind. In den Zwischenräumen 314 zwischen den Überzugsstreifen 317 liegen die in der Fig. 30a mit 310 und 311 bezeichneten Teile der Überzugsstreifen 312. In den Zwischenräumen 314 zwischen den Überzugsstreifen 317 liegen die in der Fig. 30a mit 315 und 316 bezeichneten Teile der Überzugsstreifen 317. An den Stellen, an denen die Zwischenräume 314 zwischen den Überzugsstreifen 312 die Zwischenräume 314 zwischen den Überzugsstreifen 317 kreuzen, sind überzugsfreie, durchsichtige Bereiche 31 a vorhanden. Zur Einstellung der Länge des Strahlenganges kann man in den Bereichen 31 a erforderlichenfalls einen Überzug aus einer durchsichtigen brechenden Substanz vorsehen.

Die vorstehend beschriebene Maske kann in einem System verwendet werden, das dem in der Fig. 16 gezeigten ähnelt, sofern zwei nichtdrehbare, geradlinige Sensoren 24 und zwei Lichtquellen verschiedener Wellenlängen vorgesehen sind. Ein derartiges System ist in der Fig. 31 gezeigt. In der Fig. 32 ist ein Beispiel der Projektion des Maskenmusters dargestellt. Das von der Leuchtdiode 1 ausgesendete und durch die Überzugsteile 310 und 311 der Maske getretene Licht erzeugt die Bilder 310′ und 311′. Das von der Leuchtdiode 2 ausgesendete und durch die Überzugsteile 315 und 316 der Maske getretene Licht erzeugt die Bilder 315′ und 316′. Mit Hilfe der längs der Achsen X′ und Y′ angeordneten, geradlinigen Sensoren 24 wird die Lage der Punkte x₁′ bis x₄′ bzw. y₁′ bis y₄′ bestimmt. Dann können die optischen Kennwerte wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen berechnet werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine geometrische Unterscheidung zwischen den Linien des Musters nicht erforderlich ist, so daß man eine größere Anzahl von Musterlinien verwenden kann, ohne daß unerwünschte Beugungseffekte auftreten.

In den in den Fig. 33 und 34 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die geraden Linien des Maskenmusters nicht so lang, daß sie einander schneiden. In diesem Fall kann man mit Hilfe der vier Sensoren S₁, S₂, S₃ und S₄ genügend Informationen erhalten.

Vorstehend wurde die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert, ohne darauf eingeschränkt zu sein, da diese Ausführungsbeispiele im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden können.

Claims

1. Vorrichtung zum Bestimmen von optischen Kennwerten eines optischen Systems, bestehend aus
einer Lichtquelle, die ein Strahlenbündel auf das optische System richtet,
einer Kollimatoreinrichtung zwischen der Lichtquelle und dem optischen System zur Bildung eines parallelen Licht- Strahlenbündels,
einer hinter dem optischen System angeordneten Maske mit einem Muster für den selektiven Durchtritt von Lichtstrahlen, die durch das optische System getreten sind,
einer Detektoreinrichtung, die längs der optischen Achse der Vorrichtung in einem vorherbestimmten Abstand von der Maske angeordnet ist und senkrecht zur optischen Achse eine Anzeigeebene für die Projektionen des Musters der Maske aufweist und
einem Rechner, der von der Detektoreinrichtung Informationen betreffend die Projektionen des Musters der Maske erhält und zur Bestimmung der optischen Kennwerte des optischen Systems verarbeitet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Muster der Maske (8) mindestens drei nicht parallele, gerade Linien (A, B, C, 25, 26, 27, 28) besitzt, die einander in mindestens drei mindestens gedachten Punkten (i, j, k) schneiden und daß die Detektoreinrichtung (24, 24′, S) wenigstens eine geradlinige Sensoranordnung (24) enthält, die sich in der Anzeigeebene in wenigstens zwei Stellungen befinden kann, oder wenigstens zwei geradlinige Sensoranordnungen (24, 24′, S 1, Se, Sm, Sn, Sp, SN) enthält, die in der Anzeigeebene im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Rechner (1000; Fig. 8, 52) eine erste Stufe zum Bestimmen der Gleichungen der Projektionen (A′, B′, C′) der geraden Linien aufgrund der von der Detektoreinrichtung (24, 24′, S) abgegebenen Informationen (X 1-X 3, Y 1- Y 3, X 1′-X 3′, Y 1′-Y 3′), eine zweite Stufe zum Bestimmen der Lage der Schnittpunkte i′, j′, k′) der Projektionen der geraden Linien aufgrund deren Gleichungen, eine dritte Stufe zum Bestimmen der Abstände (1 A′, 1 B′) zwischen den Schnittpunkten aufgrund deren Lage, eine vierte Stufe zum Bestimmen der Gradienten mA′, mB′) der Projektionen der geraden Linien aufgrund von deren Gleichungen und eine fünfte Stufe zum Bestimmen der optischen Kennwerte des optischen Systems LS, 7) aufgrund der Abstände und der Gradienten umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger geradliniger Sensor (24, S) um die optische Achse (Z, 12) drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger geradliniger Sensor (24), in der Anzeigeebene verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Maske (8, M) und der Detektor einrichtung (24) ein bilddrehendes Element (21 a) zum Drehen der Projektionen der geraden Linien (A, B, C, 25, 26, 27, 28) um die optische Achse (Z, 12) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Maske (8, M) und der Detektoreinrichtung (24) eine Bildverschiebungseinrichtung (301) zum Verschieben der Projektionen der geraden Linien (A, B, C, 25, 26, 27, 28) in der Anzeigeebene vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei geradlinige Sensoranordnungen (Fig. 21, 22, 25, 26; X′, Y′: Fig. 34; S 1, S 2, S 3, S 4) einander in der Anzeigeebene schneiden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei geradlinige Sensoranordnungen (Fig. 20; Y 1′, Y 2′: Fig. 33; S 1-S 4) in der Anzeigeebene parallel zueinander angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Maske (8) und der Detektoreinrichtung (24) ein Sttahlenteiler (11) angeordnet ist, der dazu dient, die von der Maske kommenden Lichtstrahlenbündel auf mindestens zwei Strahlengänge (12, 13) aufzuteilen, daß Mittel (15, 17, 19) zum Zuführen der Lichtstrahlenbündel längs der Strahlengänge zu der Detektoreinrichtung vorgesehen sind, daß in einem der Strahlengänge (12, 13) ein bilddrehendes Element (21) vorgesehen ist, das zum Drehen der Projektionen der geraden Linien (25, 26, 27, 28) um einen vorherbestimmten Winkel dient, so daß die geradlinige Sensoranordnung (24) zum Ermitteln der Projektionen längs mindestens zweier einander schneidender Achsen (Fig. 1, Fig. 2; X′, Y′) geeignet ist, und daß Relaislinsen (14, 16, 18, 20) zum optischen Überlagern eines Bildes der geradlinigen Sensoranordnung (24) in die Anzeigeebene vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Maske (8) und der Detektoreinrichtung (24) ein Strahlenteiler (11) angeordnet ist, der dazu dient, das Lichtstrahlenbündel auf mindestens zwei Strahlengänge (12, 13) aufzuteilen, daß Mittel (15, 19) zum Zuführen der Lichtstrahlenbündes längs der Strahlengänge (12, 13) zu der Detektoreinrichtung vorgesehen sind, daß in einem der Strahlengänge (12, 13) eine Bildverschiebungseinrichtung (400) vorgesehen ist, die zum Parallelverschieben der Projektionen der geraden Linien (25, 26, 27, 28) um einen vorherbestimmten Abstand (e) dient, so daß die garadlinige Sensoranordnung (24) die Projektionen längs mindestens zweier paralleler Achsen ermitteln kann, und daß Relaislinsen (14, 16, 18, 20) zum optischen Überlagern eines Bildes der geradlinigen Sensoranordnung (24) in die Anzeigeebene vorgesehen sind.

10. Vorrichtung zum Bestimmen von optischen Kennwerten eines optischen Systems, bestehend aus
einer Lichtquelle, die ein Strahlenbündel auf das optische System richtet,
einer Kollimatoreinrichtung zwischen der Lichtquelle und dem optischen System zur Bildung eines parallelen Licht- Strahlenbündels,
einer hinter dem optischen System angeordneten Maske mit einem Muster für den selektiven Durchtritt von Lichtstrahlen, die durch das optische System getreten sind,
einer Detektoreinrichtung, die längs der optischen Achse der Vorrichtung in einem vorherbestimmten Abstand von der Maske angeordnet ist und senkrecht zur optischen Achse eine Anzeigeebene für die Projektionen des Musters der Maske aufweist und
einem Rechner, der von der Detektoreinrichtung Informationen betreffend die Projektionen des Musters der Maske erhält und zur Bestimmung der optischen Kennwerte des optischen Systems verarbeitet,
dadurch gekennzeichnet, daß das Muster der Maske (M) mindestens drei nicht parallele, gerade Linien (A, B, C) besitzt, die einander in mindestens drei mindestens gedachten Punkten (i, j, k, i-, j-, k-) schneiden, und daß die Detektoranordnung eine zweidimensionale Sensoranordnung aufweist, wobei der Rechner (1000; Fig. 8, 52) eine erste Stufe zum Bestimmen der Gleichung der Projektionen (A′, B′, C′) der geraden Linien aufgrund der von der Detektoreinrichtung (24, 24′, S) abgegebenen Informationen (X 1-X 3, Y 1-Y 3, X 1′-X 3′, Y 1′-Y 3′), eine zweite Stufe zum Bestimmen der Lage der Schnittpunkte (i′, j′, k′) der Projektionen der geraden Linien aufgrund deren Gleichungen, eine dritte Stufe zum Bestimmen der Abstände (1 A′, 1 B′) zwischen den Schnittpunkten aufgrund deren Lage, eine vierte Stufe zum Bestimmen der Gradienten (mA′, mB′) der Projektionen der geraden Linien aufgrund von deren Gleichungen und eine fünfte Stufe zum Bestimmen der optischen Kennwerte des optischen Systems (LS, 7) aufgrund der Abstände und der Gradienten umfaßt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster der Maske (8, M) ein erstes Paar von parallelen Gruppen (27, 28) einer Mehrzahl gerader Linien (27-1, 27-2, 27-3) und ein zweites Paar paralleler Linien (25, 26) besitzt, welche die Gruppen (27, 28) des ersten Paares rechtwinklig schneiden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Gruppen (27, 28) im Bereich jeder Kreuzung unterbrochen ist, so daß die Mehrzahl gerader Linien (27-1, 27-2, 27-3) die parallelen Linien (25, 26) nicht überlappen.