DE4336867A1

DE4336867A1 - Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung

Info

Publication number: DE4336867A1
Application number: DE4336867A
Authority: DE
Inventors: Kenji Yamada
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1994-05-05
Also published as: US5416538A; JPH06137841A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Form einer Objektoberfläche, beispielsweise der Form einer Hornhautoberfläche eines Augapfels.

Eine konventionelle Meßvorrichtung zum Messen der Form einer Hornhautoberfläche eines Augapfels als Objektoberfläche ist normalerweise so ausgebildet, wie etwa in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 57-197404 beschrieben, daß Licht von einem optischen Projektionssystem einen Index (Zeiger) auf die Oberfläche der Hornhaut projiziert, durch eine Objektivlinse geführt wird, und durch einen optischen Teiler wie beispielsweise einen Strahlteiler in einen Beobachtungsweg und einen Meßweg aufgeteilt wird. Es gibt einige derartige Meßvorrichtungen, bei welchen das reflektierte Licht von der Hornhautoberfläche durch den optischen Teiler auf den Beobachtungsweg und den Meßweg aufgeteilt wird, und bei welchem ein photoelektrischer Wandler für die Messung auch zur Beobachtung verwendet wird, um den Augapfel als Objekt zu positionieren.

Ist allerdings eine Meßvorrichtung so wie voranstehend beschrieben aufgebaut, also so, daß das von der Hornhautoberfläche reflektierte Licht durch den optischen Teiler in den Beobachtungsweg und den Meßweg aufgeteilt wird, so nimmt die Vorrichtung große Abmessungen an, und hat einen komplizierten Aufbau. Weiterhin beschreibt die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 57-197404 einen anderen Aufbau, bei welchem ein Augapfel als Objekt über ein Okular beobachtet wird, und in eine vorbestimmte Position geführt wird, wobei die Anordnung jedoch im Betrieb kompliziert ist.

Bei der konventionellen Anordnung, bei welcher der optische Weg oder Lichtweg in zwei Wege aufgeteilt wird, und der für die Messung verwendete photoelektrische Wandler auch für die Beobachtung eingesetzt wird, treten weitere Schwierigkeiten auf. Bei einer derartigen Anordnung ist ein optisches Meßsystem auf dieselbe Weise aufgebaut wie ein optisches Beobachtungssystem. Wenn daher das Bild einer Hornhaut eines Augapfels auf dem photoelektrischen Wandler während der Beobachtung mit einer für die Messung geeigneten Verstärkung ausgebildet wird, so ist die Verstärkung für die Beobachtung zu hoch, was den Beobachtungsbereich auf nur einen Teil des Augapfels einschränkt. Daher ist die Positionierung des Augapfels äußerst schwierig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen der Form einer Objektoberfläche mit erhöhter Meßgenauigkeit zur Verfügung zu stellen, welche darüberhinaus geringe Abmessungen aufweist und einfach bedienbar ist.

Eine Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung richtet sich speziell auf eine Vorrichtung zum Messen der Form einer Hornhautoberfläche in einem Augapfel als Objektoberfläche. Die Vorrichtung ist mit einem optischen Beobachtungssystem zur Beobachtung des gesamten Augapfels versehen, um eine Meßposition für den Augapfel einzustellen, sowie mit einem optischen Meßsystem zur Messung der Form der Hornhautoberfläche.

Insbesondere weist die Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung ein optisches Projektionssystem zum Projizieren eines Index oder Zeigers auf ein Objekt auf, ein Meßübertragungssystem zur Messung der Form der Objektoberfläche, welches ein optisches System zum Führen eines reflektierten Bildes des Index der Objektoberfläche durch eine Objektivlinse und dessen erneute Abbildung mit einer vorbestimmten Verstärkung auf einem photoelektrischen Wandler darstellt, ein Beobachtungs-Übertragungssystem zur Beobachtung einer projizierten Position des Index, welches ein optisches System zum Führen des reflektierten Bildes des Index auf der Objektoberfläche durch die Objektivlinse und dessen erneute Abbildung mit einer vorbestimmten Verstärkung auf dem photoelektrischen Wandler darstellt, sowie eine Dreheinrichtung zum Haltern und Drehen des Meßübertragungs- Systems und des Beobachtungs-Übertragungssystems.

Bei der voranstehend geschilderten Anordnung besteht das optische Meßsystem aus der Objektivlinse und dem Meßübertragungssystem, wogegen das optische Beobachtungssystem aus der Objektivlinse und dem Beobachtungs-Übertragungs-System besteht. Hervorzuheben ist, daß die Objektivlinse gemeinsam für die beiden optischen Systeme in der Vorrichtung vorgesehen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält das optische Projektionssystem zwei Paare optischer Projektionseinheiten, die in zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Jede diese beiden Ebenen ist eine Oberfläche, welche die optische Achse der Objektivlinse einschließt. Auf jeder dieser beiden Ebenen ist jede der paarweise vorgesehenen optischen Projektionseinheiten auf beiden Seiten der optischen Achse der Objektivlinse angeordnet.

Bei den wie voranstehend geschildert ausgebildeten optischen Projektionseinheiten gibt es vier Indexstücke, die auf die Objektoberfläche projiziert werden. Die Form der Objektoberfläche wird durch Entfernungen zwischen den Indexstücken festgelegt, die dadurch gemessen werden können, daß eine Krümmung der Objektoberfläche aus einer Abweichung zwischen einer gemessenen Entfernung und einer Bezugsentfernung bestimmt wird.

Jede optische Projektionseinheit weist eine Lichtquelle zum Projizieren eines Indexstückes sowie eine Kollimatorlinse zum Sammeln von Lichtstrahlen von der Lichtquelle auf. Die optische Projektionseinheit kann mit einem Maskenmuster zur Änderung der Form des Index in eine willkürlich wählbare Form versehen sein. Unter Verwendung des Maskenmusters in der optischen Projektionseinheit kann das optische Projektionssystem aus einer optischen Projektionseinheit bestehen, da die Form der Objektoberfläche durch eine Verformung einer willkürlichen Form des Index bestimmt werden kann.

Die Dreheinrichtung haltert das Meßübertragungssystem und das Beobachtungs-Übertragungs-System und dreht sie um einen bestimmten Winkel. Um die Übertragungssysteme einfacher zu drehen, und um eine Miniaturisierung der Vorrichtung zu erreichen, besteht eine wirksame Anordnung darin, die Übertragungssysteme an einem einzigen Teil zu befestigen, und dieses Teil zwischen der Objektivlinse und dem photoelektrischen Wandler anzuordnen.

Die Dreheinrichtung dreht die Übertragungssysteme oder das Teil, an welchem die Übertragungssysteme befestigt sind, so daß entweder die optische Achse des Meßübertragungssystems oder die optische Achse des Beobachtungs-Übertragungssystems mit dem optischen Weg (Lichtweg) zwischen der Objektivlinse und dem photoelektrischen Wandler zusammenfällt. Bei der konventionellen Anordnung, bei welcher der optische Teiler den optischen Weg in zwei Wege aufteilt, nämlich für das optische Meßsystem und für das optische Beobachtungssystem, wird die Lichtmenge für den photoelektrischen Wandler verringert, was zu einer Vergrößerung der Meßfehler führt, wogegen bei der voranstehend geschilderten Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Meßsystem und das optische Beobachtungssystem denselben optischen Weg ohne Verwendung des optischen Teilers nutzen können, und dies ist wirksam zur Verwendung der Lichtmenge ohne Verschwendung.

Das voranstehend beschriebene Teil stellt ein Gehäuse dar, welches das Meßübertragungssystem und das Beobachtungs- Übertragungssystem umschließt, wobei die optische Achse des Meßübertragungssystems senkrecht zur optischen Achse des Beobachtungs-Übertragungs-Systems verläuft. Die Lagebeziehung zwischen dem Meßübertragungssystem und dem Beobachtungs- Übertragungs-System kann frei wählbar dadurch geändert werden, daß die Ausbreitungsrichtung des Lichts durch einen reflektierenden Spiegel, ein Prisma oder dergleichen geändert wird.

Das Meßübertragungs-System weist eine telezentrische Aperturblende und ein Negativlinsenbauteil auf, wogegen das Beobachtungs-Übertragungs-System ein Negativlinsenbauteil und ein Positivlinsenbauteil aufweist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß jedes Übertragungssystem nicht auf ein Übertragungssystem zur erneuten Abbildung eines reellen Bildes beschränkt ist, sondern auch als ein optisches System ausgebildet werden kann, welches ein virtuelles Bild empfängt, das durch die Objektivlinse ausgebildet wird, und ein größeres Bild ausbildet als das Bild, welches nur von der Objektivlinse erzeugt wird. Die Übertragungssysteme weisen eine negative Brechkraft auf, wodurch die Gesamtlänge des optischen Systems kürzer ausgebildet werden kann.

Weiterhin ist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem photoelektrischen Wandler versehen, beispielsweise einem Bildsensor, anstelle des Okulars, um so zu ermöglichen, daß ein Fernsehbildschirm oder dergleichen als Anzeigeeinrichtung verwendet werden kann. Da jedes der Übertragungssysteme das reflektierte Bild mit vorbestimmter Vergrößerung vergrößert (also ein größeres Objektbild betrachtet werden kann), wie voranstehend erläutert, ist es für einen Benutzer einfach, das Objekt zu beobachten, und die Meßposition auf der Objektoberfläche einzustellen.

In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß eine ausreichende Bedingung zur Messung der Form einer Objektoberfläche darin besteht, daß nur der Meßbereich, auf welchem sich die Indexstücke befinden, auf den Bildsensor projiziert wird, was in der Hinsicht wirksam ist, daß die Bildsensoroberfläche genutzt und die Meßgenauigkeit verbessert wird. Andererseits ist zur Beobachtung des Objekts zur Einstellung der Meßposition die gewünschte Positionierung dann einfach, wenn das gesamte Objekt einschließlich des Meßbereiches auf dem Fernsehbildschirm oder dergleichen angezeigt wird, der als Monitor verwendet wird. Daher ist es vorzuziehen, eine Projektionsverstärkung bei der Beobachtung unterschiedlich von der bei der Vermessung verwendeten Verstärkung zu wählen. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt die Abbildungsvergrößerung des Meßübertragungs-Systems auf dem Bildsensor das 1,5- oder Mehrfache der des Beobachtungs übertragungs-Systems.

Wenn zuviel Zeit bei der Umschaltung von dem Beobachtungs- Übertragungs-System auf das Meßübertragungs-System nach der Feinausrichtung bei der Beobachtung verstreicht, könnte sich bei der Messung eine Lageverschiebung ergeben haben, was dazu führt, daß der ursprüngliche Zweck der Verbesserung der Meßgenauigkeit nicht erreicht wird. Daher verkürzt die vorliegende Erfindung die Umschaltzeit dadurch, daß direkt oder indirekt das Teil gedreht wird, an welchem das Meßübertragungs-System und Beobachtungs-Übertragungs-System befestigt sind, und zwar um einen vorbestimmten Winkel durch die Dreheinrichtung.

Die Dreheinrichtung kann als Schrittmotor ausgebildet sein, welcher eine exakte Steuerung des Drehwinkel ermöglicht. Insbesondere kann die Bezugsposition für das Teil, welches das Meßübertragungs-System und das Beobachtungsübertragungs- System umschließt, durch einen Photounterbrecher (Lichtunterbrecher) eingestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Anordnung optischer Projektionseinheiten, die in der Position der Objektivlinse 4 in Richtung zum Objekt 3 in Fig. 1 betrachtet werden;

Fig. 3 ein erstes Beispiel für die Anordnung eines Meßübertragungs-Systems und eines Beobachtungs- Übertragungs-Systems mit einem Teil, an welchem die Übertragungssysteme befestigt sind;

Fig. 4 ein zweites Beispiel für die Anordnung eines Meßübertragungs-Systems und eines Beobachtungs- Übertragungs-Systems mit einem Teil, an welchem die Übertragungssysteme befestigt sind;

Fig. 5 einen horizontalen Querschnitt des in Fig. 3 gezeigten Teils;

Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt durch eine Dreheinrichtung;

Fig. 7 den Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 ein Beispiel eines Fernsehbildschirms (Monitor) bei der zweiten Ausführungsform (von Fig. 7).

Bei den nachstehenden Ausführungsformen gemäß Fig. 1-8 ist das Objekt auf eine Hornhaut in einem Augapfel begrenzt, um Beispiele zum Messen der Form der Hornhautoberfläche zu erläutern.

Fig. 1 zeigt zeichnerisch den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der der ersten Ausführungsform ist ein optisches Projektionssystem zum Projizieren eines Index auf die Hornhaut 3 vorgesehen, ein Meßübertragungssystem (welches aus einer telezentrischen Aperturblende 5 und einer Negativlinse 7 besteht), zur Messung der Form der Oberfläche der Hornhaut 3, welches ein optisches System zum Führen eines reflektierten Bildes des Index auf der Hornhaut 3 durch eine Objektivlinse 4 und dessen erneute Abbildung mit vorbestimmter Verstärkung auf einem Bildsensor 6 (photoelektrischen Wandler) darstellt, ein Beobachtungs-Übertragungs-System (welches aus einer Negativlinse 8 und einer Positivlinse 9 besteht), zur Beobachtung der projizierten Position des Index, welches ein optisches System zum Führen des reflektierten Bildes des Index auf der Hornhaut 3 durch die Objektivlinse 4 und dessen erneute Abbildung mit vorbestimmter Verstärkung auf den Bildsensor 6 darstellt, der gemeinsam mit dem Meßübertragungs-System verwendet wird, sowie eine Dreheinrichtung zum Drehen des Meßübertragungs-Systems und des Beoabachtungs-Übertragungs-Systems um einen vorbestimmten Winkel, während diese Systeme gehaltert werden.

Zwar zeigt Fig. 1 nicht die Dreheinrichtung, jedoch kann diese beispielsweise als Schrittmotor ausgebildet sein. Zur Erleichterung der Drehung, und um eine Verkleinerung der Vorrichtung zu realisieren, was ein Ziel der Erfindung darstellt, besteht eine wirksame Anordnung darin, daß das Meßübertragungs-System und das Beobachtungs-Übertragungs- System an einem einzigen Teil A befestigt sind. Der Aufbau dieses Teils A wird nachstehend noch im einzelnen erläutert.

Das optische Projektionssystem besteht aus vier optischen Projektionseinheiten, von denen jede eine Lichtquelle 1 zum Projizieren eines Indexstückes aufweist, wie in Fig. 1 gezeigt, sowie eine Kollimatorlinse 2 zum Sammeln von Strahlen von der Lichtquelle 1. Jede optische Projektionseinheit kann ein Maskenmuster 18 aufweisen, um die Form jedes Indexstückes in eine gewünschte Form umzuwandeln. Unter Verwendung des Maskenmusters 18 in der optischen Projektionseinheit besteht das optische Projektionssystem aus einer optischen Projektionseinheit, da die Form der Oberfläche der Hornhaut 3 durch eine Verformung einer gewünschten Form des Index ermittelt werden kann.

Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht das optische Projektionssystem aus zwei Paaren optischer Projektionseinheiten, die jeweils auf zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Jede Ebene ist eine Oberfläche, welche die optische Achse der Objektivlinse 4 einschließt. Auf jeder dieser beiden Ebenen ist jede der optischen Projektionseinheiten des Paares (Lichtquelle 1 und Kollimatorlinse 2) auf der einen beziehungsweise anderen Seite der Objektivachse der Objektivlinse 4 angeordnet.

Unter Verwendung des wie voranstehend geschilderten aufgebauten optischen Projektionssystems werden vier Indexstücke auf die Oberfläche der Hornhaut 3 projiziert. Fig. 2 erläutert diesen Zustand im einzelnen, gesehen in der Position der Objektivlinse 4 in Richtung auf die Hornhaut 3 als Objekt.

Daher sind eine erste optische Projektionseinheit (erste Lichtquelle 1a und erste Kollimatorlinse 2a) und eine vierte optische Projektionseinheit (vierte Lichtquelle 1d und vierte Kollimatorlinse 2d) auf derselben Ebene angeordnet. Weiterhin sind eine zweite optische Projektionseinheit (zweite Lichtquelle 1b und zweite Kollimatorlinse 2b) und eine dritte optische Projektionseinheit (dritte Lichtquelle 1c und dritte Kollimatorlinse 2c) auf derselben Ebene, also einer anderen Ebene angeordnet. Hierdurch werden die vier Indexstücke 3a bis 3d auf die Oberfläche der Hornhaut 3 projiziert, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Obwohl in Fig. 2 keine Objektivlinse 4 gezeigt ist, sollte aus der voranstehenden Schilderung deutlich geworden sein, daß sich die Objektivlinse 4 im Zentrum der Zeichnung befindet.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 oder Fig. 4 der Aufbau des Teils A beschrieben, an welchem das Meßübertragungssystem und das Beobachtungs-Übertragungssystem befestigt sind.

Die Dreheinrichtung dreht das Teil A auf solche Weise, daß die optische Achse des Meßübertragungssystems mit dem optischen Weg zwischen der Objektivlinse 4 und dem Bildsensor 6 zusammenfällt, oder so, daß die optische Achse des Beobachtungs-Übertragungs-Systems mit dem optischen Weg zwischen der Objektivlinse 4 und dem Bereichsbildsensor 6 zusammenfällt.

Daher ist das Meßübertragungssystem so angeordnet, daß bei einer Drehung des Teils A die telezentrische Aperturblende 5 auf der Seite der Objektivlinse 4 liegt, und die Negativlinse 7 auf der Seite des Bildsensors 6. Entsprechend ist das Beobachtungs-Übertragungssystem so ausgebildet, daß bei einer Drehung des Teils A die Negativlinse 8 auf der Seite der Objektivlinse 4 liegt, und die Positivlinse 9 auf der Seite des Bildsensors 6. Das Meßübertragungssystem und das Beobachtungs-Übertragungssystem weisen dieselbe Brennweite auf, so daß der fokussierte Zustand beim Umschalten zwischen den Übertragungssystemen aufrecht erhalten bleibt.

Fig. 3 zeigt zeichnerisch ein erstes Beispiel für die Anordnung des Teils A, wobei die optischen Achsen der übertragungssysteme senkrecht zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist Fig. 4 eine zeichnerische Darstellung eines zweiten Beispiels für die Anordnung des Teils A, wobei ein Reflexionsspiegel 10 so eingestellt ist, daß er die Ausbreitungsrichtung reflektierten Lichtes in den Übertragungssystemen ändert.

Darüberhinaus stellt Fig. 5 einen Horizontalquerschnitt dar, um einen bestimmten Aufbau des Teils A zu erläutern, bei welchem die Übertragungssysteme in einem Gehäuse 11 befestigt sind, wodurch sich das erste Beispiel für die Anordnung und Ausbildung des Teils A ergibt. Bei dem ersten Beispiel für das Teil A ist der Linsendurchmesser des Beobachtungs- Übertragungssystems (Negativlinse 8 und Positivlinse 9) größer, da für die Beobachtung ein breites Gesichtsfeld vorzuziehen ist, wogegen der Linsendurchmesser des Meßübertragungssystems (Negativlinse 7) kleiner ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Abbildungsverstärkung des Meßübertragungssystems auf den Bildsensor 6 1,5mal größer als die Verstärkung des Beobachtungs-Übertragungssystems.

Fig. 6 ist ein Vertikalquerschnitt zur Darstellung des Aufbaus der Dreheinrichtung. Bei dieser Ausführungsform wird als Dreheinrichtung ein Schrittmotor 13 verwendet, der eine exakte Steuerung des Drehwinkels ermöglicht. Das Teil A ist direkt mit dem Schrittmotor 13 über eine Verbindungsstange 12 verbunden, wodurch das Teil A gehaltert und um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird.

Nachstehend wird der Umschaltvorgang von der Beobachtung zur Messung bei der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Zuerst wird bei der Beobachtung der gesamte Augapfel durch eine nicht dargestellte Lichtquelle (eine andere Lichtquelle als die Lichtquelle 1) beleuchtet. Strahlen (ein reflektiertes Bild), die von der Oberfläche der Hornhaut 3 reflektiert werden, werden durch die Objektivlinse 4 und das Beobachtungs-Übertragungssystem (welches an dem Teil A befestigt ist) geführt, wobei die Negativlinse 8 auf der Seite der Objektivlinse 4 liegt, und die Positivlinse 9 auf der Seite des Bildsensors 6, so daß eine erneute Abbildung auf dem Bildsensor 6 auftritt. Dann wird die Meßposition eingestellt, während die gesamte Hornhaut 3 auf dem Fernsehbildschirm oder dergleichen beobachtet wird.

Bei der Messung dreht der Schrittmotor 13 die Verbindungsstange 12, welche das Teil A haltert, um 90 Grad, um hierdurch von dem Beobachtungs-Übertragungssystem auf das Meßübertragungssystem umzuschalten.

Da die Abbildungsverstärkung für die Messung auf dem Bildsensor 6 1,5mal größer ist als bei der Beobachtung, kann die Form der Oberfläche der Hornhaut 3 genauer und leicht gemessen werden, unter Verwendung von Daten eines größeren reflektierten Bildes (des zentralen Abschnitts der Hornhaut 3).

Nach der Messung dreht der Schrittmotor 13 die Verbindungsstange 12, welche das Teil A haltert, erneut um 90 Grad oder um 270 Grad, um hierdurch von dem Meßübertragungssystem, welches an dem Teil A befestigt ist, auf das Beobachtungs-Übertragungssystem umzuschalten, also in die Bezugsposition, die durch einen Photounterbrecher (Lichtunterbrecher) voreingestellt ist.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche ein Anwendungsbeispiel zeugt, bei welchem die voranstehend beschriebene erste Ausführungsform (Fig. 1) mit einem Gerät kombiniert ist, welches eine weitere Funktion aufweist, beispielsweise mit einem Gerät zur Messung der Brechkraft eines Auges.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, kann die zweite Ausführungsform sowohl die Augenbrechkraft eines Auges als auch die Form der Oberfläche einer Hornhaut 3 messen, was insgesamt in bezug auf den Installationsraum und die Handhabbarkeit äußerst wirksam ist. In Fig. 7 stellt ein durch die gestrichelte Linie umschlossenes optisches System ein Befestigungssystem 14 für die Hornhaut 3 als Objekt bei der vorliegenden Ausführungsform dar. Das Befestigungssystem 14 wird zur Befestigung oder Fixierung der Hornhaut 3 bei der Messung der Form der Oberfläche der Hornhaut 3 verwendet. Bei der Messung der Brechkraft des Auges wird das Fixierungssystem 14 sowohl zur Fixierung des Augapfels als auch zur Bestimmung der Brechkraft in einem Gerät 15 zur Messung der Brechkraft eines Auges verwendet. Bei der Positionierung des Augapfels wird Meßlicht in dem Gerät 15 geführt, um die Augapfeloberfläche zu beleuchten. Unter Verwendung des reflektierten Lichtes von der Augapfeloberfläche läßt sich die Positionierung des Augapfels einfach durchführen.

Fig. 8 zeigt einen Bildschirm eines Anzeigegerätes bei der zweiten Ausführungsform (die in Fig. 7 gezeigt ist). In Fig. 8 bezeichnet eine Bezugsziffer 16 reflektiertes Licht von der Augapfeloberfläche, die mit dem Meßlicht aus dem Gerät 15 beleuchtet wird, um die Brechkraft des Auges zu messen, und eine Bezugsziffer 17 bezeichnet eine Zielmarkierung für die Positionierung. Da das Meßlicht in dem Gerät 15 Licht zur Beleuchtung des Augenhintergrundes darstellt, weist das reflektierte Licht in dem Gerät 15 nicht immer den selben Brennpunkt auf wie das reflektierte Licht zur Messung der Form der Oberfläche der Hornhaut 3. Daher ist es vorzuziehen, das Beobachtungs-Übertragungssystem und das Meßübertragungssystem vorher einzustellen, unter Berücksichtigung des Brennpunktunterschiedes.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine einfachere Beobachtung eines Objektes, verglichen mit der konventionellen Vorrichtung. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung eine Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung zur Verfügung stellen, welche eine augenblickliche Vergrößerungsumschaltung zwischen der Beobachtungsvergrößerung und der Meßvergrößerung durchführen kann, und welche geringe Abmessungen und eine hervorragende Handhabbarkeit aufweist, was die Messung der Form der Objektoberfläche mit hoher Meßgenauigkeit ermöglicht.

Claims

1. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung, gekennzeichnet durch:
ein optisches Projektionssystem zum Projizieren eines Index auf ein Objekt;
ein Meßübertragungssystem zur Messung einer Form einer Oberfläche des Objektes, wobei das Übertragungssystem ein optisches System zum Führen eines reflektierten Bildes des Index auf der Oberfläche des Objektes über eine Objektivlinse darstellt, um den Index erneut mit einer vorbestimmten Verstärkung auf einem photoelektrischen Wandler abzubilden;
ein Beobachtungs-Übertragungssystem zur Beobachtung einer projizierten Position des Index, welches ein optisches System zum Führen des reflektierten Bildes des Index auf der Oberfläche des Objektes durch die Objektivlinse darstellt, um den Index erneut mit einer vorbestimmten Verstärkung auf dem photoelektrischen Wandler abzubilden; und
eine Dreheinrichtung zum Drehen des Meßübertragungssystems und des Beobachtungsübertragungssystems, unter gleichzeitiger Halterung beider Übertragungssysteme.

2. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Projektionssystem aus zwei Paaren optischer Projektionseinheiten besteht, von denen jede in einer unterschiedlichen Ebene angeordnet ist, welche die optische Achse der Objektivlinse einschließt, wobei jede optische Projektionseinheit des Paares auf einer unterschiedlichen Seite bezüglich der optischen Achse der Objektivlinse auf der eine beziehungsweise anderen Ebene angeordnet ist.

3. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Projektionseinheit eine Lichtquelle zum Projizieren eines Stückes des Index sowie eine Kollimatorlinse zum Sammeln von Strahlen von der Lichtquelle aufweist.

4. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Projektionssystem ein Maskenmuster zur Bereitstellung eines Index mit vorbestimmter Form aufweist.

5. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Projektionssystem aus einer optischen Projektionseinheit besteht, bei welcher eine Lichtquelle zum Projizieren eines Index vorgesehen ist, eine Kollimatorlinse zum Sammeln von Strahlen von der Lichtquelle, sowie ein Maskenmuster zur Bereitstellung des Index mit einer vorbestimmten Form.

6. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung das Meßübertragungssystem und das Beobachtungsübertragungssystem dreht, so daß entweder die optische Achse des Meßübertragungssystems oder die optische Achse des Beobachtungsübertragungssystems mit einem optischen Weg zwischen der Objektivlinse und dem photoelektrischen Wandler zusammenfällt.

7. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung einen Schrittmotor zum direkten oder indirekten Drehen des Meßübertragungssystems und des Beobachtungsübertragungssystems aufweist.

8. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßübertragungssystem und das Beobachtungs- Übertragungs-System an einem Teil befestigt sind, welches zwischen der Objektivlinse und dem photoelektrischen Wandler angeordnet ist.

9. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil das Meßübertragungssystem und das Beobachtungs- Übertragungssystem haltert, so daß die optische Achse des Meßübertragungs-Systems senkrecht zur optischen Achse des Beobachtungs-Übertragungs-Systems angeordnet ist.

10. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßübertragungs-System eine telezentrische Aperturblende und ein Negativlinsen-Bauteil aufweist.

11. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobachtungs-Übertragungssystem ein Negativlinsen- Bauteil und ein Positivlinsen-Bauteil aufweist.

12. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil mit einem Reflexionsspiegel versehen ist, um eine Ausbreitungsrichtung reflektierten Lichtes in dem Meßübertragungs-System sowie eine Ausbreitungsrichtung reflektierten Lichtes in dem Beobachtungs-Übertragungs- System zu ändern.

13. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßübertragungs-System eine telezentrische Aperturblende und ein Negativlinsenbauteil aufweist.

14. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobachtungs-Übertragungssystem ein Negativlinsen- Bauteil und ein Positivlinsen-Bauteil aufweist.

15. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung das Teil dreht, an welchem das Meßübertragungs-System und das Beobachtungs- Übertragungs-System befestigt sind, so daß entweder die optische Achse des Meßübertragungs-Systems oder die optische Achse des Beobachtungs-Übertragungs-Systems mit einem optischen Weg zwischen der Objektivlinse und dem photoelektrischen Wandler zusammenfällt.

16. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung einen Schrittmotor zum direkten oder indirekten Drehen des Teils aufweist, an welchem das Meßübertragungssystem und das Beobachtungs- Übertragungssysstem befestigt sind.

17. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Abbildungsverstärkung des Meßübertragungs-Systems auf den photoelektrischen Wandler um das 1,5- oder Mehrfache größer als eine Abbildungsverstärkung des Beobachtungsübertragungs-Systems auf den photoelektrischen Wandler ist.

18. Objektoberflächen-Formmeßvorrichtung, gekennzeichnet durch:
ein optisches Projektionssystem zum Projizieren eines Index auf eine Oberfläche einer Hornhaut in einem Augapfel;
ein Meßübertragungs-System zur Messung einer Form der Oberfläche der Hornhaut, wobei das System ein optisches System zum Führen eines reflektierten Bildes des Index auf der Oberfläche der Hornhaut über eine Objektivlinse darstellt, um den Index erneut mit einer vorbestimmten Verstärkung auf einen photoelektrischen Wandler abzubilden;
ein Beobachtungs-Übertragungssystem zur Beobachtung einer projizierten Projektion des Index, wobei dieses System ein optisches System zum Führen des reflektierten Bildes des Index auf der Oberfläche der Hornhaut durch die Objektivlinse darstellt, um den Index mit einer vorbestimmten Verstärkung auf dem photoelektrischen Wandler erneut abzubilden; und
eine Dreheinrichtung zum Drehen des Meßübertragungssystems und des Beobachtungs- Übertragungs-Systems unter gleichzeitiger Halterung dieser Übertragungssysteme.