DE69509039T2 - Verbesserung an einem in bezug auf ein gerat zum messen der krummung einer oberflache - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Krümmung einer Fläche.
• Sie betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Vorrichtung, um beispielsweise bei einer Herstellungsstraße einen einfachen jedoch genauen Hinweis darauf zu geben, ob die Flächenkrümmung eines gerade hergestellten Produkts innerhalb einer Krümmungsspezifikation liegt, und um zusammen damit einen Hinweis darauf zu geben, ob eine Abweichung von einer erforderlichen Krümmungsspezifikation vorliegt.
• Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft insbesondere ein Maß für die Krümmungsradien von Brillenlinsen, damit genaue Linsen hergestellt werden können. Mit der Anforderung, den Krümmungsradius von Brillenlinsen mit einer höheren Genauigkeit als sie gegenwärtig möglich ist, zu messen, besteht auch ein Bedarf an einem Instrument, um die Krümmungsradien über Zonen einer Linse hinweg, die Brechkraft einer Linse und auch die Brechkraft eines Prismas genau zu messen. Weiterhin ist ein Bedarf an der Messung von Linsen bei einer Fertigungsstraße aufgetreten, um vor dem Verpacken eine Identifikation vorzunehmen, so daß die richtige Linsenbrechkraft auf die Verpackung gedruckt werden kann.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Problem, bei dem die Krümmungsradien von Kontaktlinsen gemessen werden müssen, um genaue Linsen herstellen zu können. Mit der Anforderung, den Krümmungsradius der Kontaktlinse mit einer höheren Genauigkeit als sie gegenwärtig möglich ist, zu messen, besteht der Bedarf an einem Instrument, um die Krümmungsradien objektiv und genau über die Zonen der Linse hinweg zu messen.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die oben erwähnten An forderungen erfüllt, wodurch die schnelle und genaue Messung von Linsen erleichtert wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen der Krümmung einer Fläche vorgesehen, welche enthält: mindestens eine Quelle elektromagnetischer Strahlung, eine Detektoreinrichtung für elektromagnetische Strahlung, eine zwischen der Detektoreinrichtung und der Fläche positionierte Strahlteilereinrichtung, über die die Strahlung von der Quelle auf die Fläche gerichtet wird, eine Linseneinrichtung, die so positioniert und angeordnet ist, daß sie von der Fläche reflektierte Strahlung auf die Detektoreinrichtung reflektiert, wobei die Linseneinrichtung einen Winkelversatz in einen realen Versatz auf der Detektoreinrichtung umwandelt, und eine Einrichtung zum Berechnen der Messung von durch die Detektoreinrichtung erfaßten Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiter eine am Fokus der Linseneinrichtung positionierte Ablenkeinrichtung zum Ablenken eines Strahls der von der Quelle herrührenden Strahlung über die Fläche enthält, um mehrere Strahlen bereitzustellen, die von der Fläche über die Linseneinrichtung auf die Detektoreinrichtung reflektiert werden, und daß die Detektoreinrichtung einen zweidimensionalen Detektor enthält.
• Die Ablenkeinrichtung kann in Form eines ablenkenden Spiegelprismas ausgeführt sein.
• Die Ablenkeinrichtung kann in Form einer Licht-Verschlußeinrichtung ausgeführt sein, die in Kombination mit einer weiteren Linseneinrichtung verwendet wird.
• Die Licht-Verschlußeinrichtung enthält eine adressierbare Anordnung von Lichtschaltern.
• Die Vorrichtung kann verwendet werden, um ein Schneidwerkzeug zu steuern, oder sie kann bei einem Sortiervorgang verwendet werden.
• Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun ausschließlich als Beispiel mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben, wobei
• Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Ja-Nein-Linsenmeßvorrichtung ist;
• Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Mehrstrahl- Detektorsystems zur Verwendung beim System aus Fig. 1 ist;
• Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm ist, in dem die Parameter eines Zweistrahlsystems dargestellt sind;
• Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm eines Linsenprüfsystems ist, bei dem mehrere Strahlen verwendet werden;
• Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm ist, in dem eine Ablenkeinrichtung zur Verwendung beim in Fig. 4 dargestellten System in näheren Einzelheiten dargestellt ist;
• Fig. 6 ein in gewissem Maße schematisches Blockdiagramm ist, in dem ein Herstellungsstraßen-Steuersystem unter Verwendung einer AMROCTM-Linsensortiereinrichtung bzw. -Linsenprüfeinrichtung dargestellt ist;
• Fig. 7 ein schematisches Blockdiagramm ist, in dem ein alternatives Linsenmeßsystem dargestellt ist, und
• Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Messen der Oberfläche von Kontaktlinsen ist.
• Für Hintergrundinformationen, die zu Linsenmeßsystemen gehören, auf welche sich die vorliegende Beschreibung bezieht, sei auf EP-A-0 561 178 (entsprechend der britischen Patentanmeldung 9213626.6) verwiesen, die ein AMROCTM-Linsenmeßsystem betrifft.
• Wie in Fig. 1 dargestellt ist, beinhaltet die Vorrichtung eine Laserquelle 1, die so angeordnet werden kann, daß sie Licht in einem sichtbaren oder nicht sichtbaren Spektrum emittiert, die jedoch, falls sie Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert, einem Bediener einen Hinweis darauf gibt, wo auf einer Linse 2 Messungen ausgeführt werden. Der Laser 1 emittiert einen kollimierten Strahl 1a, der durch ein Prisma 3 in zwei Strahlen 1b und 1c geteilt wird. Die Strahlen 1b und 1c werden durch einen Strahlteiler 5 auf eine Fläche 4 der Linse 2 gelenkt. Es ist bei einem Verfahren zum Bestimmen des Krümmungsradius zunächst erforderlich, den Ort einer Normalen 2a zur Fläche 4 zu bestimmen, und Verfahren und eine Vorrichtung für diese Bestimmung sind in EP-A-0 561 178 vollständig beschrieben. Nachdem der Ort der Normalen unter Verwendung des Strahls 1b entdeckt wurde, wird die Normale als ein Bezug für nachfolgende Berechnungen des Krümmungsradius der Fläche 4 verwendet. Der Strahl 1c, der von einer Position reflektiert wird, die sich in einem bekannten Abstand vom Strahl 1b befindet, wird durch eine Umformungslinse 7 auf einen Detektor 6 fokussiert. Die Umformungslinse 7 wandelt einen Winkelversatz in einen realen Versatz am Detektor 6 um. Die Position des von der Fläche 4 reflektierten Strahls wird in einem Speicher 8 aufgezeichnet, unmittelbar nachdem die Position der Normalen 2a bestimmt worden ist, und diese Information wird dann verwendet, um den Krümmungsradius zu berechnen, wie in EP-A-0 561 178, die oben erwähnt wurde, erklärt ist. Der Speicher 8 wird über einen Analog-Digital-Umsetzer 9 vom Detektor 6 gespeist. Der Analog- Digital-Umsetzer 9 empfängt ein vom Detektor 6a und vom Strahlteiler 5a abgeleitetes Kennzeichensignal. Das Kennzeichensignal gibt an, daß vom Detektor 6 ein gültiger Meßwert entnommen werden kann, wenn der zur Fläche 4 senkrechte Strahl vorhanden ist. Der berechnete Wert des Krümmungsradius wird in einem Vergleicher 10 mit vorprogrammierten Daten verglichen, welche in Abhängigkeit von Entwurfsparametern hergeleitet wurden, die eine ideale Linse und annehmbare Ja-Nein-Grenzwerte bestimmen. Die Entwurfsparameter können bequem in dem Speicher 8 oder in einem Prozessor 11, der dazu dient, den Meßvorgang und die Vergleichsergebnisse zu überwachen, vorhanden sein. Die Entwurfsparameter können in Übereinstimmung mit der erforderlichen Anwendung geändert werden und über eine Programmiereinrichtung 12, die über eine Anschlußeinheit 13 (schematisch dargestellt) mit dem Prozessor 11 gekoppelt werden kann, in den Prozessor 11 einprogrammiert werden. Die Prozessorsteuerung kann über eine Tastatur 14 ausgeführt werden, und die Meßergebnisse können in einer zweckmäßigen Form auf einem Anzeigeschirm 15 dargestellt werden.
• Es wird verständlich sein, daß die Vorrichtung, nachdem sie durch Daten von der Programmiereinrichtung 12 programmiert wurde, unabhängig von der Programmiereinheit 12 arbeiten kann, bis neue Ja-Nein-Entwurfsparameter, welche neue Grenzwerte für den Krümmungsradius festlegen, erforderlich geworden sind und programmiert wurden.
• Bei einem alternativen Meßverfahren braucht die Normale nicht gefunden zu werden, und dieses alternative Verfahren arbeitet mit ähnlichen Prinzipien wie ein Sphärometer, es ist jedoch berührungslos und möglicherweise genauer. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, werden bei diesem alternativen Verfahren zwei oder mehrere parallele Strahlen 16, 17 und 18 unter Verwendung einer Laserquelle 19 erzeugt, die auf einen Strahlteiler 20 mit drei Elementen 21, 22 und 23, die die Strahlen 16, 17 bzw. 18 erzeugen, gerichtet wird. Die Strahlen 16, 17 und 18 sind zueinander parallel und befinden sich in einem bekannten vorgegebenen Abstand voneinander. Reflexionen dieser Strahlen von einer Fläche 24 der untersuchten Linse werden durch ein Detektor 25 empfangen. Daten, die zu den durch den Detektor 25 bestimmten Positionen des reflektierten Strahls gehören, werden in einem nicht dargestellten Speicher gespeichert und verwendet, um den Krümmungsradius der untersuchten Fläche 24 zu berechnen.
• Es kann, wie durch die folgende Gleichung angegeben ist, gezeigt werden, daß eine einfache Beziehung zwischen den beiden gemessenen Winkeln φ und θ, einem Abstand x zwischen den Strahlen und einem erforderlichen Krümmungsradius erhalten wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
• Es ist natürlich erforderlich, zwischen Rückreflexionen von verschiedenen einfallenden Strahlen zu unterscheiden, und ein Weg, dies zu erreichen, besteht darin, jeden Strahl einzeln zu aktivieren, so daß die Rückreflexion oder Rückreflexionen von der hinteren Fläche eindeutig zu identifizieren sind. Dies könnte beispielsweise dadurch erreicht werden, daß für jede Strahlposition ein eigener Laser vorgesehen wäre und daß sie die Reihe nach eingeschaltet werden. Ein anderer Weg, dies zu erreichen, würde darin bestehen, polarisiertes Licht und eigene Detektoren für jede Polarisation zu verwenden. Durch dieses zuletzt genannte Verfahren wird die Anforderung beseitigt, die Normale zu bestimmen, bevor die Messung vorgenommen wird. Es sei jedoch bemerkt, daß dieses Verfahren für Strahlen, die sich in einem großen Abstand befinden, nur für Kugelflächen genau ist. Falls die Strahlen jedoch dicht beieinander liegen, funktioniert das Verfahren für jegliche glatten Oberflächenprofile.
• Es ist bei Verwendung einer Reihe von Strahlen, die diskrete Laser oder ein einzelner Laser zuzüglich eines Strahlteilers sein können, möglich, den örtlichen Krümmungsradius zu bestimmen, und es ist bei Verwendung von Paaren von Strahlen, die sich in unterschiedlichen Abständen zueinander befinden, möglich, den allgemeinen Krümmungsradius zu bestimmen, und die Anordnung aus Fig. 2 zeigt die Vorrichtung, die an diesen Zweck angepaßt werden konnte.
• Es ist bei Verwendung von Strahlpaaren möglich, als "Zusatzbereiche" bekannte bifokale Bereiche mit zusätzlicher Brechkraft von der Hauptfläche zu isolieren und ihren Krümmungsradius zu bestimmen. Es ist bei Verwendung der Reflexionen von den hinteren Flächen möglich, die Brechkraft der Linse zu bestimmen. Eine Einheit mit mehreren Strahlen kann in einer Fertigungsstraße zum Identifizieren eines bestimmten Linsentyps verwendet werden. Die Brechkraft von Linsen kann anhand der gemessenen Krümmungsradien durch Nachschlagetabellen bestimmt werden. Diese Information kann zum Drucken von Aufklebern für Umschläge, in die Linsen eingepackt werden und/oder zur fortlaufenden Überprüfung von Herstellungsstraßen, um zu bestimmen, wann Linsenformen ihre Spezifikationen verlassen, verwendet werden.
• Die "Zusatzbereiche" einer bifokalen Linse können durch Ausführen von Messungen über eine ganze Linse hinweg und beispielsweise unter Verwendung einer Vielzahl von Strahlen von mehreren Laserquellen und der Rückkehrwinkel von Strahlenpaaren zum Bestimmen des Krümmungsradius gemessen werden. Es ist unter Verwendung von Paaren möglich, die Radien der Hauptfläche und der "Zusatzbereiche" zu isolieren. Das oben angegebene Verfahren funktioniert gut bei halbfertigen und bei auf Lager gehaltenen Linsen.
• Ein alternatives Verfahren zur Verwendung mehrerer Strahlen ist in Fig. 4 dargestellt, wo die Fig. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Zahlen bezeichnet sind. Bei dieser alternativen Anordnung wird ein Strahl von der Quelle 1 durch eine am Brennpunkt der Umformungslinse 7 positionierte ablenkende Spiegelprismaanordnung 26 über die Fläche 4 gelenkt. Alternativ kann eine Licht-Verschlußeinrichtung 27 in Kombination mit einer Linse 28 verwendet werden, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Dadurch können fortlaufende oder veränderliche Probenintervalle zum Bereitstellen eines Profils auf der Oberfläche bereitgestellt werden.
• Es können in Echtzeit Messungen vorgenommen werden, so daß eine Ausgabe von einer Meßeinheit zum Steuern eines Schneidwerkzeugs verwendet wird, wenn eine Oberfläche bearbeitet wird. Hierdurch wird demgemäß ein automatisches System bereitgestellt, das die Bearbeitung nach Bedarf abändert oder das eine Maschine anhält, wenn ein erforderlicher Krümmungsradius oder ein erforderliches Profil erreicht worden ist. Es könnte eine Vorrichtung hergestellt werden, die tragbar ist oder die vorübergehend an einer Drehbank oder einem Lager befestigt wird, so daß sie sich in der Nähe der zu prüfenden Fläche befindet.
• Im folgenden ist die Gleichung zum Bestimmen des Krümmungsradius r zweier sich in einem bestimmten Abstand x befindender paralleler Strahlen, wie in Fig. 3 dargestellt ist, angegeben.
• r = x/(sin θ - sin φ)
• wobei:
• r = erforderlicher Krümmungsradius;
• x = Strahltrennung;
• θ = oberer gemessener Winkel der Flächennormalen;
• φ = unterer gemessener Winkel der Flächennormalen.
• Es wird verständlich sein, daß die Laser bei Verwendung verschiedene Wellenlängen für jeden von mehreren Lasern durch Verwenden von Wellenlängenfiltern und linearen Detektoren für jede Wellenlänge isoliert werden können. Es ist bei Verwendung dieser Technik möglich, die Strahlen sehr dicht beieinander anzuordnen, also x klein zu machen, und dennoch eine Auflösung zwischen den zurückkehrenden Strahlen zu haben. Dies kann für den mechanisch abgelenkten AMROCTM nützlich sein, wo eine verbesserte Auflösung des Krümmungsradius erhalten wird.
• In Fig. 4 ist eine Spielart von Fig. 1 dargestellt, wobei das Prisma 3 durch ein Ablenksystem ersetzt worden ist, das eine Vielzahl von Strahlen aufweist. Diese Strahlen können durch die Ablenkeinrichtung 26 über die untersuchte Fläche gelenkt werden. Diese Strahlen treten wie in Fig. 1 parallel zur optischen Achse aus der Umformungslinse 7 aus. Wenn diese Strahlen auf eine untersuchte Fläche fallen, werden sie zur Umformungslinse 7 zurückreflektiert, wo der Reflexionswinkel in einen realen Versatz auf dem Detektor 6 umgewandelt wird. Es ist bei Verwendung der oben angegebenen Gleichung möglich, den Krümmungsradius unter Verwendung von Sätzen von Strahlen zu bestimmen, die zueinander benachbart oder voneinander abweichend sein können. Die Ausgabe kann dann angezeigt werden, wie in EP-A-0 561 178, die oben erwähnt wurde, erklärt wurde.
• Die Strahlen können auch unter Verwendung eines Strahlteilers zwischen der Umformungslinse 7 und der untersuchten Fläche parallel zur optischen Achse der Umformungslinse gebracht werden.
• Die Ablenkeinrichtung aus Fig. 4 kann so sein, wie in Fig. 5 dargestellt ist, und sie besteht aus der Linse 28 und einer adressierbaren Anordnung von Lichtschaltern, die zum Festlegen der Verschlußeinrichtung 27 dienen. Die Quelle (nicht dargestellt) für die Anordnung besteht aus einem parallelen Strahl, der die ganze adressierbare Anordnung abdeckt. Die adressierbare Anordnung besteht aus einer Matrix kleiner Licht-Verschlußeinrichtungen, die normalerweise lichtundurchlässig sind, die Licht jedoch durchlassen, wenn sie eingeschaltet sind. Es ist daher durch eine Matrix dieser Verschlußeinrichtungen möglich, irgendeinen Strahl zu erzeugen, der zur optischen Achse der Umformungslinse 7 parallel verläuft. Es ist daher möglich, den Strahl oder die Strahlen über die Prüffläche zu lenken, ohne mechanische Schieber zu verwenden. Es ist hierdurch möglich, den Meßvorgang erheblich zu beschleunigen.
• In Fig. 6 ist ein Szenario dargestellt, bei dem eine AMROCTM- Ja-Nein-Einheit oder eine Spielart 38 mit mehreren Strahlen verwendet wird, um eine Herstellungsstraße 39 für Linsen oder Brillengläser zu steuern. Wenn die Linsen aus dem Herstellungsprozeß entnommen werden, werden sie zu verschiedenen Förderbändern weitergeleitet, die in eines übergehen. Falls eine AMROCTM-Einheit 38 an diesem Punkt positioniert ist, ist es möglich, eine Sortiervorrichtung 42 über eine Leitung 41 so zu steuern, daß die Linsen in verschiedene Ausgangseinrichtungen, beispielsweise Speicherkästen 43, 44, 45 und 46 für einen "Standardbereich" von Außenflächen einsortiert werden. In die Einheit wären die verschiedenen "Standardkrümmungsradien" einprogrammiert, und sie würde Steuersignale zur Sortiervorrichtung 42 senden, nachdem die Linse beim Vorbeilaufen gemessen wurde, um die Linsen in ihren richtigen Speicherkästen oder Bearbeitungskästen anzuordnen. Weiterhin können die von der Einheit erhaltenen Ergebnisse verwendet werden, um den Herstellungsvorgang über eine Leitung 40 zu steuern. Dies könnte von erheblicher Bedeutung sein, da etwa eine Linse je Sekunde hergestellt werden kann, und es ist mit der Rückkopplung möglich, festzustellen, wann die Flächen ihre Spezifikation verlassen. Je früher die Fehler erkannt werden, desto weniger Ausschußlinsen werden hergestellt, und die zum Wiedereinrichten des Herstellungsvorgangs erforderliche Abschaltzeit wird auf diese Weise minimiert.
• In Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm einer Spielart der Erfindung zum Messen von Brillenlinsen dargestellt, wobei ein AMROCTM-Kopf 29 mit einer Quelle 32, einem Detektor 34, einem Strahlteiler 33 und eine Umformungslinse 36 so positioniert ist, daß er sich oberhalb eines zu prüfenden Brillenglases 31 befindet. Wie bei den zuvor erwähnten in EP-A-0 561 178 dargestellten grundlegenden Verfahren lenkt der Kopf die Linse beim Prüfen ab und mißt die Rückkehrwinkel von den zurückkehrenden gespiegelten Strahlen. Anhand dieser Rückkehrwinkel und mit der Kenntnis der Position bezüglich der Normalen der Fläche kann der Krümmungsradius der Fläche berechnet werden. Da sich der Kopf frei um die Normale der Fläche drehen kann, kann die ganze Fläche ausgemessen werden. Dieses Verfahren kann auch zum Messen jeglicher innerer oder hinterer Flächen verwendet werden. Nachdem die vordere und die rückwärtige Fläche für ein Brillenglas gemessen wurden, kann der Brechungsindex des Materials bestimmt werden. Falls ein anderer Kopf 30 auf der Durchlaßseite des Brillenglases 31 aufgenommen ist, können die Brechkraft der Linse und die Brechkraft des Prismas zwischen den Flächen abgeleitet werden. Dieser Kopf mißt den Winkel, den der durchgelassene Strahl mit dem einfallenden Strahl, der an einem bekannten Ort auf die vordere Fläche fällt, einschließt. Diese Messung liefert daher Informationen über die Brechkraft der Linse, und sie kann auch die Brechkraft des Prismas zwischen den beiden Flächen bereitstellen. Der untere Kopf 30 könnte aus einer Umformungslinse 37 mit einer Detektor 35 oder mit einer Laserquelle (nicht dargestellt), die zum oberen Kopf hin strahlt, bestehen, und seine Position wird demgemäß an den mit ihm zusammenhängenden Detektoren registriert.
• Torfische Brillenlinse, die fortschreitende und astigmatische Linsen umfassen, können in zwei orthogonalen Ebenen gemessen werden.
• In Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm einer Spielart für Messungen an Kontaktlinsen und/oder der Augenhornhaut dargestellt.
• Da der Bereich der Krümmungsradien der Oberfläche bei einer Kontaktlinse begrenzt ist, kann ein optisches System verwendet werden, das die Kontaktlinse herumwickelt und das die Oberfläche daher schnell betrachten kann. Bei Verwendung dieses Verfahrens können sich einfallende Strahlen sehr dicht bei der Normalen der Fläche befinden, und ein Strahl würde demgemäß bei einer guten Fläche dicht bei seinem Einfallsweg rückreflektiert. Falls die Fläche nicht gut sein sollte, wird der Strahl nicht an seine vorhergesagte Position rückreflektiert. Diese Abweichung oder Störung bezüglich der Normalen kann daher unter Verwendung einer Detektoranordnung gemessen werden und dann verwendet werden, um die Krümmungsradien und die Abweichung der Fläche von einer "vollkommenen" Fläche zu bestimmen.
• In der Zeichnung aus Fig. 8 werden Strahlen von einer Lichtquelle 51, die ein Laser sein kann, über einen Strahlteiler 53 und eine Hauptumformungslinse 54 auf eine Kontaktlinse 52 gerichtet. Die Strahlen fallen auf die Kontaktlinse 52 und werden durch die Umformungslinse 54 reflektiert. Sie werden dann zu einem Detektor 55 gelenkt, nachdem sie den Strahlteiler 53 durchlaufen haben. Falls die Linse 52 vollkommen ist, treffen die Strahlen bei einem Punkt x auf den Detektor 55, während durch jegliche Unvollkommenheiten bewirkt wird, daß die Strahlen beispielsweise an einem Punkt x1 auf den Detektor 55 fallen. Die Linse 54, die die Strahlen auf die Kontaktlinse 52 und von dieser fort lenkt, besteht aus einer Reihe von ineinander gepaßten Zwiebelschalenelementen 56, 57 und 58, die die Strahlen fortschreitend von den Außenbereichen der Kon taktlinse 52 zu flacheren Winkeln hin beugen. Diese Elemente 56, 57 und 58 können eine geringe Brechkraft haben, aus ihre Kombination ergibt sich jedoch eine Linse mit hoher Brechkraft, die einen Bereich von Winkeln von den Rändern der Kontaktlinse 52 zulassen kann. Diese Strahlen können dann durch eine andere Linse 59 übernommen werden, die die reflektierten Strahlen auf den Detektor 55 richtet.
• Die Strahlen können zu verschiedenen Positionen auf der Kontaktlinse 52 gelenkt werden, indem die Quelle 51 bewegt wird und/oder indem eine Reihe diskreter Strahlen verwendet wird. Falls der Strahlteiler 53 dafür ausgelegt ist, den ganzen Detektorbereich zu überdecken, wird hierdurch gewährleistet, daß durch eine Abweichung innerhalb des Strahlteilers 53 keine Fehler hervorgerufen werden. Durch Drehen der Kontaktlinse 52 bezüglich der Meßlinse 54 oder umgekehrt ist eine Messung der ganzen Fläche der Kontaktlinse 52 erleichtert. Weiterhin könnten der Strahlteiler 53, der Detektor 55, und die Quelle 51 von der Hauptumformungslinse 54 getrennt sein, und es wäre dann möglich, die Teile 51, 53 und 55 bezüglich der Linse 52 und der Umformungslinse 54 zu drehen und die Fläche anhand dieser Messungen aufzubauen. Bei Verwendung einer Reihe diskreter Strahlen über die ganze Fläche einer Kontaktlinse und bei Verwendung einer zweidimensionalen Detektormatrix können sehr schnell Informationen über die Fläche erhalten werden.
• Es ist bei Verwendung eines großen Strahls möglich, den durchschnittlichen Krümmungsradius zu messen. Wenn veranlaßt wird, daß ein vergrößerter Strahl auf die Fläche einer Kontaktlinse fällt, liefern die Außenbereiche eines zurückkehrenden Strahls eine sehr genaue Messung des durchschnittlichen Krümmungsradius, was natürlich zu zwei Strahlen äquivalent ist, wobei der Durchmesser des großen Strahls abweichend ist, wobei die gebotenen Informationen jedoch ohne ein Ablenken bereitgestellt werden.
• Bei der Herstellung oder dem Prüfen von Kontaktlinsen sind Messungen der Krümmungsradien der optischen Zone einer Linse, der äußeren Zone der Linse und der Zwischenzone, die sich alle an der vorderen Fläche einer Linse befinden, erforderlich. Weiterhin sind zwei Zonen auf der hinteren Fläche sowohl für harte als auch für weiche Kontaktlinsen erforderlich, während sie in eine Flüssigkeit eingetaucht sind, die gewöhnlich eine Salzlösung ist. Weiterhin ist eine Messung des Brechungsindex erforderlich, die mit der vorliegenden Vorrichtung ausgeführt werden kann.
• Die Brechkraft einer Linse kann durch Aufnahme eines optischen Meßkopfs, der hier als ein AMROCTM-Kopf bezeichnet wird und der von der Art ist, die in EP-A-0 561 178 und GB-A-2 267 340 (britische Patenanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 9211233.3) beschrieben ist, welche aus einer Umformungslinse und einem Detektor auf der Seite des durchgelassenen Strahls der Linse besteht, bestimmt werden. Dieser dient dazu, den Winkel zu messen, den ein durchgelassener Strahl mit einem einfallenden Strahl einschließt, der auf einen bekannten Ort auf der vorderen Fläche fällt, und es kann anhand dieses Winkels die Gesamtbrechkraft einer Linse bestimmt werden. Die vorhergehende Messung kann auch Informationen über die Brechkraft zwischen den beiden Flächen liefern.
• Unter Verwendung dieses Verfahrens können auch intraokulare Linsen gemessen werden. Bei intraokularen Linsen kann die Dicke der Linse derart sein, daß die von den beiden Flächen zurückkehrenden Strahlen zu dicht beieinander liegen, um aufgelöst zu werden. Ein Weg, um dieses Problem zu umgehen, besteht jedoch darin, die intraokulare Linse auf einer Flüssigkeit zum Anpassen des Brechungsindex treiben zu lassen und auf diese Weise den von der hinteren Fläche zurückkehrenden Strahl zu entfernen. Zum Messen der hinteren Fläche würde die intraokulare Linse umgedreht werden.
• Eine weitere Anwendung besteht zusätzlich zum direkten Messen der Kontaktlinse darin, das Schneidwerkzeug auf einer Drehbank zu steuern, die verwendet wird, um Kontaktlinsen oder intraokulare Linsen zu schneiden. Für diese Ausführungsform ist eine Einheit zum Einrichten einer Drehbank für Kontaktlinsen und/oder intraokulare Linsen vorgesehen, die Daten zum Prüfen und Zurückführen zu einer Steuereinrichtung der Drehbank liefert, wodurch eine automatische Fertigung erleichtert wird. Diese Spielart würde bei einer Sehne eines einzigen Durchmessers arbeiten, wobei die Bewegungen durch ein drehbares Spannfutter und eine drehbare Schneidwerkzeugzuführung einer Drehbank erzielt werden, falls ein optischer Kopf am Werkzeugkopf angebracht ist. Hierdurch wird ermöglicht, daß ein Schneidweg durch Messen des durch das Werkzeug erzeugten Krümmungsradius und durch Vergleichen von diesem mit Bezugsdaten, die einen erforderlichen Schnitt definieren, bestimmt wird.
• Als ein Nebenprodukt des Messens des Krümmungsradius der Fläche kann eine Aussage zur Rauheit abgeleitet werden. Dies wird durch Messen der Amplitude und der Größe des Rückkehrflecks auf dem Detektor bewirkt, wobei die Ausbreitung des Strahls durch die Fläche selbst berücksichtigt wird. Dieser Rückkehrfleck könnte von jeder einzelnen Messung oder von einer durchschnittlichen Messung des Krümmungsradius unter Verwendung eines großen Strahls herrühren. Wenn eine Fläche zu einem schwächeren Reflektor und in höheren Maße zu einem diffusen Streukörper wird, wobei die Grenze ein Lambertscher Streukörper ist, ändern sich die Amplitude und die Größe des Strahls. Eine Messung der Abweichung von derjenigen eines "vollkommenen" Reflektors ermöglicht das Durchführen einer genauen Bestimmung der Oberflächenrauheit. Diese Aussage ermöglicht, beispielsweise über einen Schwellenwert, eine Einschätzung darüber, ob ein Werkzeug geändert und/oder nachgestellt werden muß.
• Da eine Kontaktlinse dafür vorgesehen ist, am Auge befestigt zu werden, kann dieses Verfahren zum Messen des Krümmungsradius verwendet werden, um den Krümmungsradius des Auges selbst zu bestimmen. Das Verfahren ermöglicht es auch, die innere Linse eines Auges zu messen, was mit gegenwärtig bekannten Vorrichtungen nicht durchführbar ist.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Messen der Krümmung einer Fläche (4; 24; 52) enthaltend:

wenigstens eine Quelle (1; 19; 32; 51) elektromagnetischer Strahlung,

eine Detektoreinrichtung (6, 6a; 25; 34, 35; 55) für elektromagnetische Strahlung,

eine zwischen der Detektoreinrichtung (6, 6a; 25; 34, 35; 55) und der Fläche (4; 24; 52) positionierte Strahlteilereinrichtung (5; 21, 22, 23; 33, 37; 53), über die Strahlung von der Quelle auf die Fläche (4; 24; 52) gerichtet wird,

eine Linseneinrichtung (7; 36, 37; 54, 56, 57, 58, 59), die so positioniert und angeordnet ist, daß sie von der Fläche (4; 24; 52) reflektierte Strahlung auf die Detektoreinrichtung (6, 6a; 25; 34, 35; 55) reflektiert, wobei die Linseneinrichtung (7; 36, 37; 54, 56, 57, 58, 59) einen Winkelversatz in einen realen Versatz auf der Detektoreinrichtung (6, 6a; 25; 34, 35; 55) umwandelt, und

eine Einrichtung (10, 11, 12) zum Berechnen der Messung anhand von durch die Detektoreinrichtung (6, 6a; 25; 34, 35; 55) erfaßten Signalen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiter eine am Brennpunkt der Linseneinrichtung (7; 36, 37; 54, 56, 57, 58, 59) positionierte Ablenkeinrichtung (26; 27, 28) zum Ablenken eines Strahls der von der Quelle (1; 19; 32; 51) herrührenden Strahlung über die Fläche (4; 24; 52) enthält, um mehrere Strahlen bereitzustellen, die von der Fläche (4; 24; 52) über die Linseneinrichtung (7; 36, 37; 54, 56, 57, 58, 59) auf die Detektoreinrichtung (6, 6a; 25; 34, 35; 55) reflektiert werden,

und daß die Detektoreinrichtung (6; 25; 34, 35; 55) einen zweidimensionalen Detektor enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Ablenkeinrichtung (26) ein ablenkendes Spiegelprisma enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Ablenkeinrichtung (27, 28) eine Licht-Verschlußeinrichtung (27) und eine weitere Linseneinrichtung (28) enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Licht-Verschlußeinrichtung (27) eine adressierbare Anordnung von Lichtschaltern enthält.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung ein Ausgangssignal erzeugt, das die Messung angibt, wobei das Ausgangssignal verwendet wird, um ein Schneidwerkzeug während eines Bearbeitungsvorgangs der Fläche (4; 24; 25) zu steuern.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Fläche (4; 24; 52) die Fläche einer Linse (31) ist, wobei die Detektoreinrichtung (34), die Strahlteilereinrichtung (33) und die Linseneinrichtung (36) auf einer Seite der Linse (31) angeordnet sind, um die Krümmung einer ihrer Flächen zu bestimmen, wobei die Vorrichtung weiter eine zweite Detektoreinrichtung (35) und eine zweite Linseneinrichtung (37) aufweist, die sich auf der entgegengesetzten Seite der Linse (31) befinden und die dafür eingerichtet sind, einen Winkel zu messen, den ein durchgelassener Strahl mit einem einfallenden Strahl einschließt, der an einem bekannten Ort auf die entgegengesetzte Seite der Linse (31) fällt, um ihre Brechkraft zu bestimmen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Linseneinrichtung (54, 56, 57, 58) mehrere Elemente (56, 57, 58) aufweist, die ineinander gepaßt sind, und wobei ihre Kombination einen Bereich von Reflexionswinkeln von den Rändern einer Linse (52) zuläßt, deren Fläche (4; 24; 52) gemessen werden soll.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die zu messende Linse (52) eine Kontaktlinse ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Einrichtung vorgesehen ist, um die in Abhängigkeit vom Umfang der Streuung des Strahls gemessene Oberflächenrauheit zu beurteilen.

10. Linsenherstellungsstraße mit Fertigungsstraßen (39), einer Sortiervorrichtung (42) und mehreren Sortierkästen (43, 44, 45, 46), dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellungsstraße weiterhin eine Vorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 beinhaltet, die dafür eingerichtet ist, die Sortiervorrichtung (42) so zu steuern, daß jede Linse in Übereinstimmung mit ihrer gemessenen Flächenkrümmung zu einem bestimmten Sortierkasten (43, 44, 45, 46) geleitet wird.