WO1998000693A1 - Vorrichtung zur messung optischer eigenschaften von brillengläsern mit einer einrichtung zur optischen erfassung von brillengravurdarstellungen sowie verfahren hierzu - Google Patents

Vorrichtung zur messung optischer eigenschaften von brillengläsern mit einer einrichtung zur optischen erfassung von brillengravurdarstellungen sowie verfahren hierzu Download PDF

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lens
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spectacle
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Werner Reis
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G. Rodenstock Instrumente Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for measuring the spherical, prismatic and cylindrical effect of a spectacle lens, with a measuring beam path directed onto the spectacle lens resting on a glass support and with a device for optically detecting spectacles engraving depicted in certain surface areas of spectacle lenses are incorporated.
  • a device and such a method are known from DE 44 14 784 A1.
  • Devices for measuring the optical properties of spectacle lenses are also referred to as apex refractive index and are described, for example, in DE 40 03 144 A1.
  • refractive index meters are used to check already manufactured spectacle lenses in order to check whether the optical effect specifications have been achieved during the processing of the spectacle lenses.
  • refractive index meters are also used to check the correct centering of spectacle lenses within spectacle frames, especially since the cylinder axes contained in the glasses and the prism reference point during the grinding-in process of the spectacle glasses, in particular with glasses with a cylindrical and prismatic effect. and for the insertion of the glass into the frame plays a very important role. If such glasses are not correctly inserted into a frame, this can lead to severe ametropia of the user.
  • a varifocals lens with spherical, cylindrical and prismatic effect which has both a long-range and a near-vision range, can be determined by the following axes and reference points that define the symmetry of the lens (see the illustration according to FIG. 2a):
  • a spectacle lens is divided by the glass horizontal G into an upper and a lower area.
  • the so-called prism reference point BTPT is located in the center of the glass horizontal G and serves to facilitate the control of prismatic effects.
  • the so-called centering cross Z is located above the prism reference point BTPT and at the same time forms the reference point for the arrangement of the glass in front of the eye on the one hand and for the correct incorporation of the glass into the spectacle frame on the other.
  • the centering cross Z is located exactly 4 millimeters above the prism reference point BTPT.
  • the distance reference point BTFT is arranged at a distance of 8 millimeters above the glass horizontal above the centering cross Z in the progressive lens shown in FIG. 2a.
  • the corresponding near reference point BTNT is generally 14 millimeters below the glass horizontal and is nasally offset in the center of the circle by about 2.5 millimeters from the distant reference point.
  • factory-made eyeglass lenses are provided with the markings shown in FIG. 2a in order to facilitate the centering process for grinding the lens into the eyeglass frame. If, however, the markings on the surface of the spectacle lens are no longer present, two diamond-shaped markings R1, R2, which are invariably incorporated into the surface contour of the spectacle lens, define the position of the glass horizontals. The markings are incorporated into the glass surface of the spectacle lens in such a way that they are virtually invisible to a user.
  • spectacle lenses from Rodenstock have further so-called micro-engravings which allow the lens type and its corresponding reference values to be reconstructed at any time. Furthermore, below the left diamond shown in FIG.
  • the addition A is given as a number, which according to DIN 58203 represents the difference between the optical effects in the near reference point BTNT and in the distant reference point BTFT.
  • a second numerical indication (46) is engraved into the spectacle lens, the first digit (4) corresponding to the characteristic number for the base curve and the second digit (6) indicating the characteristic number for the refractive index.
  • a company-specific identification can be engraved preferably at a defined location below the lens diamond R1 for easier identification of the manufacturer.
  • micro-engravings described above are generally also referred to as spectacle engraving representations and are used for the precise and rapid detection of all important sizes specifying the spectacle lens in more detail.
  • optical magnification systems are used to record the spectacles engraved with the aid of which, under visual observation, the markings for defining the glass horizontals, for example, can be marked using color dots. It is also possible to read the engraved glasses with the help of a trained eye and with a corresponding inclination of the glasses in relation to the incident light.
  • FIG. 2 is part of an arrangement (see FIG 1 of the document) for grinding at least the peripheral edge of spectacle lenses.
  • the device is arranged in the working area of a handling device that moves the spectacle lens to be processed between various workstations.
  • the detection device itself has a glass support over which a light source is arranged which illuminates the spectacle lens from above.
  • An optical detector is provided under the spectacle lens, which detects the light passing through the spectacle lens.
  • the arrangement consisting of an apex refractive index meter, the device described above and an eyeglass lens grinding machine is, on the one hand, complex to manufacture and maintain, and moreover, involves high costs due to its individual component structure.
  • carrying out the measurement of the optical properties of a spectacle lens separately from the acquisition of the spectacle engraving representations is lengthy and difficult, especially since the finding of the spectacle engraving representations is not easy without information about the peak values that can be obtained with the refractive index meter.
  • the object of the invention to provide a device with which the engraved spectacles engraved on the surface of optical lenses, in particular spectacle lenses, for further processing and later checking, for example when checking whether a spectacle lens has been correctly fitted in a spectacle frame, can be used better.
  • the unchangeable information incorporated into the glass surface should serve as reference or comparison data during and during the measurement with apex refractive index meters.
  • a method is to be specified with which the measurement of a spectacle lens can be carried out as quickly, easily and precisely as possible.
  • the idea on which the invention is based is the basic combination of a device for measuring spherical, prismatic and cylindrical action of optical lenses, in particular spectacle lenses, with a measuring beam path directed onto the spectacle lens in a manner known per se and a device for the optical detection of spectacle engraving representations, which in certain Surface areas of optical lenses are incorporated.
  • the combination according to the invention of an apex refractive index meter and a device according to the invention for the optical detection of glasses engraving representations enables a faster and more precise detection of all the values necessary for the complete determination of the optical properties of a spectacle lens.
  • apex refractive indicators have a glass support in the measuring beam path, on which the spectacle lens to be measured can be positioned. If the spectacle lens is in a defined starting position relative to the measuring beam path, which is usually based on the glass horizontal, then all optical reference points specified in the above description can be easily approached and detected.
  • the adjustment process of the spectacle lens on the glass support can be carried out precisely and quickly, in particular using the diamond engravings R1 and R2 that define the glass horizontal.
  • a device for measuring the spherical, prismatic and cylindrical effect of a spectacle lens is designed with a measuring beam path directed onto the spectacle lens resting on a glass support and with a device for the optical detection of spectacle engraving representations which are incorporated in certain surface areas of spectacle lenses, that the device for the optical detection of glasses engraving representations at least has a light source arranged above the glass support, the light of which is directed to an area with glasses engraving representations, and an optical receiving system with a light sensor, and that the measuring beam path is relative to the device for the optical detection of glasses engraving representations It is arranged that the measuring beam passes through the spectacle lens lying on the glass support and at the same time the area of the spectacle engraving representations is illuminated by the light source and can be detected by means of the optical receiving system.
  • two light sources are preferably used, one of which illuminates the spectacle engraving depiction R1, the addition value as well as the company identifier and the other the spectacle engraving depiction R2 as well as the key figures for the base curve and for the refractive index.
  • the light reflected at these two spectacle engraving display areas is directed into an imaging optics of an optical receiving system, which finally directs the two light beams to a light sensor, preferably a CCD sensor, for further evaluation.
  • the optical receiving system is arranged centrally between the two light sources, so that the optical axis of the receiving optics of the optical receiving system is oriented perpendicular to the lens plane. Due to the spatial arrangement of the areas with eyeglass engraving, the light beams coming from the light sources are directed onto the lens surface such that their beam axes each enclose an angle greater than 0 ° with the optical axis of the imaging optics of the optical receiving system.
  • the optical axis of the measuring beam of the apex refractive index is preferably arranged parallel to the optical axis of the receiving system, so that a simultaneous optical measurement of the spectacle lens is possible in addition to the detection of the spectacles engraving.
  • suitable evaluation and display times Chen for example, the measurement data determined in this way can be displayed on an LCD screen.
  • the optical detection of the diamond markings defining the glass horizontal makes it easy to center the glass within the apex refractive index.
  • optical effects in the near reference point as well as the far reference point detected with the aid of the apex refractive index can be compared by means of the spectacle engraving depicting the addition. Possible measurement errors, which result, for example, from an inaccurate adjustment of the glass relative to the measuring beam path, can be easily eliminated.
  • the illumination of the glasses engraving is preferably carried out with light-emitting diodes (LEDs) which emit in the infrared frequency range.
  • LEDs light-emitting diodes
  • a lens-shaped light spot is generated on the engraved glasses by a downstream imaging optics, which is composed of a pair of cylindrical lenses, so that they are fully illuminated by the light source.
  • the light beams reflected in this area arrive in an optical receiving system of the optical receiving system, in which they are imaged on a light-sensitive sensor, which in turn is connected to an evaluation and a display unit.
  • the apparently invisible eyeglass engraving representations can be visibly displayed on a screen with a high resolution. This makes it easy to identify the type of glass and the manufacturer of the type of glass.
  • a spectacle lens such as a varifocal lens
  • the information contained in the glasses engraving representations can be compared with the actual measured values of the optical effects in the far and near reference incun of the spectacle lens.
  • These points can also be approached exactly and quickly from a starting position, which is predetermined by the glass horizontal and the prism reference point, in particular if the spectacle lens can be detected in the x / y plane by means of displacement sensors.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view through the device according to the invention for the optical detection of spectacle engraving
  • FIG. 2a shows the markings on a varifocal lens
  • FIG. 2b shows the engraving on a spectacle lens
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the individual components of the combination according to the invention consisting of a lensmeter and the device for optically capturing spectacles engraved
  • FIG. 4 device for capturing spectacle lenses in the xy plane.
  • the device shown in FIG. 1 for the optical detection of engraved glasses has two light sources L1 and L2, each with an LED 1 (only shown in the left light source L1) and a socket housing 2, within which a pair of cylindrical lenses Z1 and Z2, the cylinder axes of which are each perpendicular are arranged to each other.
  • the pair of cylindrical lenses Z1 and Z2 is preferably rotatably arranged in the housing part 3 of the light source.
  • SPARE BLADE Due to the cylindrical lens arrangement, an elliptical illumination area is imaged on the spectacle lens surface 4, which is adapted to the area of the spectacle engraving representations.
  • the light beams S1 and S2 reflected on both sides of the lens surface 4 enter the optical receiving system E, which has an achromatic lens 5 and a prism wedge 6 firmly connected to the achromatic lens 5.
  • the prism wedge 6 serves to hide the intermediate area 7 between the glasses engraving B1 and B2, so that the areas of the glasses engraving can be shown enlarged.
  • a further focusing achromat 8 is provided downstream in the beam direction, which images the images of the spectacles engraving representations B1 and B2 on a CCD light sensor 9.
  • an IR filter and a pinhole can also be provided to increase the depth of field in the optical receiving system, but these are not shown in the figure.
  • the height of the achromat 5 can preferably be adjusted together with the prism wedge 6 (see double arrow), in order to be able to make corresponding focusing adjustments in this way.
  • optical axis of the optical receiving system E is perpendicular to the spectacle lens surface 4, whereas the optical axes of the lighting units L1 and L2 enclose an angle with the optical axis of the receiving system.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of the combination according to the invention of an apex refractive index meter with a device for optically capturing spectacles engraved.
  • REPLACEMENT BWTT (RULE 26)
  • the schematic representation of the apex refractive index consists of a lamp L of a field diaphragm F and a focusing achromat 10 which directs the measuring beam MS in parallel and which directs the measuring beam MS onto the spectacle lens surface 4.
  • the spectacle lens B rests on a glass support 11 and abuts a spectacle system 12 horizontally.
  • the optics following in the measuring beam path for evaluating the optical effects of the spectacle lens are not discussed further in this context. The relevant components are only shown to complete the beam path.
  • the optical axis of the measuring beam path MS and the optical axis of the optical receiving system E are each directed perpendicular to the glass surface 4.
  • the mutual spacing of the axes is chosen such that, with appropriate positioning of the spectacle lens relative to the measuring beam path MS, the areas of the spectacle engraving representations are also illuminated by the light sources and can be detected by the optical receiving device.
  • the illuminating beam for the eyeglass engraving areas in this exemplary embodiment is folded over a deflecting mirror 13.
  • the parallel measurement of the spectacle lens with the aid of the apex refractive index meter and the device for the optical detection of spectacle engraving representations also makes it possible to obtain an exact two-dimensional positioning of the spectacle lens on the glass support 11. Due to the clear geometric assignments of the corresponding reference points, which are described for example in Figures 2a and 2b, the glass in the x-y plane, i.e. of the glass support level can be precisely grasped and shifted in a controlled manner.
  • a measuring device for detecting the position of the spectacle is
  • An eyeglass frame 14 is pressed manually against an eyeglass support bar 12 and a nose slide 13.
  • the eyeglass frame 14, in which the glasses to be measured are already ground, is placed with the glass 4 to be measured on the glass support 11, so that the frame 14 both on the eyeglass support bar 12 and in the nasal area of the frame on the appropriately designed nose slide 13 is present.
  • the glasses are integrated in a coordinate system predetermined by the contact surfaces, so that, due to an exact path measurement along two orthogonal spatial axes, a highly precise positioning of the glasses, for example relative to the measuring beam path, is possible.
  • a possible measurement sequence takes place in such a way that the spectacle lens to be measured is first aligned along its glass horizontal, with the information of the spectacle lens engraving representations. The measuring beam is then centered in the prism reference point of the glass, from which the near and far areas of the glass can be precisely approached and measured using the exact length of the displaced paths.
  • the presentations lie in the fact that the measured values currently detected by the apex refractive index device, for example the optical effects in the near and far reference point, can be compared with the information in the engraved glasses display and in this way it can be easily ascertained whether measurement errors are possibly present.
  • a targeted positioning of the spectacle lens to be measured can be carried out, so that long searches for specific areas of the spectacle lens to be measured can be avoided in this way.

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Messung der sphärischen, prismatischen und zylindrischen Wirkung eines Brillenglases, mit einem auf das, auf einer Glasauflage aufliegende Brillenglas gerichteten Meßstrahlengang. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen, die in bestimmten Oberflächenbereichen von Brillengläsern (4) eingearbeitet sind, vorgesehen ist, die wenigstens eine über der Glasauflage angeordnete Lichtquelle, deren Licht auf einen Bereich mit Brillengravurdarstellungen gerichtet ist, sowie ein optisches Empfangssystem (E) mit einem Lichtsensor aufweist, und daß der Meßstrahlengang (MS) relativ zur Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen derart angeordnet ist, daß der Meßstrahl das auf der Glasauflage aufliegende Brillenglas (4) durchsetzt und zugleich der Bereich der Brillengravurdarstellungen von der Lichtquelle beleuchtet und mittels des optischen Empfangssystems (E) erfassbar ist.

Description

Vorrichtung zur Messung optischer Eigenschaften von Brillengläsern mit einer Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen sowie Verfahren hierzu
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Messung der sphärischen, prismatischen und zylindrischen Wirkung eines Brillenglases, mit einem auf das, auf einer Glasauflage aufliegende Brillenglas gerichteten Meßstrahlengang sowie mit einer Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen, die in bestimmten Oberflächenbereichen von Brillengläsern eingearbeitet sind. Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind aus der DE 44 14 784 A1 bekannt.
Stand der Technik
Vorrichtungen zur Messung optischer Eigenschaften von Brillengläser werden auch als Scheitelbrechwertmesser bezeichnet und sind beispielsweise in der DE 40 03 144 A1 beschrieben.
An sich bekannte Scheitelbrechwertmesser werden zur Nachkontrolle von bereits gefertigen Brillengläsern eingesetzt, um zu überprüfen, ob die optischen Wirkungsvorgaben bei der Brillenglasbearbeitung erzielt worden sind. Darüberhinaus werden Scheitelbrechwertmesser auch zur Überprüfung der korrekten Zentrierung von Brillengläsern innerhalb von Brillenfassungen verwendet, zumal insbesondere bei Gläsern mit zylindrischer und prismatischer Wirkung die in den Gläsern enthaltenen Zylinderachsen sowie der Prismenbezugspunkt beim Einschleifvorgang des Brillengla- ses und für das Einsetzen des Glases in die Fassung eine sehr wichtige Rolle spielt. Bei nicht korrektem Einsetzen derartiger Gläser in eine Fassung kann dies zu starken Fehlsichtigkeiten des Benutzers führen.
Ferner sind bei sogenannten Gleitsichtgläsern, die Glasbereiche für das Fern- bzw. Nahsehen aufweisen zusätzlich zu den vorgenannten optischen Wirkungen und den daraus resultierenden Symmetrieachsen bzw. optischen Bezugspunkte wenigstens zwei weitere geometrische Anhaltspunkte vorgesehen, die beim Zentrieren des Glases in die Brillenfassung mit berücksichtigt werden müssen.
Beispielsweise kann ein Gleitsichtbrillenglas mit sphärischer, zylindrischer und prismatischer Wirkung, das sowohl einen Fernsichts- als auch einen Nahsichtsbereich aufweist, durch folgende die Symmetrie des Glases definierenden Achsen und Bezugspunkte bestimmt sein (siehe hierzu die Darstellung gemäß Figur 2a):
Grundsätzlich ist ein Brillenglas durch die Glashorizontale G in einen oberen und einen unteren Bereich unterteilt. Mittig auf der Glashorizontalen G befindet sich der sogenannte Prismenbezugspunkt BTPT und dient der erleichterten Kontrolle von prismatischen Wirkungen.
Oberhalb des Prismenbezugspunktes BTPT befindet sich das sogenannte Zentrierkreuz Z und bildet zugleich den Bezugspunkt für die Anordnung des Glases vor dem Auge einerseits und für die korrekte Einarbeitung des Glases in die Brillenfassung andererseits. In der Regel befindet sich das Zentrierkreuz Z beispielsweise bei Gläser des Herstellers Rodenstock genau 4 Millimeter oberhalb des Prismenbezugspunktes BTPT. Über dem Zentrierkreuz Z ist bei dem in Figur 2a dargestellten Gleitsichtglas der Fernbezugspunkt BTFT in einem Abstand von 8 Millimeter über der Glashorizontalen angeordnet. Der entsprechende Nahbezugspunkt BTNT liegt in der Regel 14 Millimeter unter der Glashorizontalen und ist um ca. 2,5 Millimeter zum Fernbezugspunkt nasal versetzt in der Mitte des Kreises angeordnet. Vom Werk gefertigte Brillengläser werden mit den in der Figur 2a dargestellten Markierungen versehen, um den Zentriervorgang für das Einschleifen des Glases in die Brillenfassung zu erleichtern. Sind jedoch die Markierungen auf der Oberfläche des Brillenglases nicht mehr vorhanden, so definieren zwei rautenförmige Markierungen R1 , R2, die unveränderlich in die Oberflächenkontur des Brillenglases eingearbeitet sind, die Lage der Glashorizontalen. Die Markierungen sind dabei derart in die Glasoberfläche des Brillenglases eingearbeitet, daß sie für einen Benutzer quasi unsichtbar sind. Brillengläser der Fa. Rodenstock weisen neben den unveränderlichen Markierung R1 und R2 gemäß Figur 2b weitere sogenannte Mikrogravuren auf, die es gestatten jederzeit den Glastyp und seine entsprechenden Bezugsgrößen rekonstruieren zu lassen. Ferner ist unterhalb der in Figur 2b dargestellten linken Raute als Zahl die Addition A angegeben, die gemäß DIN 58203 die Differenz aus den optischen Wirkungen im Nahbezugspunkt BTNT und im Fernbezugspunkt BTFT darstellt. Unter der in Figur 2b eingezeichneten rechten Raute R2 ist eine zweite numerische Angabe (46) in das Brillenglaseingraviert, von der die erste Ziffer (4) die Kennzahl für die Basiskurve entspricht und die zweite Ziffer (6) die Kennzahl für den Brechungsindex angibt. Schließlich kann vorzugsweise an einem definierten Ort unterhalb der Linsenraute R1 eine firmenmäßige Kennzeichnung zur leichteren Identifizierung des Herstellers eingraviert werden.
Die vorstehend beschriebenen Mikrogravuren werden im allgemeinen auch Brillengravurdarstellungen bezeichnet und dienen der genauen und schnellen Erfassung aller wichtigen das Brillenglas näher spezifizierenden Größen.
Zur Erfassung der Brillengravurdarstellungen werden häufig nur optische Vergrößerungssysteme verwandt mit Hilfe derer unter visueller Betrachtung beispielsweise die Markierungen zur Festlegung der Glashorizontalen unter Verwendung von Farbpunkten markiert werden können. Ebenso ist es möglich mit Hilfe eines geschulten Blickes und unter entsprechender Schrägstellung der Brillenglases in Bezug auf das einfallende Licht die Brillengravurdarstellungen abzulesen.
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) Aus der vorstehend zitierten Druckschrift DE 44 14 784 A1 , von der die Erfindung als nächstkommender Stand der Technik ausgeht, ist insbesondere unter Bezugnahme auf Figur 2 eine Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillenmarkierungen bzw. Brillengarvurdarstellungen zu entnehmen, die als Teil einer Anordnung (siehe Figur 1 der Druckschrift) zum Schleifen wenigstens des Umfangsrandes von Brillengläsern anzusehen ist. Die Einrichtung ist im Arbeitsbereich eines Handhabungsgerätes angeordnet, das das zu bearbeitende Brillenglas zwischen diversen Arbeitsplätzen bewegt. Die Erfassungseinrichtug selbst weist eine Glasauflage auf, über der eine Lichtquelle angeordnet ist, die das Brillenglas von oben beleuchtet. Unter dem Brillenglas ist ein optischer Detektor vorgesehen, der das durch das Brillenglas hindurchtretende Licht detektiert.
Die aus einem Scheitelbrechwertmesser, der vorstehend beschriebenen Einrichtung sowie einer Brillenglasschleifmaschine bestehende Anordnung ist durch ihren Einzelkomponenten-Aufbau zum einen aufwendig in Herstellung und Wartung und überdies mit hohen Kosten verbunden. Zum anderen ist die Durchführung der Vermessung der optischen Eigenschaften eines Brillenglases getrennt von der Erfassung der Brillengravurdarstellungen langwierig und schwierig, zumal das Auffinden der Brillengravurdarstellungen ohne Informationen über Scheitelwerte, die man mit dem Scheitelbrechwertmesser erhält, nicht einfach ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Vorrichtung anzugeben, mit der die auf der Oberfläche von optischen Linsen, insbesondere von Brillengläsern eingearbeiteten Brillengravurdarstellungen für die weitere Bearbeitung sowie spätere Kontrolle beispielsweise bei der Überprüfung, ob ein Brillenglas korrekt in einer Brillenfassung eingepaßt worden ist, besser genutzt werden kann. Insbesondere sollten die unveränderlichen in die Glasoberfläche eingearbeiteten Informationen bei und während der Vermessung mit Scheitelbrechwertmessern als Referenz- bzw. Vergleichsdaten dienen. Ferner ist ein Verfahren anzugeben, mit dem die Vermessung eines Brillenglases möglichst rasch, einfach und exakt durchgeführt werden kann.
ERSÄΓZBLÄΓT (REGEL 26) Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 17 angegeben. Die Erfindung in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist die grundsätzliche Kombination einer Vorrichtung zur Messung sphärischer, prismatischer und zylindrischer Wirkung von optischen Linsen, insbesondere von Brillengläsern mit einem in an sich bekannter Weise auf das Brillenglas gerichteten Meßstrahlengang und einer Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen, die in bestimmten Oberflächenbereichen optischer Linsen eingearbeitet sind. Durch die erfindungsgemäße Kombination aus einem Scheitelbrechwertmesser und einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen kann eine schnellere und präzisere Erfassung aller für die vollständige Bestimmung der optischen Eigenschaften eines Brillenglases nötigen Werte durchgeführt werden.
Bekannte Scheitelbrechwertmesser weisen im Meßstrahlengang eine Glasauflage auf, auf die das zu vermessende Brillenglas posititionierbar ist. Befindet sich das Brillenglas relativ zum Meßstrahlengang in einer definierten Ausgangslage, die sich üblicherweise nach der Glashorizontalen richtet, so können alle in der vorstehenden Beschreibung angegebenen optischen Bezugspunkte leicht angefahren und erfaßt werden. Der Justiervorgang des Brillenglases auf der Glasauflage kann insbesondere unter Nutzung der die Glashorizontale definierenden Rautengravuren R1 und R2 exakt und schnell durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Messung der sphärischen, prismatischen und zylindrischen Wirkung eines Brillenglases, mit einem auf das, auf einer Glasauflage aufliegende Brillenglas gerichteten Meßstrahlengang sowie mit einer Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen, die in bestimmten Oberflächenbereichen von Brillengläsern eingearbeitet sind, derart ausgebildet, daß die Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen we- nisgtens eine über der Glasauflage angeordnete Lichtquelle, deren Licht auf einen Bereich mit Brillengravurdarstellungen gerichtet ist, sowie ein optisches Empfangssystem mit einem Lichtsensor aufweist, und daß der Meßstrahlengang relativ zur Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen derart angeordnet ist, daß der Meßstrahl das auf der Glasauflage aufliegende Brillenglas durchsetzt und zugleich der Bereich der Brillengravurdarstellungen von der Lichtquelle beleuchtet und mittels des optischen Empfangsystems erfassbar ist.
Zur gleichzeitigen Erfassung der in Figur 2b eingezeichneten Brillengravurdarstellungen werden vorzugsweise zwei Lichtquellen eingesetzt, von denen eine die Brillengravurdarstellungen R1 , den Additionswert sowie das Firmenkennzeichen und die andere die Briliengravurdarstellung R2 sowie die Kennzahlen für die Basiskurve und für den Brechungsindex beleuchtet. Das an diesen beiden Brillengravurdarstellungs- bereicheπ reflektierte Licht ist in eine Abbildungsoptik eines optischen Empfangssystems gerichtet, das die beiden Lichtbündel schließlich zur weiteren Auswertung auf einen Lichtsensor, vorzugweise ein CCD-Sensor leitet.
Dabei ist das optische Empfangssystem mittig zwischen den zwei Lichtquellen angeordnet, so daß die optische Achse der Empfangsoptik des optischen Empfangssystems senkrecht zur Brillenglasebene orientiert ist. Durch die räumliche Anordnung der Bereiche mit Brillengravur darstellungen sind die von den Lichtquellen kommenden Lichtbündel auf die Brillenglasoberfläche derart gerichtet, so daß deren Strahlachsen jeweils einen Winkel größer 0° mit der optischen Achse der Abbildungsoptik des optischen Empfangssystems einschließen.
Parallel zur optischen Achse des Empfangssystems ist vorzugsweise die optische Achse des Meßstrahls des Scheitelbrechwertmessers angeordnet, so daß eine simultane optische Vermessung des Brillenglases neben der Erfassung der Brillengravurdarstellungen möglich ist. Mit Hilfe geeigneter Auswerte- und Darstellungszei- chen, beispielsweise auf einem LCD-Bildschirm können die auf diese Weise ermittelten Meßdaten dargestellt werden.
Die erfindungsgemäße Kombination aus einem an sich bekannten Scheitelbrechwertmesser und einer Einrichtung zur optischen Erfassung von Briliengravurdarstellung weist mehrere Vorteile auf:
Durch die optische Erfassung der die Glashorizontale definierenden Rautenmarkierungen ist eine einfache Zentrierung des Glases innerhalb des Scheitelbrechwert messers möglich.
Die mit Hilfe des Scheitelbrechwertmessers erfaßten optischen Wirkungen im Nahbezugspunkt sowie Fernbezugspunkt können mittels der Briliengravurdarstellung, die die Addition angibt, verglichen werden. Mögliche Meßfehler, die beispielsweise auf eine ungenaue Justierung des Glases relativ zum Meßstrahlengang herrühren, können leicht beseitigt werden.
Die Beleuchtung der Briliengravurdarstellung erfolgt vorzugsweise mit lichtemittierenden Dioden (LED), die im infraroten Frequenzbereich emittieren. Durch eine nachgeschaltete Abbildungsoptik, die durch ein paar Zylinderlinsen zusammengesetzt ist, wird ein linsenförmiger Lichtfleck auf den Brillengravurdarstellungen erzeugt, so daß diese vollständig von der Lichtquelle ausgeleuchtet werden. Die in diesem Bereich reflektierten Lichtstrahlen gelangen in eine Empfangssoptik des optischen Empfangssystems, in dem sie auf einem lichtempfindlichen Sensor abgebildet werden, der seinerseits mit einer Auswerte- und einer Darstellungseinheit verbunden ist. Auf diese Weise können die für einen ungeübten Betrachter scheinbar unsichtigen Brillengravurdarstellungen mit einer hohen Auflösung auf einem Bildschirm sichtbar dargestellt werden. Auf diese Weise ist eine leichte Identifizierung des Glastyps sowie des Herstellers des Glastyps möglich.
ERSATZBUTT (REGEL 26) Unter Nutzung der Brillengravurdarstellungen kann ein Brillenglas, wie beipielsweise ein Gleitsichtglas nach dem im Anspruch 17 angegebenen erfindungsgemäßen Verfahren schnell und präzise vermessen werden. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, daß die in den Brillengravurdarstellungen enthaltenen Informationen wie beispielsweise der Additionswert mit den tatsächlichen Meßwerten der optischen Wirkungen im Fern- und Nahbezugsounkt des Brillenglases verglichen werden können. Auch können diese Punkte exakt und schnell von einer Ausgangsposition, die durch die Glashorizontale und dem Prismenbezugspunkt vorgegeben ist, angefahren werden, insbeondere wenn das Brillenglas mittels Wegaufnehmer in der x/y-Ebene erfassbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisierte Querschnittsdarstellung durch die erfindungsgemäße Einrich tung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen, Fig. 2a Darstellung der Markierungen auf einem Gleitsichtbrillenglas, Fig. 2b Darstellung der Briliengravurdarstellung auf einem Brillenglas, Fig. 3 schematisierte Darstellung der Einzelkomponenten der erfindungsgemäßen Kombination aus einem Scheitelbrechwertmesser und der Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen sowie Fig. 4 Vorrichtung zur Erfassung eines Brillenglases in der x-y-Ebene.
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
Die in Figur 1 dargestellte Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen weist zwei Lichtquellen L1 und L2 auf, mit jeweils einer LED 1 (nur in der linken Lichtquelle L1 dargestellt) und einem Fassungsgehäuse 2, innerhalb dem ein Zylinderlinsenpaar Z1 und Z2, deren Zylinderachsen jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Zylinderlinsenpaar Z1 und Z2 drehbar im Gehäuseteil 3 der Lichtquelle angeordnet.
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) Durch die Zylinderlinsenanordnung wird auf der Brillenglasoberfläche 4 ein elipti- scher Beleuchtungsbereich abgebildet, der dem Bereich der Brillengravurdarstellungen angepaßt ist. Die beidseitigan der Brillenglasoberfläche 4 reflektierten Lichtstrahlen S1 und S2 treten in das optische Empfangssystem E ein, das der Brillenglasoberfläche 4 zugewandt einen Achromat 5 sowie einen mit dem Achromat 5 fest verbundenen Prismenkeil 6 aufweist. Der Prismenkeil 6 dient dazu, den Zwischenbereich 7 zwischen den Brillengravurdarstellungen B1 und B2 auszublenden, so daß die Bereiche der Brillengravurdarstellungen vergrößert abgebildet werden können. In Strahlrichtung nachgeschaltet ist ein weiterer fokussierender Achromat 8 vorgesehen, der die Abbilder der Brillengravurdarstellungen B1 und B2 auf einen CCD-Lichtsensor 9 abbildet. Zur Ausblendung von Hintergrundlicht kann zusätzlich ein IR-Filter sowie eine Lochblende zur Erhöhung der Schärfentiefe im optischen Empfangssystem vorgesehen werden, die jedoch in der Figur nicht dargestellt sind.
Vorzugsweise kann der Achromat 5 zusammen mit dem Prismenkeil 6 in der Höhe verstellt werden (siehe Doppelpfeil), um auf diese Weise entsprechende Fokussierju- stierungen vornehmen zu können.
Die optische Achse des optischen Empfangssystems E steht dabei senkrecht zur Brillenglasoberfläche 4, wohingegen die optischen Achsen der Beleuchtungseinheiten L1 und L2 einen Winkel mit der optischen Achse des Empfangssystems einschließen.
Bezüglich der Figurenbeschreibung zu den Figuren 2a und 2b wird auf die vorstehend ausgeführten Anmerkungen verwiesen.
In Figur 3 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kombination eines Scheitelbrechwertmessers mit einer Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen abgebildet.
ERSATZBWTT (REGEL 26) Die schematisierte Darstellung des Scheitelbrechwertmessers besteht aus einer Lampe L einer Feldblende F sowie einen den Meßstrahl MS parallel richtenden fo- kussierenden Achromat 10, der den Meßstrahl MS auf die Brillenglasoberfläche 4 richtet. Das Brillenglas B liegt auf einer Glasauflage 11 auf und stößt horizontal an eine Brillenanlage 12 an. Auf die im Meßstrahlengang nachfolgende Optik zur Auswertung der optischen Wirkungen des Brillenglases wird in diesem Zusammenhang nicht weiter eingegangen. Die diesbezügliche Darstellung der nachfolgenden Komponenten dient lediglich der Komplettierung des Strahlenganges.
Die optische Achse des Meßstrahlenganges MS und die optische Achse des optischen Empfangssystems E sind jeweils senkrecht auf die Glasoberfläche 4 gerichtet. Die gegenseitige Beabstandung der Achsen ist dabei derart gewählt, daß bei entsprechender Positionierung des Brillenglases relativ zum Meßstrahlengang MS zugleich auch die Bereiche der Brillengravurdarstellungen von den Lichtquellen beleuchtet und mittels der optischen Empfangseinrichtung erfaßbar sind.
Aus Gründen besserer räumlicher Anordnung ist der Beleuchtungsstrahl für die Bril- lengravurbereiche in diesem Ausfürhungsbeispiel über einen Umlenkspiegel 13 gefaltet.
Durch die parallele Vermessung des Brillenglases mit Hilfe des Scheitelbrechwertmessers sowie der Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen ist es überdies möglich, eine exakte zweidimensionale Positionierung des Brillenglases auf der Glasauflage 11 zu erhalten. Durch die eindeutigen geometrischen Zuordnungen der entsprechenden Bezugspunkte, die beispielsweise in den Figuren 2a und 2b beschrieben sind, kann das Glas in der x-y-Ebene, d.h. der Glasauflageebene exakt erfaßt und entsprechend kontrolliert verschoben werden.
Für die vorstehend genannte geometrisch exakte Vermessung eines Brillenglases ist im Scheitelbrechwertmesser eine Meßvorrichtung zur Erfassung der Lage des Bril-
ERSATZBIATT (REGEL 26) lenglases in der x-y-Ebene vorgesehen. Eine derartige Vorrichtung ist in Figur 4 dargestellt.
Gegen eine Brillenanlageleiste 12 sowie einen Nasenschieber 13 wird eine Brillenfassung 14 manuell gedrückt. Die Brillenfassung 14, in der die zu vermessenden Gläser bereits eingeschliffen sind, wird dabei mit dem zu vermessenden Glas 4 auf die Glasauflage 11 aufgelegt, so daß die Fassung 14 sowohl an der Brillenanlageleiste 12, als auch im nasalen Bereich der Fassung am entsprechend ausgestalteten Nasenschieber 13 anliegt.
Auf einer fest mit der Brillenanlageleiste 12 verbundenen Schiebereinrichtung 15 sind Meßwertaufnehmer bzw. Decoder 16, 16' vorgesehen, die die Verschiebung jeweils der ihnen zugeordneten Meßskalen 17 und 17' erfassen. Die Meßskalen 17 und 17' sind über Befestigungsflansche 18 und 18' an, relativ zur in x- und y-Richtung beweglichen Schiebereinrichtung 15 feststehenden Teilen, wie beispielsweise an einer Gehäusewand 19, befestigt.
Auf diese Weise ist die Brille in einem durch die Anlageflächen vorgegebenen Koordinatensystem integriert, so daß aufgrund einer exakten Wegmessung entlang zweier orthogonaler Raumachsen eine hochgenaue Positionierung der Brille bspw. relativ zum Meßstrahlengang möglich ist.
Ein möglicher Meßablauf erfolgt dabei in der Weise, so daß zunächst das zu vermessende Brillenglas entlang seiner Glashorizontalen ausgerichtet wird, unter Hinzuziehen der Informationen der Brillenglasgravurdarstellungen. Anschließend erfolgt das Zentrieren des Meßstrahls in den Prismenbezugspunkt des Glases, von dem aus unter Verwendung der exakten Länge der verschobenen Wege der Nah- und Fernbereich des Glases präzise angefahren und vermessen werden kann.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung sphärischer, prismatischer und zylindrischer Wirkung von optischen Linsen unter Nutzung der Brillengra- vurdarstellungen liegt insbesondere darin, daß die aktuell von dem Scheitelbrechwertgerät erfaßten Meßwerte, beispielsweise die optischen Wirkungen im Nah- und Fernbezugspunkt, mit den Angaben in der Briliengravurdarstellung verglichen werden können und auf diese Weise einfach festgestellt werden kann, ob möglicherweise Meßfehler vorliegen. Ebenso kann mit Hilfe der exakten Erfassung der räumlichen Lage des zu vermessenden Brillenglases in der x-y-Ebene ein gezieltes Positionieren des zu vermessenden Brillenglases durchgeführt werden, so daß langes Suchen nach bestimmten, zu vermessenden Brillenglasbereichen auf diese Weise vermieden werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Messung der sphärischen, prismatischen und zylindrischen Wirkung eines Brillenglases, mit einem auf das, auf einer Glasauflage aufliegende Brillenglas gerichteten Meßstrahlengang sowie mit einer Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen, die in bestimmten Oberflächenbereichen von Brillengläsern eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen wenisgtens eine über der Glasauflage angeordnete Lichtquelle, deren Licht auf einen Bereich mit Brillengravurdarstellungen gerichtet ist, sowie ein optisches Empfangssystem mit einem Lichtsensor aufweist, und daß der Meßstrahlengang relativ zur Einrichtung zur optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen derart angeordnet ist, daß der Meßstrahl das auf der Glasauflage aufliegende Brillenglas durchsetzt und zugleich der Bereich der Brillengravurdarstellungen von der Lichtquelle beleuchtet und mittels des optischen Empfangsystems erfassbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle stammende Licht über eine Abbildungsoptik auf den Bereich mit Brillengravurdarstellungen gerichtet ist, und daß das optische Empfangssystem eine Empfangsoptik aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Empfangssystem derart mittig zwischen zwei Lichtquellen angeordnet ist, daß die optische Achse der Empfangsoptik des optischen Empfangssystem senkrecht zur Brillenglasebene orientiert ist, und daß die Strahlachsen der unmittelbar auf die Brillenglasoberfläche auftreffenden Lichstrahlen jeweils einen Winkel größer 0° mit der optischen Achse der Empfangsoptik des optischen Empfangssystem einschließen.
ERSATZBLÄΓT (REGEL 26)
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Lichtquelle nachgeschaltete Abbildungsoptik aus einem hintereinander angeordneten Zylinderlinsenpaar besteht, so daß der von der Lichtquelle bestrahlte Bereich auf der Brillenglasoberfläche von elliptischer Form ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsoptik des optischen Empfangssystems eine Prismenkeilanordnung aufweist, die zwischen zwei fokussierenden Achromaten angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der im optischen Empfangssystem iichstrahleintritts- seitige fokussierende Achromat und die Prismenkeilanordnung eine optische Einheit bilden, die relativ zum zweiten fokussierenden Achromat verschiebbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenkeilanordnung derart in den Strahlengang der Empfangsoptik eingesetzt ist, daß die Brillengravurbereiche scharf auf den der Empfangsoptik nachgeschalteten Lichtsensor abgebildet werden, wohingegen der Bereich zwischen den Brillengravurbereiche nicht abgebildet wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Empfangsoptik ein Filter angeordnet ist, das das Umgebungslicht mit Ausnahme der Wellenlänge des von der Lichtquelle kommenden Lichts absorbiert.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile der Empfangsoptik des optischen Empfangsystems entlang ihrer optischen Achse verschiebbar sind.
ERSÄΓZBLÄTT (REGEL 26)
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine LED-Element ist, das im IR- Bereich emittiert.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Meßstrahlengang die optische Achse der Empfangsoptik des optischen Empfangssystems verläuft.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausrichtung des Brillenglases relativ zum Meßstrahlengang, so daß der Meßstrahl das Brillenglas im Fernbezugspunkt trifft, der sich oberhalb des Prismenbezugspunkts relativ zur Glashorizontalen auf der Brillenglasoberfläche befindet, die Beleuchtungsbereiche der Lichtquellen mit den Brillenglasgravurbereichen zusammenfallen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine exakte zweidimensionale Vermessung eines Brillenglas durch gemeinsame Ermittlung definierter Glasbezugspunkte mittels Meßstrahlengang sowie der optischen Erfassung von Brillengravurdarstellungen durch entsprechende Verschiebung des Brillenglases auf der Glasauflage möglich ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brillenanlageleiste sowie ein Nasenschieber, der in den nasalen Fassungsbereich einschiebbar ist und auf diese Weise die Brille gegen seitliches Verrutschen auf der Glasauflage sichert, vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
ERSATZBLÄΓT (REGEL 26) dadurch gekennzeichnet, daß zwei orthogonal zueinander wirkende Wegmesser vorgesehen sind, die eine Lageverschiebung des Brillenglases in der Brillenglasebene erfassen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei gemeinsamer Verschiebung des Brillenglases mit der Brillenanlageleiste und Nasenschieber sowohl die Verschiebung in Richtung der Glashorizontalen als auch in Orthogonalrichtung dazu ermittelbar sind.
17. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zu vermessende Brillenglas mit Hilfe der Erfassung von den auf dem Brillenglas vorhandenen Brillengravurdarstellungen auf der Glasauflage positioniert wird, und daß die in den Brillengravurdarstellungen enthaltenen Informationen erfasst und mit den tatsächlichen Meßwerten verglichen werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Brillenglas ein Gleitsichtglas ist und zunächst entlag seiner Glashorizontalen nach dem Prismenbezugspunkt ausgerichtet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Wirkungen am Nah- und/oder Fernbezugspunkt gemessen werden.
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