WO2016071078A2

WO2016071078A2 - Vermessen der topographie und/oder des gradienten und/oder der krümmung einer das licht reflektierenden fläche eines brillenglases

Info

Publication number: WO2016071078A2
Application number: PCT/EP2015/073510
Authority: WO
Inventors: Peter Pacher; Adalbert Hanssen
Original assignee: Carl Zeiss Vision International Gmbh
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2016-05-12
Also published as: WO2016071078A3; DE102014222628A1

Abstract

Eine Vorrichtung (10) für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche (12) eines in einem Aufnahmebereich (16) angeordneten Brillenglases (14) hat eine Lichtquelle (22) und weist eine Detektionseinrichtung (32) für das Erfassen einer Helligkeitsverteilung (30) auf einer Detektionsfläche (28) auf, die dort von dem an der das Licht reflektierenden Fläche (12) reflektierten Licht (15) der Lichtquelle (22) auf der Detektionsfläche (28) hervorgerufenen wird. Erfindungsgemäß enthält die Vorrichtung (10) eine Abtasteinrichtung (11) für das Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche (12) mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl (24) aus der Lichtquelle (22) an unterschiedlichen Orten (25) durch relatives Verlagern des wenigstens einen Lichtstrahls (24) und des Brillenglases (14) zueinander. Die Vorrichtung (10) hat eine Rechnereinheit (36) für das Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden Fläche (12) aus der mit der Detektionseinrichtung (32) bei dem Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche (12) mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl (24) aus der Lichtquelle (22) an unterschiedlichen Orten (25) auf der Detektionsfläche (32) erfassten Helligkeitsverteilung und aus der Information der Richtung des wenigstens einen gerichteten Lichtstrahls (24) sowie aus der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12).

Description

Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche eines Brillenglases

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche eines in einem Aufnahmebereich angeordneten Brillenglases mit einer Lichtquelle und mit einer Detektionseinrichtung für das Erfassen einer Helligkeitsverteilung auf einer Detektionsfläche, die dort von dem Licht der Lichtquelle hervorgerufen wird, das an der vorgenannten Fläche reflek- tiert wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche eines Brillenglases. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln für das Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche eines mit einem erfindungsgemäßen Verfahren vermessenen Brillenglases.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 5 106 183 A bekannt. Dort wird vorgeschlagen, die Topographie der Oberfläche eines Brillenglases zu ver- messen, indem auf der Oberfläche des Brillenglases hervorgerufene Reflexionen des Lichts von Leuchtdioden, die auf der Innenseite eines Kugeloberflächenabschnitts angeordnet sind, mit einem Fotodetektor erfasst und einer Auswertung unterzogen werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für das Vermessen der Topographie einer das Licht reflektierenden Fläche eines Brillenglases bereitzustellen und ein Verfahren für das Vermessen einer solchen Topographie anzugeben, mit denen sich unterschiedliche lokale Oberflächenkrümmungen mit hoher Auflösung präzise erfassen lassen. Insbesondere ist es eine Auf- gäbe der Erfindung, die lokalen Krümmungsverläufe von das Licht reflektierenden Flächen mit einer Genauigkeit von z. B. 10^"3 dpt aufzulösen. Diese Aufgabe wird mit der in Anspruch 1 definierten Vorrichtung und dem in Anspruch 14 definierten Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Erfindung versteht unter einer das Licht reflektierenden Fläche eine Fläche, die einen Lichtstrahl mit elektromagnetischer Strahlung aus einem Wellenlängenbereich, der z. B. in dem sichtbaren Spektralbereich liegt, der aber auch ober- und/oder unterhalb des sichtbaren Spektralbereichs im Infraroten oder Ultravioletten liegen kann, gerichtet reflektiert und dabei in einen reflek- tierten Lichtstrahl überführt. Für die Richtung der auf die Fläche einfallenden elektromagnetischen Strahlung und die Richtung der von der Fläche reflektierten Strahlung gilt hier das Reflexionsgesetz. D. h., der Winkel, den der auf die das Licht reflektierende Fläche einfallende Lichtstrahl aus der elektromagnetischen Strahlung mit der Flächennormalen in dem Auftreffpunkt bil- det, ist gleich dem Winkel, den der ausfallenden reflektierte Lichtstrahl mit dieser Flächennormalen einschließt, wobei der einfallende Strahl, der ausfallende Strahl und die lokale Flächennormale in einer gemeinsamen Ebene liegen, die der durch den einfallenden Lichtstrahl und die Flächennormale definierten Einfallsebene entspricht.

Eine Fläche reflektiert einen Lichtstrahl mit elektromagnetischer Strahlung gerichtet, wenn ihre Rauhigkeit klein gegen die Wellenlänge der Strahlung ist. Damit eine Fläche einen Lichtstrahl gerichtet reflektiert, muss die Fläche also hinreichend glatt sein.

Der Reflexionsgrad einer das Licht reflektierenden Fläche im Sinne der Erfindung kann in der Größenordnung von 100% liegen. Er kann aber auch kleiner als 100% sein, und zwischen 1 % und 100% oder auch unterhalb von 1 % liegen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektie- renden Fläche eines Brillenglases enthält eine Abtasteinrichtung für das Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl aus der Lichtquelle an unterschiedlichen Orten durch relatives Verlagern des wenigstens einen Lichtstrahls und des Brillenglases. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine Rechnereinheit für das Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden Fläche aus der mit der Detektionseinrichtung bei dem Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl aus der Lichtquelle an unterschiedlichen Orten auf der Detektionsfläche erfassten Helligkeitsverteilung und aus der Information der Richtung des wenigstens einen gerichteten Lichtstrahls sowie aus der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche. Unter der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche versteht die Erfindung Information, die es ermöglicht, die Koordinaten des Punkts in einem Koordinatensystem anzugeben, das zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektie- renden Fläche eines Brillenglases referenziert ist.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass durch Abtasten der das Licht reflektierenden Fläche eines Brillenglases mit einem Lichtstrahl, der z. B. ein Laserstrahl sein kann, d. h. ein Lichtstrahl, der einem dünnen Bün- del von parallelen Strahlen entspricht, die Topographie und/oder den Gradient und/oder die Krümmung dieser das Licht reflektierenden Fläche ermittelt werden kann, indem die von dieser Fläche reflektierten Lichtstrahlen, die der die das Licht reflektierende Fläche beaufschlagende Lichtstrahl hervorruft, erfasst und ausgewertet werden. Hier wird aus den auf der Detektionsfläche erfassten Helligkeitsverteilungen rechnerisch eine Mannigfaltigkeit von Lösungen des Reflexionsgesetzes bestimmt. Diese Lösungen sind über die Entfernungen des Scanners von dem Ort parametrisiert, auf dem der betref- fende Lichtstrahl auf die das Licht reflektierende Fläche auftrifft. Die gesuchte Flächenbeschreibung wird in der Rechnereinheit aus dieser Mannigfaltigkeit von Lösungen dann durch Ausgleichung und Minimieren, z.B. durch Ausgleichen und Minimieren von gewichteten Quadratsummen benachbarter Stellen anhand der Randbedingung der Stetigkeit und der Glattheit der Brillenglasfläche und anhand der bekannten Koordinaten wenigstens eines einzelnen Punkts auf der Brillenglasfläche berechnet. Eine Idee der Erfindung ist es dabei, dass der Zeitbedarf für die Messung eines einzelnen Messobjekts nicht durch die Auslegung für einen großen Messbereich bestimmt ist, son- dem dass durch schnelle, vorab ausgeführte Messschritte der eigentliche Messablauf für ein völlig unbekanntes Messobjekt im Voraus optimiert wird.

Das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer Licht gerichtet reflektierenden Fläche eines Brillenglases in einem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit folgenden Schritten erfolgen:

Bereitstellen von wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl, der die das Licht reflektierende Fläche des Brillenglases beaufschlägt. Aufeinanderfolgendes relatives Verlagern des wenigstens einen Lichtstrahls und der das Licht reflektierenden Fläche, um mit dem Lichtstrahl nacheinander unterschiedliche Orte der das Licht reflektierenden Fläche zu beaufschlagen und/oder um die das Licht reflektierende Fläche in Bezug auf den die Fläche beaufschlagenden Lichtstrahl zu verkippen.

Erfassen von Helligkeitsverteilungen für das an den unterschiedlichen Orten der das Licht reflektierenden Fläche reflektierte Licht und/oder das bei unterschiedlichen Verkippungen der das Licht reflektierenden Fläche reflektierte Licht auf einer Detektionsfläche.

Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden Fläche aus der bei dem Beaufschlagen der Fläche mit dem wenigstens einen gerichteten Lichtstrahl an unterschiedlichen Orten auf der Detektionsfläche erfassten Helligkeitsverteilung und aus der Information der Richtung des wenigstes einen Lichtstrahls und der Information des Orts wenigstens eines bekannten Punkts auf der das Licht reflek- tierenden Fläche.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm enthält einen Programmcode für das Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche eines mit dem vorgenannten Verfah- ren vermessenen Brillenglases aus den Richtungen der beaufschlagenden Lichtstrahlen und aus den jeweils zugehörigen auf der Detektionsfläche ausgebildeten Helligkeitsverteilungen, die erfasst werden.

Die Erfindung benutzt die Reflexion eines Lichtstrahls, mit dem eine das Licht reflektierende Fläche an unterschiedlichen Stelle beaufschlagt wird, um die Topographie und/oder den Gradienten und/oder die Krümmung dieser Fläche zu ermitteln. Mit einem als ein Messstrahl wirkenden Lichtstrahl werden erfindungsgemäß nacheinander die verschiedenen Stellen der zu vermessenden Fläche abgetastet. Unter Zuhilfenahme mindestens eines bekannten Punkts, d. h. eines sogenannten Startpunkts auf der zu messenden Fläche und der Vorkenntnis, dass die zu vermessende Fläche, z. B. eine Brillenglasrückfläche keine Sprünge hat, kann man dann die richtige Lösung isolieren.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, in der Vorrichtung Mittel für das Erfassen der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der zu vermessenden Fläche in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem vorzusehen, z.B. indem die Koordinaten wenigstens eines Punkts auf der zu vermessenden Fläche in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem erfasst werden.

Die Mittel für das Erfassen der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche in einem vorrichtungsfesten Koordi- natensystem können insbesondere als eine als ein mechanischer Taster ausgebildete Messeinrichtung gestaltet sein, mittels dessen der wenigstens eine Punkt auf der das Licht reflektierenden Fläche für das Erfassen der Information des Orts mechanisch antastbar ist.

Insbesondere können die Mittel für das Erfassen der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem als eine als ein mechanischer Taster ausgebildete Messeinrichtung gestaltet sein, mittels dessen der wenigstens eine Punkt auf der das Licht reflektierenden Fläche für das Erfassen der Information des Orts durch Bestimmen der Z-Lage in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem anhand einer nach X und Y bekannten Stelle mechanisch antastbar ist oder mittels dessen der wenigstens eine Punkt auf der das Licht reflektierenden Fläche für das Erfassen der Information des Orts durch Bestimmen der X-Lage und der Y-Lage und der Z-Lage in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem mechanisch antastbar ist.

Es ist jedoch auch möglich, dass als Mittel für das Erfassen der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem die Abtasteinrichtung für das Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl für das Einstellen eines unterschiedlichen Einfallswinkels des wenigstens einen Lichtstrahls auf die das Licht reflektierende Fläche an wenigstens einem Ort dieser Fläche oder an hinreichend dicht beieinan- derliegenden Orten dieser Fläche ausgelegt ist, so dass der wenigstens eine Ort dieser Fläche eindeutig rekonstruierbar oder die Fläche eindeutig rekonstruierbar und damit die Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche bestimmbar ist. Es kann also z. B. eine das Licht reflektierende Fläche auch an mehreren Punkten unter unterschiedlichen Winkeln abgetastet werden: Damit wird es möglich, aus den ursprünglich mehrdeutigen Lösungen diejenige zu bestim- men, die konsistent ist und man braucht keinen bekannten Startpunkt mehr. Damit wird es dann sogar möglich, stückweise glatte Flächen zu messen, wie sie beispielsweise bei Bi- und Trifokalbrillengläsern auftreten. Wenn die Abtasteinrichtung für das Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl für das Einstellen eines unterschiedlichen Einfallswinkels des wenigstens einen Lichtstrahls auf die das Licht reflektierende Fläche an wenigstens einem Ort dieser Fläche ausgelegt ist, sorgt man zweckmäßigerweise dafür, dass an wenigstens einem Ort, besser aber an mehreren oder gar vielen Orten auf die zu messende, das Licht reflektierende Fläche gerichtete Lichtstrahlen z. B. nacheinander mit unterschiedlichen Einfallswinkeln αι , ci2 etc. auftreffen. Mit einer Detektions- einrichtung können dann die zugehörigen Helligkeitsverteilungen auf der De- tektionsfläche registriert und schließlich gemeinsam ausgewertet werden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die etablierten Verfahren für das Vermessen der Topographie von Oberflächen, wie z. B. das in der DE 41 30 237 A1 beschriebene Verfahren der Streifenprojektion oder das Verfahren der Lasertriangulation, das in dem Messsystem LC15Dx der Fa. Nikon verwendet wird und das z. B. auf der Wikipedia-Intemetseite ,,http://de.wikipedia.org/wiki/Abstandsmessung_(optisch)" beschrieben ist, nicht für das Vermessen von glänzenden, das Licht reflektierenden Flächen transparenter Körper eignen, d. h. insbesondere nicht für das Vermessen der optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern. Dies liegt daran, dass bei diesen Verfahren Lichtstrahlen auf die zu messende Fläche gerichtet werden und eine Streuung des Lichts auf der zu vermessenden Fläche erforderlich ist, damit eine oder mehrere Kameras, die die Oberfläche aus einer von der Beleuchtungsrichtung abweichenden Richtung jeweils auf einen Bildsensor, z. B. ein Detektorarray abbilden, zueinander gehörige Punkte auf der durch die Beleuchtung strukturierten Oberfläche auflösen können. Nur dann kann nämlich aus der lateralen Lage angestrahlter Punkte oder von so erkannten zusammengehörigen Punkte auf die Lage der Punkte im Raum geschlossen werden.

Bei einer glänzenden Fläche, z. B. einer polierten Kunststoff- oder Glasflä- che, wie sie bei einem Brillenglas anzutreffen ist, kann eine Kamera nur dasjenige Licht aus einem die Fläche beaufschlagenden Lichtstrahl erfassen, das die Reflexionsbedingung erfüllt. Bei dem Verfahren der Lasertriangulation oder der Streifenprojektion wird außerdem regelmäßig die Tiefenlage für remittierende Oberflächen vermöge der Abbildung durch ein zwischenge- schaltetes Objektiv in einen lateralen Effekt transformiert. Eine flächenhafte Messung ausgedehnter Areale einer das Licht reflektierenden Fläche ist mit diesen Verfahren nicht zweckmäßig, weil eine das Licht reflektierende Fläche je nach ihrer Gestalt und Orientierung entweder an fast keiner Stelle oder nur an ganz wenigen Stellen des Objekts oder - und dies aber auch nur in Spe- zialfällen - für das gesamte Sichtfeld einer Kamera auf einmal die Reflexionsbedingung erfüllt. Außerdem gibt es am Übergang von der Reflexionsbedingung zu benachbarten Punkten ohne Reflexionsbedingung regelmäßig starke Beleuchtungsgradienten, die die Genauigkeit des Verfahrens der Lasertriangulation oder der Streifenprojektion erheblich beeinträchtigen.

Die Erfindung schlägt demgegenüber vor, statt einer streuenden Remission genau das andere Extrem zu benutzen, nämlich die gerichtete Reflexion an der zu messenden Fläche. Erfindungsgemäß werden die reflektierten Lichtstrahlen entweder direkt einer Detektionsfläche auf einem Detektor oder auf eine Detektionsfläche auf einem Fluoreszenzschirm, einer Mattscheibe oder dergleichen zugeführt. Auf letzteren werden sie dann gegebenenfalls mit einer Zwischenabbildung de- tektiert. Bei einer geeigneten Dimensionierung der Komponenten ist nicht einmal eine Zwischenabbildung erforderlich. Es ist z. B. möglich, unmittelbar in der Auffangfläche einen Bildsensor vorzusehen, dessen Oberfläche die Detektionsfläche ist, der für die verwendete Strahlung empfindlich ist und der eine örtliche Messung der Intensitätsverteilungen erlaubt.

Die Abtasteinrichtung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Um- lenksystem für das einstellbare Umlenken des von der Lichtquelle bereitgestellten wenigstens einen Lichtstrahls in eine vorgebbare Richtung aufweisen, um die optisch wirksame Fläche an unterschiedlichen Orten mit dem Lichtstrahl zu beaufschlagen. Die Abtasteinrichtung kann hierfür wenigstens einen Spiegel für das Umlenken eines Lichtstrahls aus dem Umlenksystem zu einer das Licht reflektierenden Fläche des Brillenglases enthalten.

Alternativ oder zusätzlich kann die Abtasteinrichtung auch eine Einrichtung für das relative Verlagern des Umlenksystems zu einem in dem Aufnahmebereich angeordneten zu vermessenden Brillenglas enthalten.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch einen beweglich gelagerten Halterahmen umfassen, in dem das Umlenksystem und die Detektionsfläche aufgenommen ist, der gegenüber einem in dem Aufnahmebereich angeordneten, zu vermessenden Brillenglas verlagert werden kann, um die Position des Umlenksystems und die Position der Detektionsfläche gegenüber der das Licht reflektierenden Fläche des Brillenglases zu verändern. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere eine Einrichtung für das relative Verlagern der Detektionsfläche zu einem in dem Aufnahmebereich angeordneten zu vermessenden Brillenglas aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Abtasteinrichtung für das relative Verlagern von dem wenigstens einen Lichtstrahl und dem Brillenglas eine Positioniereinrichtung für das Verlagern des Brillenglases relativ zu dem wenigstens einen Lichtstrahl mit wenigstens einem linearen Bewegungsfrei- heitsgrad und/oder mit wenigstens einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad und/oder mit wenigstens zwei unterschiedlichen linearen Bewegungsfreiheitsgraden enthält. Als eine Lichtquelle für das Bereitstellen von einem gerichteten Lichtstrahl enthält eine erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt einen Laser. Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, mit der Lichtquelle quasi gleichzeitig UV- Licht und IR-Licht bereitzustellen, um die optisch wirksame Fläche des Brillenglases mit einem Lichtstrahl mit UV-Licht und mit einem Lichtstrahl mit IR- Licht abzutasten. Es versteht sich jedoch, dass in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine Lichtquelle eingesetzt werden kann, die entweder nur UV-Licht oder nur IR-Licht bereitstellt. Zwei Lichtarten zu benutzen, hat einen Vorteil, wenn die eine Lichtart das Glas durchdringt und ein Teil davon an beiden Flächen reflektiert wird, das Licht der anderen Lichtart jedoch nur an der Vorderfläche reflektiert wird, weil das Glas für die andere Lichtart undurchlässig ist. Wenn man beide Lichtarten zeitlich moduliert, ist es möglich, die Reflexe, d. h. die Intensitätsverteilungen bzw. die Helligkeitsverteilungen des Lichts auf der Detektionsfläche beider Seiten zu unterscheiden und die Intensitäts- bzw. Helligkeitsverteilungen zu separieren: So ist es möglich, mit einer Anordnung ein Brillenglas zu messen, das nur von einer Seite aus zugänglich ist, weil es z. B. in einem nach oben offenen Transportbehälter in der Fertigung ist oder gar noch an einem Blockstück befestigt ist.

Einem Computerprogramm für das Rekonstruieren der beiden optischen Flächen muss dazu der Brechungsindex des Brillenglasmaterials zugeführt werden und es muss bei der Rekonstruktion der Rückfläche die Brechung des einfallenden Strahls an der Vorderfläche berücksichtigt werden, dann die Re- flexion an der Rückfläche und schließlich die Brechung des reflektierten Strahls beim Wiederaustritt aus der Vorderfläche. Diese Rechenschritte werden einfacher, wenn zuerst die Intensitätsverteilungen von der Reflexion an der Vorder- von denen an der Rückfläche rechnerisch separiert werden, die Vorderfläche aus den Intensitätsverteilungen der reinen Vorderflächenreflexe als Topographie rekonstruiert wird und schließlich die Rückfläche, denn bei deren Rekonstruktion kann man dann die beiden Lichtbrechungen an der dann schon bestimmten Vorderflächentopographie rechnerisch berücksichtigen.

In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Abtasteinrichtung für das Erfassen der Helligkeitsverteilung auf der Detektionsfläche eine Kamera aufweisen. Dabei kann die Detektionsfläche an einem mit einem Fluoreszenzmaterial beschichteten Schirmkörper ausgebildet sein. Dieser Schirmkörper kann z. B. gebogen sein und z. B. die Form einer Halbkugel oder auch einer anderen Rotationsfläche haben, die durch räumliche Rotation einer ebenen Kurve um eine Achse in der Ebene entsteht, in der die Kurve definiert ist. Indem die Oberfläche des Schirmkörpers mit einem Fluoreszenzmaterial beschichtet ist, lässt sich erreichen, dass erzeugtes Fluoreszenzlicht auf das Empfindlichkeitsspektrum einer Kamera angepasst ist. Alternativ kann man eine Detektionsfläche mit Fluoreszenzmaterial verwenden, bei dem die Fluo- reszenz durch die Lichtstrahlen, die von der das Licht reflektierenden, zu messenden Fläche eines zu vermessenden Brillenglases reflektiert werden, die Fluoreszenz quenchen, so dass sich die Intensitätsverteilung dort über das Quenchen einer Fluoreszenz mit einer Kamera erfassen lässt. Zu bemerken ist auch, dass eine Detektionsfläche mit Fluoreszenzmaterial den Einsatz von Kameras für das Erfassen der Helligkeitsverteilung auf der Detektionsfläche ermöglicht, die für den sichtbaren Spektralbereich ausgelegt sind und die deshalb keine aufwändigen, kostspieligen Optik- und Detekti- onseinheiten für das Erfassen von UV- oder IR-Licht enthalten müssen. Die Detektionsfläche in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch eine Fläche sein, die das Licht der von der zu messenden Fläche reflektierten Lichtstrahlen diffus remittiert und die dann von einer Kamera beobachtet wird. In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Detektionsfläche auch als eine Oberfläche eines Bildsensors ausgebildet sein.

Von Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung einen von dem an der das Licht reflektierenden Fläche reflektierten Licht der Lichtquelle durchsetzbaren als ein Hartmann-Shack Linsenarray oder als eine Hartmannplatte ausgebildetes optisches Element enthält. Damit ist es möglich, durch Auswerten der Helligkeitsverteilung des der Detektionsfläche zugeführten Lichts die Richtung zu bestimmen, in die das Licht der die zu messende Fläche beaufschlagenden Lichtstrahlen von dieser Fläche reflektiert wurde.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anordnung für das gleichzeitige Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden ersten Fläche eines Brillenglases und einer das Licht reflektierenden weiteren Fläche des Brillenglases mit einer ersten Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden ersten Fläche des Brillenglases, die den vorstehend angegebenen Aufbau hat, und mit einer zweiten Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden zweiten Fläche des Brillenglases, die einen vorstehend angegebenen Aufbau hat.

Zu bemerken ist, dass das Auswerten des genauen Verlaufs von Helligkeitsverteilungen auf der Detektionsfläche ermöglicht, die Topographie und/oder den Gradienten und/oder die Krümmung von optisch wirksamen Flächen mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.

Von Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Flä- che eines Brillenglases eine Einrichtung für das Bestimmen der Koordinaten eines Orts auf der Fläche in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem enthält.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für das Vermessen der Topographie von Brillengläsern in einer Brillenglas-Fertigung. Diese Brillengläser können eine Freiformfläche oder auch zwei Freiformflächen haben. Die lokalen Oberflächennormalen der das Licht reflektierenden, optisch wirksamen Flächen der Brillengläser können hier in Bezug auf die optische Achse um bis zu 45° geneigt sein. Eine optisch wirksame Fläche der Brillengläser kann z. B. mittlere Krümmungsradien R haben, die in dem Bereich zwischen - 1 .000 mm < R < - 50 mm und + 50 mm < R < + 1 .000 mm liegen. Die Topo- graphie von Brillengläsern mit einem Glasdurchmesser von bis zu 80 mm lässt sich mit dieser Erfindung problemlos vermessen. Zu bemerken ist auch, dass mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur die Topographie von Brillengläsern vermessen werden kann, sondern auch Abweichungen gegenüber einer Sollform ermittelbar sind. Solche Abweichungen gegenüber einer Sollform können dann z. B. an eine Einrichtung für das Bearbeiten von Brillengläsern übermittelt werden. Die entsprechende gewünschte Sollform eines entsprechenden Brillenglases kann dieser Einrichtung z. B. über eine an einem Brillenglas oder an einem das Brillenglas aufnehmenden Brillenglastransportbehälter angebrachte RFID-Einheit (Radio Frequency Identification Device), auf einem Laufzettel mit einem Barcode oder mit einer Codierung in einer Permanentmarkierung auf einem Brillenglas zur Verfügung gestellt werden. Eine Sollform für ein Brillenglas kann sich auch aus mehreren Identifikationsmerkmalen für ein Brillenglas ergeben, die in einer RFID-Einheit, in einem Barcode, in einer Codierung oder in einer Permanentmarkierung gespeichert sind.

Das Ermitteln der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden Fläche eines Brillenglases aus der auf der Detektionsfläche erfassten Helligkeitsverteilung kann auf ganz unter- schiedliche Weise geschehen: z. B. konstruktiv, ähnlich einem Integrationsverfahren, so dass ausgehend von Punkten in der Nähe eines bekannten Punkts jeweils mögliche lokale Lösungen aneinander gestückelt werden. Diese lokalen Lösungen hangeln sich dann von einem Messpunkt zum nächsten Messpunkt. Dabei können dann Inkonsistenzen nach einer Umrun- dung anhand der bereits rekonstruierten Punkte ausgeglichen werden. Eine andere mögliche Art für das Ermitteln der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden Fläche eines Brillenglases macht von einem impliziten Lösungsansatz Gebrauch, bei dem die zu vermessende Fläche in einer parametrisierten Form in Stücken oder als Ganzes zum Ansatz gebracht wird, z. B. durch Polynome, insbesondere Zernike-Polynome, Splineflächen etc. Eine solche Ausgangsfläche kann z. B. eine Kugelfläche sein, die eine der zu vermessenden Fläche angenäherte Gestalt hat. Dann werden die Parameter der Darstellung so lange variiert, bis die Messwerte für das variierte Modell in einer gewichteten Quadrat- summe minimal wird. Hier können die gesuchten Parameter z. B. mit den Verfahren des sogenannten steepest Descent, mit dem Verfahren der linearen Suche in einer Suchrichtung, mit dem sogenannten Lagrange- Multiplikator-Verfahren, mit dem Jacobi-Matrix-Verfahren oder mit dem Pseudoinverse-Verfahren aufgefunden werden oder eine Kombination dieser Verfahren. Zu bemerken ist allerdings, dass für das Variieren der Parameter der zu vermessenden Fläche grundsätzlich auch andere Verfahren für das Auffinden von Extremwerten angewendet werden können, insbesondere auch Verfahren mit Random-Suchrichtungen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auch das Rekonstruieren der Topographie einer das Licht reflektierenden Fläche eines Brillenglases, in dem Helligkeitsverteilungen von unterschiedlichen Anordnungen bzw. Positionen des Brillenglases in der Vorrichtung ausgewertet werden. Auch für eine Vielzahl von unterschiedlichen Positionen des Startpunkts eines auf eine op- tisch wirksame Fläche auftreffenden Lichtstrahls kann die Topographie der optisch wirksamen Fläche rekonstruiert werden. Besonders bei voneinander stark abweichenden Aufnahmebedingungen unterscheiden sich entsprechende Rekonstruktionen deutlich von einem Parallelversatz. Indem hier alle diejenigen Rekonstruktionen miteinander verglichen werden, die zu einem gleichen Startpunkt gehören, unter denen diejenigen ermittelt werden, bei denen die Überlappungsbereiche am besten zusammenpassen, kann dann auf die gesuchte Topographie der optisch wirksamen Fläche des Brillengla- ses geschlossen werden. Dieses Verfahren benutzt entfernt die Idee der sogenannten Bündelausgleichsrechnung in der Photogrammetrie, wo aus verschiedenen Kamerapositionen ein und dasselbe Brillenglas aufgenommen und dann mittels einer gemeinsamen Ausgleichsrechnung sowohl die Lage und Orientierung der Kamera bei einzelnen Aufnahmen als auch die Lage der photogrammetrischen Messpunkte in den Aufnahmen aus einer Vielzahl von Aufnahmen rekonstruiert wird. Einen Unterschied gibt es hier allerdings. Hier geht es nicht um Kamerabilder eines Messobjekts, die in einem großen Minimierungsproblem zusammengeführt werden, sondern um Messungen von Reflexerscheinungen, die in der Modellrechnung mit dem durch den jeweiligen Parametersatz schrittweise mit den bei der Messung ermittelten Phänomenen zur Deckung gebracht werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren gewährleisten eine hohe Flexibilität für das Vermessen von Krümmungen von insbesondere das Licht reflektierenden Flächen. Mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann die Topographie und/oder der Gradient und/oder die Krümmung von optisch wirksamen Flächen mit einem großen Messbereich erfasst werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases; Fig. 2 das Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksame Fläche eines Brillenglases; einen Teilschnitt eines Brillenglases in der ersten Vorrichtung nach der Fig. 1 mit reflektierten Lichtstrahlen; und Fig. 4b die Rekonstruktion der Topographie einer optisch wirksamen Fläche des Brillenglases in einer ebenen Schnittebene; eine Teilansicht der ersten Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases; eine Intensitätsverteilung des Lichts eines auf das Brillenglas gerichteten Lichtstrahls in einer zu dem Lichtstrahl senkrechten Ebene; eine Intensitätsverteilung des von dem Brillenglas reflektierten Lichts auf einer Detektionsfläche; eine zweite Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases; eine dritte Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases; eine vierte Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases; eine fünfte Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases mit einem Hartmann-Shack Linsenarray;

Fig. 12 das Hartmann-Shack Linsenarray in einer vergrößerten Ansicht;

Fig. 12a und Fig. 12b unterschiedliche Intensitätsverteilungen für das von dem Brillenglas reflektierte Licht nach dem Hartmann-Shack Linsenarray und vor dem Hartmann-Shack Linsenarray auf einer De- tektionsfläche;

Fig. 13 eine sechste Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases; Fig. 14 eine siebte Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases;

Fig. 15 eine achte Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases;

Fig. 16 eine neunte Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases;

Fig. 7 eine Anordnung für das gleichzeitige Vermessen von zwei einander gegenüberliegenden optisch wirksamen Flächen eines Brillenglases;

Fig. 18 eine Halteein chtung für das Halten eines Brillenglases in der Anordnung; Fig. 19 eine zehnte Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases; und

Fig. 20 eine elfte Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Brillenglases. Die in der Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 10 ist für das Vermessen der Topographie der optisch wirksamen Fläche 12 eines Brillenglases in Form eines Brillenglases 14 ausgelegt. Die Vorrichtung 10 hat einen Aufnahmebereich 16, in dem das Brillenglas 14 auf einer Aufnahmeeinrichtung in Form einer Auflage 18 aufgenommen werden kann. Die Vorrichtung 10 enthält eine Licht- quelle 22, die als ein UV-Laser ausgebildet ist und die einen gerichteten Lichtstrahl 24 mit UV-Laserlicht bereitstellt. In der Vorrichtung 10 gibt es eine Abtasteinrichtung 1 1 für das Abtasten der der optisch wirksamen Fläche 12 mit dem gerichteten Lichtstrahl 24 aus UV-Laserlicht. Diese Abtasteinrichtung enthält einen Scanner 26 und eine verstellbare Positioniereinrichtung 20, mit dem ein auf der Auflage 8 angeordnetes Brillenglas 4 in der Richtung des Doppelpfeils 21 mit einem linearen Bewegungsfreiheitsgrad linearbeweglich verlagert werden kann. Der Scanner 26 ist ein Umlenksystem für das von der Lichtquelle 22 bereitgestellte UV-Laserlicht. Das von der Lichtquelle 22 ausgesendete UV-Laserlicht wird hier durch den Scanner 26 ge- führt. Durch Verstellen eines in dem Scanner 26 angeordneten beweglichen Spiegels 44 wird der Lichtstrahl 24 dabei zu unterschiedlichen Orten 25 der optisch wirksamen Fläche 12 gelenkt, um die optisch wirksame Fläche 12 des Brillenglases 14 mit dem Lichtstrahl 24 abzutasten. Das an der optisch wirksamen Fläche 12 reflektierte UV-Laserlicht des Lichtstrahls 24 wird in der Vorrichtung 10 auf einer der optisch wirksamen Fläche 12 des Brillenglases 14 zugewandten Oberfläche eines Schirmkörpers 27 erfasst. Die der optisch wirksamen Fläche 12 des Brillenglases 14 in der Vorrichtung 10 zugewandte Oberfläche ist eine Detektionsfläche 28 für das an der optisch wirksamen Fläche 12 reflektierte UV-Laserlicht des Lichtstrahls 24. Die als eine Detektionsfläche 28 wirkende Oberfläche des Schirmkörpers 27 ist mit einem Material beschichtet, das mit dem UV-Laserlicht der Lichtquelle 22 zu Fluoreszenz angeregt wird, so dass die Detektionsfläche 28 an den mit dem an der optisch wirksamen Fläche 12 reflektierten UV-Laserlicht beaufschlagten Stellen fluoresziert. Auf der Detektionsfläche 28 erzeugt das an der optisch wirksamen Fläche 12 des Brillenglases 14 reflektierte UV-Laserlicht des Lichtstrahls 24 damit eine Helligkeitsverteilung 30, die mit einer Detektionseinrichtung 32 erfasst werden kann, die mehrere Kameras 34 mit jeweils einem Bildsensor 38 enthält. Die Vorrichtung 10 weist eine Rechnereinheit 36 auf, mit der die Lichtquelle 22 und der Scanner 26 gesteuert wird. Der Rechnereinheit 36 wird die auf dem Bildsensor 38 der Kameras 34 erfasst Helligkeitsverteilung 30 zugeführt. Die Rechnereinheit 36 enthält ein Computerprogramm, das aus den für verschiedene Einstellungen des Scanners 26 erfassten Helligkeitsverteilungen 30 die Topographie der optisch wirksamen Fläche 12 des Brillenglases 14 und/oder den Gradient und/oder die Krümmung dieser Fläche berechnet.

Die Fig. 2 erläutert die Berechnung der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der optisch wirksamen Fläche 12. In der Vor- richtung werden hierzu die Koordinaten {X, Y, Z} von Orten 25 auf der optisch wirksamen Fläche 12 durch Auswerten des Verlaufs einer Vielzahl von Lichtstrahlen 24 bestimmt, die von der Lichtquelle 22 (nicht gezeigt) über den Scanner 26 auf die das Licht reflektierende Fläche 12 gerichtet werden, um von dort auf die Detektionsfläche 28 reflektiert zu werden. Der Lichtstrahl 24 wird an dem Ort 25 an der das Licht reflektierenden Fläche 12 mit der Tan- gentialrichtung T und der Flächennormalen 29 entsprechend dem Reflexi- onsgesetz reflektiert. Das reflektierte Licht 15 des Lichtstrahls 24 trifft dann am Ort 33 auf die Detektionsflache 28.

Die Richtung des Lichtstrahls 24 vom Scanner 26 und der Ort 33, an dem das reflektierte Licht 15 auf die Detektionsflache 28 auftrifft, bestimmt die Lage des Orts 25, an dem der Lichtstrahl 24 reflektiert wird, nicht eindeutig: Dieser Ort muss aber auf einer Geraden in der Richtung des Lichtstrahls 24 auf einer Fläche mit einer Tangentialrichtung T' liegen, die das Licht des Lichtstrahls 24 an den Ort 33 der Detektionsflache 28 reflektiert. Die dafür notwendige Tangentialrichtung ist nicht überall gleich, sondern sie ändert sich längs des Lichtstrahls 24. Für einen Lichtstrahl 24 gibt es unendlich viele Lösungen, die zu einem Reflex an dem Ort 33 führen. In der Fig. 2 sind zwei Lösungen mit den Orten 25 und 25' kenntlich gemacht. Die Fig. 2 zeigt auch das Schnittprofil des Brillenglases mit der zu messende Fläche 12 sowie der Tangente an die Fläche, um die Vorgänge bei Reflexion an dem Ort 25 zu erläutern. Wenn man die Topographie der Fläche aus Messungen an dem Ort 25 und seiner Umgebung rekonstruieren und dabei den Ort 25 als Startpunkt zugrunde legen würde, ergäbe sich, bis auf Mess- fehler, genau der gleiche Verlauf der Topographie in der Umgebung des Orts 25 wie der Verlauf der Fläche 12.

In dem Punkt 25', der auf dem gleichen Lichtstrahl liegt, muss für eine Reflexion zu dem Ort 33 die lokale Tangente T' und die Flächennormale 29' die in der Fig. 2 gezeigte Richtung haben. Eine lokale Rekonstruktion der Topographie, die als Startpunkt den Punkt 25' oder die irgendeinen anderen Startpunkt längs dieser Rekonstruktionsfunktion nähme und die den Lichtstrahl 24 an dem Ort 25' schneidet, könnte z. B. so verlaufen wie im Fall der dort eingezeichneten lokalen hypothetischen Fläche 84.

Durch Verlagern des Scanners 26 zu der das Licht reflektierenden Fläche 12 oder umgekehrt kann der Einfallswinkel des Lichtstrahls 24 an dem Ort 25 auf der das Licht reflektierenden Fläche 12 von einem ersten Winkel ai auf einen davon verschiedenen zweiten Winkel C(2 verändert werden. Damit der entsprechende Lichtstrahl 24' an den Ort 25 gelangt, muss dieser dort mit dem Einfallswinkel C(2 auftreffen. Durch diese zweite Messung lässt sich der Ort 25' auf einer Fläche 12' mit der Flächennormalen 29' und der Tangential- richtung T' ausschließen: Wenn nämlich die das Licht reflektierende Fläche die eingezeichnete hypothetische Fläche 84 als eine Rekonstruktionsfläche statt der Fläche 12 hätte, würde man den Ort 25' mit einem Lichtstrahl 24" aus dem Scanner 26' abtasten, dessen Licht nach einer Reflexion an dem Ort 25' an einem Ort 30a' und nicht an dem Ort 30a auf der Detektionsfläche 28 gelenkt wird. An dem Ort 30a gibt es dann eine Helligkeitsverteilung mit dem von den Lichtstrahlen 24' hervorgerufenen Reflex, wenn die zu messende Fläche 12 durch den Ort 25 verläuft. Durch eine in dem Koordinatensystem 48 falsch rekonstruierte Z-Lage werden also die rekonstruierten Z-Lagen und zugehörigen berechneten Reflexlagen benachbarter Punkte zwischen beiden Messsituationen inkonsistent. Man erkennt daraus, dass man die Nicht-Eindeutigkeit mit einer zweiten Messstellung überwinden kann, bei der die Reflexionen auf der zu messen- den Fläche unter anderen Winkeln auftreten als in einer ersten Messsituation. Für jeden Bereich, in dem die Fläche glatt verläuft, d. h. bei einem Bifo- kalglas also getrennt für das Grundglas, sind Messungen unter verschiedenen Einfallswinkeln erforderlich, wobei nicht notwendig genau die gleichen Orte auf einer Fläche mit Lichtstrahlen 24, 24'unter zwei unterschiedlichen Einfallswinkeln ch , 02 beaufschlagt werden müssen. Es genügt, wenn die unter verschiedenen Einfallswinkeln gewonnenen Messdaten hinreichend dicht beieinander liegen, damit entsprechende Stetigkeits- und Glattheitskriterien für eine Rekonstruktion der gesuchten Fläche greifen. Die Fig. 3 zeigt die zu messende Fläche 12 mit einer Vielzahl von Lichtstrahlen 24, die sich durch ein aufeinanderfolgendes Verstellen des Scanners 26 ergibt. In einem ersten Schritt berechnet das Computerprogramm der Rechnereinheit 36 aus einer Vielzahl von Schwerpunkten unterschiedlicher mit den Bildsensoren 38 der Kameras 34 erfassten Helligkeitsverteilungen 30 eine Mannigfaltigkeit von möglichen Orten 25, 25' der Reflexion eines Lichtstrahls 24 auf möglichen das Licht reflektierenden Flächen 12, 12' mit den Flächennormalen 29, 29' als Lösungen des Reflexionsgesetzes, die über eine Entfernung von dem Scanner 26 längs des jeweiligen Lichtstrahls 24 parametri- siert sind.

Die Fig. 4a erläutert die Rekonstruktion der Topographie einer zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 in einer Schnittebene bei einer der Fig. 1 entsprechenden Anordnung des Scanners 26 und der Detektionsfläche 28. Die Fig. 4a zeigt die Tangentialrichtungen 82, die wie anhand der Fig. 2 vorste- hend erläutert zu der als durchgezogene Kurve dargestellten zu messenden Fläche 12 bestimmt wurden, entlang der Strahlen 24 für unterschiedliche Z- Werte in dem vorrichtungsfesten Koordinatensystem 48. Wenn die Koordinaten {X, Y, Z} eines Orts 25 auf der zu messenden Fläche 12 bekannt sind, kann durch so ein Richtungsfeld mit einer Ausgleichsrechnung, d. h. durch Minimieren von gewichteten Fehlerquadratsummen benachbarter Orte auf der zu messenden Fläche 12 und der Randbedingung der Stetigkeit und der Glattheit der Fläche 12 eine lokale Flächenbeschreibung als Funktion von X und Y der zu messenden Fläche 12 gewonnen werden. Anschaulich ist das eine Art Integrationsprozess, der von einem bekannten Punkt als einem Startpunkt ausgeht oder einem angenommenen Startpunkt, den man später noch variiert, so dass Rekonstruktionen aus verschiedenen Messsituationen unter verschiedenen Bedingungen untereinander konsistent werden.

Fig. 4b zeigt dies anschaulich: Hier ist jedoch eine ähnliche geometrische Anordnung wie in Fig. 2 gewählt, d. h. der Scanner 26, 26' liegt nicht mittig über der zu messenden Fläche, sondern deutlich seitlich davon. Wenn die zu messende Fläche Sprünge aufweist, wie dies z. B. bei einem Bi- oder Trifo- kalbrillenglas der Fall ist, dann ist es nach der in Fig. 2 erläuterten Theorie vorteilhaft, wenn für jeden Glattheitsbereich der zu messenden Fläche wenigstens einige Punkte unter verschiedenen Einfallswinkeln gemessen werden, um so die Eindeutigkeit zu erreichen. In der Fig. 4b wurde deshalb zu- sätzlich eine besonders stark abweichende Lage des Scanners 26, 26' zugrunde gelegt: Für die zweite Messstellung liegt der Scanner 26 links oberhalb der zu messenden reflektierenden Fläche, sowohl der Scanner 26 als auch der Detektor (nicht gezeichnet) liegen an der Z-Achse gespiegelt. Wie in Fig. 4a sieht man wieder längs der Lichtstrahlen 24, 24' bei einer regelmä- ßigen Abfolge von Z-Werten berechnete lokale Tangentenwinkel, die zu den eingestrahlten Messstrahlen 24 und den zugehörigen Reflexlagen auf den Detektionsflächen gehören. An dem durch Pfeile angedeuteten Fluchtpunkt der Lichtstrahlen, die in Fig. 4b nach 26 bzw. 26' zeigen - befindet sich jeweils der Scanner 26, 26'. Außerdem ist wieder die zu messende reflektie- rende Fläche 12 selbst eingezeichnet. Wenn man die Tangentialrichtungen 82, 82' in der Umgebung der als durchgezogene Kurve dargestellten Fläche 12 betrachtet, sieht man, dass die durchgezogene Kurve gut zu den benachbarten Tangentialrichtungen 82, 82' passt, zu beiden Richtungsfeldern. Je weiter man sich aber von der durchgezogenen Kurve entfernt, desto mehr weichen die berechneten Tangentialrichtungen entlang der einen Schar von denjenigen der anderen in ihrer Umgebung ab. Die zweite Schar gehört aber zur zweiten Messsituation. Dies verdeutlicht anschaulich, dass es nur eine Rekonstruktion gibt, die zu beiden Messsituationen gleichzeitig passt. Der von dem Scanner 26, 26' ausgehende Strahl 24, 24' muss dabei unter der abweichenden Winkelstellung, die man z. B. durch Verschieben des Scanners 26, 26' relativ zur zu vermessenden Fläche 12 oder durch Verkippen der zu messenden Fläche 12 erreicht, nicht einmal exakt die gleichen Stellen treffen, wie in der ersten Stellung, es reicht, wenn man entsprechend nah beieinander liegende Punkte unter deutlich verschiedenen Winkeln misst: Es kommt auf Konsistenz der Rekonstruktionen in der jeweiligen Nachbarschaft an. Es sei noch angemerkt, dass man auch mehr als zwei Messsituationen mit voneinander abweichenden Winkelstellungen verwenden kann. In dem Fall findet man die richtige Lösung als diejenige, bei der die gewichteten, sum- mierten Quadrate der Abweichungen im Überlappungsbereich aller Rekonstruktionen minimal werden. Das Beispiel aus Fig. 4b zeigt ja schon, dass die beiden Messstellungen nicht völlig überlappend Messergebnisse liefern können, was die Rekonstruktion insgesamt aber nicht behindert. Die Fig. 5 zeigt, wie die breitere Intensitätsverteilung in der Empfängerebene zustande kommt: Ein zum Lichtstrahl 24 um einen kleinen Abstand Au parallel versetzter Lichtstrahl 24' trifft auf einen Ort 25'. Dort ist aber der Normalenvektor der Fläche schon etwas anders, als im Ort 25. Das Licht 15' des reflektierten Lichtstrahls 24' trifft deshalb an dem Ort 33' und nicht an dem Ort 33 auf die Detektionsfläche 28.

Entsprechendes gilt natürlich auch in der Ebene senkrecht zur Zeichenebene für einen ein zum Lichtstrahl 24 um ein kleines Δν parallel versetzter einfallender Lichtstrahl 24'. Dies führt dazu, dass die Intensitätsverteilung des re- flektierten Lichts auf der Detektionsfläche 28 und damit dessen Helligkeitsverteilung in einer charakteristischer Weise verändert wird, die von den lokalen Krümmungen der zu messenden Fläche und der Intensitätsverteilung des Lichts der auf die Fläche einfallenden Lichtstrahlen abhängt. Die Fig. 6 zeigt mit der Kurve 39 die radiale Intensitätsverteilung l(r) des in dem Lichtstrahl 24 geführten Lichts in der Ebene 31 aus Fig. 5, die von einem auf das Brillenglas gerichteten Lichtstrahl 24 durchsetzt wird und die zu diesem Lichtstrahl senkrecht ist. In der Fig. 7 ist die auf der Detektionsfläche 28 hervorgerufene Helligkeitsverteilung 30 des an der optisch wirksamen Fläche 12 reflektierten Lichtstrahls 24 zu sehen. Der Nullpunkt der Abszissenachse ist in der Mitte des Strahls. Bei der oben erwähnten Ausgleichsrechnung können auch diese charakteristischen Auswirkungen der lokalen Krümmungen einer zu messenden Fläche auf die erfassten Helligkeitsverteilungen 30 verwendet werden, um daraus auf die lokalen Krümmungen zu schließen und dies mit in die Topographie- bestimmung einfließen zu lassen.

Weil nämlich das Brillenglas 14 gekrümmt ist, läuft der ursprüngliche annähernd parallele Strahl 24 nach der Reflexion an der optisch wirksamen Fläche 12 nicht mehr parallel. Die Folge ist dann z. B. eine gegenüber der in der Fig. 6 gezeigten Intensitätsverteilung der Kurve 39 im Querschnitt des Lichtstrahls 24 aus dem Scanner 26 verbreiterte Helligkeitsverteilung 30 der Fig. 7 für das Licht auf der Detektionsfläche 28.

Die genaue Position der Helligkeitsverteilung 30' auf der Detektionsfläche 28 ist von der genauen Anordnung eines Brillenglases 14 auf der Auflage 18 der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 und von der lokalen Neigung der optisch wirksamen Fläche 12 in Bezug auf die Richtung eines auf das Brillenglas 14 gerichteten Lichtstrahls 24, 24' abhängig. Der Verlauf der Helligkeitsverteilung 30 hängt auch ab von dem Querschnitt- Intensitätsprofil des Lichtstrahls 24, 24' aus der Lichtquelle 22 und von dem Winkel, unter dem ein an dem Brillenglas 14 reflektierter Lichtstrahl 24, 24' auf die Detektionsfläche 28 gelangt. Unter Vernachlässigung von Beugung kann jedoch eine Helligkeitsverteilung 30 konstruiert werden, indem zu dem Lichtstrahl 24 um kleine Strecken Au und Δν parallel versetzte parallele Lichtstrahlen 24' in einer Rechnung betrachtet werden. In der Fig. 5 ist der Lichtstrahl 24' um die Strecke Au in der Zeichnungsebene parallel nach unten verschoben. Die Strecke Av liegt senkrecht zur Zeichnungsebene und der entsprechend parallel verschobene Lichtstrahl ist deshalb in der Fig. 5 nicht dargestellt. Um bei den anhand der Figuren 1 , 8, 9, 10, 1 1 , 13 bis 17, 19 und 20 beschriebenen Vorrichtungen 10 die für das Vermessen einer optisch wirksamen Fläche 12 eines darin angeordneten Brillenglases 14 erforderliche Messzeit möglichst gering zu halten, wird mit dem Scanner 26 der Lichtstrahl 24 zunächst auf eine annähernd mittlere Position eingestellt. Abhängig davon, an welcher Stelle auf der Detektionsfläche 28 die mit der Reflektion des Lichtstrahls 24 an der zu messenden Fläche 12 verbundene Helligkeitsverteilung 30 auftritt, wird dann diese Fläche durch Ansteuern des Scanners 26 mit dem Lichtstrahl 24 abgetastet. Je nach der Lage der Helligkeitsverteilung 30 kann es dabei auch vorteilhaft sein, mit der Steuerung das auf der Auflage 18 angeordnete Brillenglas 14 mit der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 in der Richtung des Doppelpfeils 21 in dem Aufnahmebereich 16 der Vorrichtung 10 zu verlagern. Die Kameras 34 in Fig. 1 sind auf die Detektionsfläche 28 des Schirmkörpers 27 gerichtet. Sie haben eine Optikeinheit 40, die eine scharfe Abbildung eines Abschnitts der Detektionsfläche 28 auf dem Bildsensor 38 ermöglicht. Dabei weisen die Kameras 34 Gesichtsfelder 42 auf, die auf der Detektionsfläche 28 einander überlappen.

Der Scanner 26 hat z. B. einen in der DE 35 38 898 A1 in Sp. 2, Z. 64 anhand der Fig. 1 bis Fig. 6 beschriebenen Aufbau, auf die hiermit vollumfänglich Bezug genommen und deren Offenbarungsgehalt in die Beschreibung dieser Erfindung mit einbezogen wird. Der Scanner 26 ist eine Umlenkein- richtung für das Licht der Lichtquelle 22. In dem Scanner 26 gibt es einen ebenen, mit einem elektrischen Antrieb verstellbaren Spiegel 44, der für das Umlenken des Lichtstrahls 24 der Lichtquelle 22 um zwei unterschiedliche Achsen 45 verstellt werden kann. Dabei ist es möglich, den Ort 25 zu variieren, an dem der Lichtstrahl 24 auf die das Licht reflektierende Fläche 12 ge- langt. Es sei bemerkt, dass der Scanner allerdings auch eine andere Bauform haben kann.

Zwischen der Lichtquelle 22 und dem Scanner 26 gibt es eine Optikbaugrup- pe 46, die dazu dient, das Licht des UV-Lasers mit einem gaußförmigen Intensitätsprofil auf den Spiegel des Scanners 26 zu leiten. Alternativ hierzu ist es auch möglich, mit einer Optikbaugruppe 46 für das von dem UV-Laser bereitgestellte Licht einen Besselstrahl einzustellen. Die verstellbare Positioniereinrichtung 20 hält das Brillenglas 14 während der Messung. Sie ermöglicht, ein Brillenglas 14 in der Vorrichtung 10 an unterschiedlichen Stellen in dem Aufnahmebereich 16 anzuordnen.

In einer modifizierten Ausführungsform kann die Vorrichtung 10 eine Mess- einrichtung 86 enthalten, mit der ein Punkt auf der zu messenden Fläche 12 in einem zu der Vorrichtung 10 ortsfesten Koordinatensystem 48 bestimmt werden kann. Die Messeinrichtung 86 ist als ein mechanischer Taster mit einem Tastelement 88 gestaltet, mittels dessen mindestens ein Punkt 25 auf der zu messenden Fläche 2 mechanisch angetastet werden kann, um des- sen Lage zu bestimmen.

Wenn der angetastete Punkt 25 an einer nach X und Y bekannten Stelle irgendwo in der Mitte der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 liegt, ist es auch ausreichend, dass die Messeinrichtung 86 nur die Z-Lage des Punkts bestimmt, da die X- und Y-Koordinaten des Punkts in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem dann ja bekannt sind.

Um die Messzeit zu optimieren, wird mit dem Scanner 26 der Lichtstrahl 24 erst auf eine annähernd mittlere Position der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 gerichtet. Abhängig davon, an welchem Ort der Lichtstrahl 24 reflektiert wird, bewegt der Scanner 26 dann den Lichtstrahl 24 nach außen, damit in der Vorrichtung 10 über die Rechnereinheit 36 festgestellt wer- den kann, wann eine Reflexion des Lichtstrahls 24 an der zu messenden Fläche 12 nicht mehr erfasst wird, weil der entsprechend reflektierte Lichtstrahl außerhalb des Gesichtsfelds 42 der Kameras 34 liegt. Je nach der Lage des Orts 25, an dem der Lichtstrahl 24 an der Fläche 12 reflektiert wird, kann dann ein in der Rechnereinheit 36 hinterlegtes Steuerprogramm auch entscheiden, ob für das Vermessen des Brillenglases 14 mit der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 eine andere Z-Position durch Verlagern des Brillenglases 14 in der Richtung des Doppelpfeils 21 eingestellt werden soll, weil eine solche Verlagerung dann wiederum zu einer Helligkeitsverteilung der an der zu messenden Fläche 12 reflektierten Lichtstrahlen 24 führt, die in dem Gesichtsfeld der Kameras 34 liegt.

Zu bemerken ist, dass die Kameras 34 auf die Detektionsfläche 28 des Schirmkörpers 27 gerichtet sind. Die Gesichtsfelder 42 der Kameras 34 über- läppen dabei auf der Detektionsfläche 28. Die Kameras 34 haben eine Optikeinheit 40, die es ermöglicht, dass die Helligkeitsverteilung 30 auf den Bildsensor 38 einer Kamera 34 scharf abgebildet wird. Eine solche scharfe Abbildung kann bei einer gewölbten Detektionsfläche 28 Schwierigkeiten bereiten. Entweder muss dann deshalb die Optikeinheit 40 an die Wölbung der Detektionsfläche 28 angepasst werden oder eine Kamera 34 ist in Bezug auf die Detektionsfläche 28 so anzuordnen, dass die Schärfe der Abbildung auf dem Bildsensor 38 ermöglicht, brauchbare Kompromisse zu schließen. Eine mögliche Maßnahme, um dies zu erreichen, ist die Anordnung des Objektivs vor der Kamera nach den Regeln der sogenannten Scheimpflug-Bedingung. Damit lässt sich erreichen, dass auch bei einer im Wesentlichen nichtparallelen Grundausrichtung eines Bildsensors 38 in der Kamera 34 in Bezug auf die Detektionsfläche 28 zumindest ein Teil dieser Detektionsfläche 28 auf dem Bildsensor 38 der Kamera 34 scharf erfasst wird. Die Kameras 34 in der Vorrichtung 10 dienen dazu, die Lage einer Helligkeitsverteilung 30 auf der Detektionsfläche 28 zu messen, um daraus mit einem Computerprogramm in der Rechnereinheit 36 die Topographie und/oder den Gradienten und/oder die Krümmung der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 zu berechnen. Auf einem Bildsensor 38 einer Kamera 34 wird ein Bild einer Fluoreszenzerscheinung auf der Detektionsf lache 28 erfasst. Die Empfindlichkeit des Bildsensors 38 ist dabei so eingestellt, dass damit noch das Licht in den Randbereichen einer Fluoreszenzerscheinung detektiert werden kann, dessen Intensität auf 1/10 des Maximalwerts in der Mitte der Fluoreszenzerscheinung abgeklungen ist.

Weil ein Brillenglas 14 unterschiedliche Formen haben kann, ist die verstell- bare Positioniereinrichtung 20 in der Richtung des Doppelpfeils 21 verschiebbar ausgeführt, um damit die Lage von Fluoreszenzerscheinungen auf der Detektionsfläche 28 in durch die Kameras 34 abgedeckte Bereiche zu legen. Die Rechnereinheit 36 berechnet in einem ersten Schritt anhand der Flächenschwerpunkte der Helligkeitsverteilungen 30 eine Mannigfaltigkeit von Lösung des Reflexionsgesetzes, die über die Entfernungen des Scanners 26 von dem Ort 25, auf dem der betreffende Lichtstrahl 24 auf die das Licht reflektierende Fläche 2 auftrifft, parametrisiert sind. Wenn die Koordinaten X, Y, Z von einem Punkt auf der das Licht reflektierenden Fläche 12 bekannt sind, ergibt sich durch Ausgleichung und Minimieren von gewichteten Quadratsummen benachbarter Stellen und aufgrund der Vorkenntnis der Stetigkeit und der Glattheit der Fläche 12 eine durchgehende Flächenbeschreibung. Zu bemerken ist, dass die Genauigkeit der Berechnung hier verbessert werden kann, indem die Form einer Helligkeitsverteilung 30 auf der Detektionsfläche 28 als zusätzliches Kriterium für die Ausgleichsrechnung herangezogen wird.

Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, eine Messeinrichtung vorzusehen, die mit einem Oberflächenreflex eines parallelen Strahlenbündels die Stelle ermittelt, an der die Tangentialebene senkrecht zur Messrichtung verläuft, um dann die Entfernung der reflektierenden Stelle interferrometrisch oder mit einer konfokalen Einrichtung oder durch Fokussierung zu bestimmen.

Einerseits sind mit diesen zusätzlichen Mitteln nämlich die Koordinaten eines Punkts z. B. mitten auf dem Brillenglas 14 in einem zu der Vorrichtung 10 festen, d. h. in einem Brillenglashalter-Koordinatensystem ermittelbar, so dass diese Information bereits vor dem Beginn einer numerischen Auswertung von Messdaten vorliegt. Für den betreffenden Punkt ist dann auch die Oberflächennormale bekannt. Damit lässt sich erreichen, dass die Topogra- phie und/oder die Krümmung und/oder der Gradient der zu messenden Fläche 12 mit einem überbestimmten Gleichungssystem berechnet werden kann. Auf diese Weise kann der Einfluss von Fehlern verringert werden.

Die Fig. 8 zeigt eine zweite Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topogra- phie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden, das Licht reflektierenden Fläche 12 eines Brillenglases. Soweit die in der Fig. 8 gezeigten Baugruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 8 mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen.

In der Vorrichtung 10 kann ein in dem Aufnahmebereich 16 angeordnetes Brillenglas 14 auf der Auflage 18 mit der Positioniereinrichtung 20 um eine zu der Richtung des Doppelpfeils 21 parallele Drehachse 50 mit einem dem Doppelpfeil 23 entsprechenden rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad bewegt werden. Ein zu vermessendes Brillenglas 14 ist dabei in der Vorrichtung 10 derart positioniert, dass die Drehachse 50 die zu messende Fläche 12 des Brillenglases 14 ungefähr in der Mitte schneidet. In dem Scanner 26 der Vorrichtung 10 ist ein Spiegel 44 vorgesehen, der um lediglich eine Schwenkachse 45 verstellbar ist, z. B. mit einem Galvanometerantrieb mit einer messenden Rückkopplung. Durch Verschwenken des Spiegels 44 unter gleichzeitigem Bewegen der Auflage 18 um die Drehachse 50 kann die das Licht reflektierende Fläche 12 mit einem Lichtstrahl 24, 24' der Lichtquelle 22 dann an unterschiedlichen Orten 25, 25' flächendeckend abgetastet werden. Die an der zu messenden Fläche 2 reflektierten Lichtstrahlen 24 werden hier in der Vorrichtung 10 auf einer Detektionsfläche 28 erfasst, die als eine Oberfläche eines Bildsensors 38 ausgebildet ist.

Die Helligkeitsverteilungen 30, 30', 30" des von der zu messenden Fläche 12 reflektierten Lichts auf der Detektionsfläche 28 werden in der Rechnereinheit 36 dann ausgewertet, um die Topographie und/oder den Gradienten und/oder die Krümmung der zu messenden Fläche 12 zu bestimmen.

In der Vorrichtung 10 wird ein schräg von oben kommender Lichtstrahl 24, 24', der einen bekannten Ursprungspunkt hat und eine bekannte, aber variable Richtung aufweist, auf die das Licht reflektierende Fläche 12 gerichtet. Der Scanner 26 enthält hier einen Spiegel 44, der um eine parallel zu der Oberfläche des Spiegels 44 verlaufende Achse 45 mit genau einstellbaren Winkeln definiert verkippt werden kann. Mit einem Lichtstrahl 24, 24' können so unterschiedliche Orte 25 auf der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 4 abgetastet werden. Der auf der zu messenden Oberfläche 12 reflek- tierte Lichtstrahl 24 wird hier dann der lichtempfindlichen Detektionsfläche 28 des Bildsensors 38 zugeführt, der eine gute Empfindlichkeit für das Licht der Wellenlänge des von der Lichtquelle 22 bereitgestellten Lichts aufweist. Mit dem Bildsensor 38 wird hier eine zweidimensionale Helligkeitsverteilung 30 detektiert, um dann in der Rechnereinheit 36 aus der Lage und Orientierung des Bildsensors 38 und der mit dem Scanner 26 eingestellten Richtung für einen Lichtstrahl 24, 24' die Topographie und/oder den Gradienten und/oder die Krümmung der zu messenden Fläche 12 zu vermessen. Zuvor wird die Vorrichtung 10 in einem Kalibrierverfahren einer zu messenden Fläche mit einer bekannten Topographie auf Plausibilität überprüft.

In der Vorrichtung 10 ist es möglich, viele Lichtstrahlen 24, 24' auf eine zu messende Fläche 12 von einem Brillenglas 14 zu richten, so dass unter axia- ler Verstellbarkeit der Auflage in der Richtung des Doppelpfeils 21 schließlich die zu messende Fläche 12 ausreichend dicht in wenigstens einer Stellung Z, Φ der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 überdeckt wird. Die von den Lichtstrahlen 24, 24' nach ihrer Reflexion hervorgerufene Helligkeitsvertei- lungen 30 auf den Bildsensor 38 liefert dann an hinreichend vielen Punkten über die Reflexionsbedingung Informationen über die der Topographie der zu messenden Fläche 12.

Gegenüber der in der Fig. 1 gezeigten ersten Vorrichtung 10 bietet die zweite Vorrichtung 10 den Vorteil, dass die Detektionsfläche 28 in einer Ebene ausgebildet sein kann. Es wird hier kein Schirmkörper benötigt, der eine Öffnung hat, durch welche die Lichtstrahlen 24, 24' aus dem Scanner 26 auf die das Licht reflektierende Fläche 12 gelangen können. Für einen kleinen Winkelbereich um eine mittlere Stellung, ungefähr parallel zu der Symmetrieachse der Anordnung aus Scanner 26, Detektionsfläche 28 und der Auflage 18 können in der ersten Vorrichtung 10 aus Fig. 1 nicht alle reflektierten Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche 28 gelangen und dort Helligkeitsverteilungen 30 hervorrufen. Ein weiterer Vorteil ist auch, dass in der zweiten Vorrichtung 10 der Fig. 8 anders als in der ersten Vorrichtung 10 der Fig. 1 lediglich ein Bildsensor 38 benötigt wird, um Helligkeitsverteilungen 30 auf der Detektionsfläche 28 zu erfassen.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der zweiten Vorrichtung 10 können auch Paare von Scannern 26 und Paare von Bildsensoren 38 vorgesehen sein, die so angeordnet sind, dass sie sich nicht gegenseitig stören. Die entsprechenden Scanner 26 und Bildsensoren 38 sind hier in vorteilhafter Weise so positioniert, dass die bereitgestellten Lichtstrahlen 24, 24' unter unterschiedlich steilen Winkeln auf ein Brillenglas 14 auftreffen. Damit lässt sich erreichen, dass von der das Licht reflektierenden Fläche 12 des zu messen- den Brillenglases 14 reflektierte Lichtstrahlen 24, 24' wiederum unter verschiedenen Einfallswinkeln reflektiert werden, wie dies anhand der Fig. 2 vorstehend dargelegt ist. Von Vorteil ist es z. B., hier zwei Paare von Scannern 26 und zwei Paare von Bildsensoren 38 vorzusehen, ggf. auch drei Paare von Scannern 26 und drei Paare von Bildsensoren 38, von denen jeweils zwei z. B. um einen Winkel von 60° zu der Zeichenebene geneigt sind. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, dass es hier nicht erforderlich ist, den Ort 25 von wenigstens einem Punkt auf der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 genau zu kennen. Hier wird das Brillenglas 14 vielmehr bei mindestens zwei unterschiedlichen Z-Stellungen der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 gemessen. Aus den beiden erfassten Datensätze ergibt sich dann eindeutig die Topographie der zu messenden Fläche 2 des Brillenglases 14.

Die Fig. 8 zeigt mit den gestrichelten Linien eine Einstellung der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 mit einem veränderten Abstand der Auflage 18 und dem darauf angeordneten Brillenglas 14 von der Lichtaustrittsöffnung 53 des Scanners 26. Indem die das Licht reflektierende, zu messende Fläche 12 des Brillenglases 14 bei wenigstens zwei unterschiedlichen mit der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 eingestellten Positionen auf der Drehachse 50 vermessen wird, ist es möglich, die Topographie der zu messenden Fläche 12 zu bestimmen, ohne eine genaue Kenntnis der Koordinaten X, Y, Z von wenigstens einem Ort 25 auf der zu messenden Fläche in einem zu der Vorrichtung 10 vorrichtungsfesten Koordinatensystem 48 zu haben.

Die Fig. 9 zeigt eine dritte Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topogra- phie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche 2 eines Brillenglases. Soweit die in der Fig. 9 gezeigten Baugruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 9 mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen.

Hier ist anstelle einer Verlagerbarkeit der Auflage 18 der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 in der Richtung des Doppelpfeils 21 das Verlagern der Lichtquelle 22 mit dem Scanner 26 entsprechend dem Doppelpfeil 21 mit einer Einrichtung 51 vorgesehen, um eine unterschiedliche Relativposition der Detektionsfläche 28, der Lichtaustrittsöffnung 53 des Scanners 26 und der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 einzustellen.

Es sei bemerkt, dass in einer modifizierten Ausführungsform der dritten Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche 12 eines Brillenglases auch vorgesehen sein kann, sowohl eine Verlagerbarkeit der Auflage 18 der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 in der Richtung des dem Doppelpfeil 21 entsprechenden Bewegungsfreiheitsgrad als auch das Verlagern der Lichtquelle 22 mit dem Scanner 26 vorzusehen, um eine unterschiedliche Relativposition der Detektionsfläche 28, der Lichtaustrittsöffnung 53 des Scanners 26 und der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 einzu- stellen.

Die Fig. 10 zeigt eine vierte Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche eines Brillenglases 14. Soweit die in der Fig. 10 gezeigten Baugrup- pen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 10 mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen. In der vierten Vorrichtung 10 gibt es eine Einrichtung 54 für das Verlagern des Bildsensors 38 mit der Detektionsfläche 28 in der Richtung des Doppelpfeils 21 in Bezug auf den Aufnahmebereich 16 mit einem darin angeordneten, zu vermessenden Brillenglas 14. Die von den Reflektionen eines mittels des Scanners 26 über die zu messende Fläche 12 bewegten Lichtstrahls 24 auf dem Bildsensor 38 kann damit in zwei verschiedenen Ebenen 52, 52' erfasst werden. Auch auf diese Weise ist es möglich, aus der Helligkeitsverteilung 30 der an der zu messenden Fläche 12 reflektierten Lichtstrahlen 24 in den beiden unterschiedlichen Stellungen des Bildsensors 38 mit einer Rechnereinheit 36 die Topographie und/oder die Gradienten und/oder die Krümmung der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 anzugeben. Die Lageänderung der Intensitätsverteilungen der Strahlen 24 nach Reflexion in den beiden Stellungen ermöglicht es, auf den Ort 25 der Reflexion des Lichtstrahls 24 auf der das Licht reflektierenden Fläche 12 in dem vorrichtungsfesten Koordinatensystem 48 zu schließen und damit die Richtungen der Strahlenbündel des reflektierten Lichts 15 anzugeben. Das erleichtert die Topographiebestimmung, denn dieses Verfahren liefert die Richtungen der Strahlenbündel des reflektierten Lichts 15 schon über die Rückverfolgung bis zu dem Ort 25 auf der zu vermessenden Fläche, an dem sich die reflektierten Lichtstrahlen 24 für eine bestimmte Einstellung des Scanners 26 schneiden und es ermöglicht auch die Bestimmung der Koordinaten X, Y und Z der Punkte 25 und 25'.

Die Fig. 1 1 zeigt eine fünfte Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche eines Brillenglases 14. Soweit die in der Fig. gezeigten Baugrup- pen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der ersten Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 1 1 mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen. In der fünften Vorrichtung 10 gibt es einen Hartmann-Shack Linsenarray 75, das vor der Detektionsfläche 28 angeordnet ist und das von dem Licht 15 der an der Fläche 12 reflektierten Lichtstrahlen 24, 24' durchsetzt wird. Die Fig. 12 zeigt das Hartmann-Shack Linsenarray 75 in einer vergrößerten Ansicht. Das Hartmann-Shack Linsenarray 75 weist eine Vielzahl von Linsen 77 auf, die eine jeweils gleiche Brennweite haben und die in einem dieser Brennweite entsprechenden Abstand vor der Detektionsfläche 28 angeordnet sind. Je nach der Richtung der Strahlen des Lichts 15, 15' erzeugt dieses Licht 15, 15' auf der Detektionsfläche 28 unterschiedliche Helligkeitsverteilungen. Die Fig. 12a zeigt eine Helligkeitsverteilung 30 des Lichts 15, 15' auf der Detektionsfläche 28, nachdem das Hartmann-Shack Linsenarray 75 durchsetzt wurde. In der Fig. 12b ist die Helligkeitsverteilung 30' des Lichts 15 zu sehen, wenn es auf das Hartmann-Shack Linsenarray 75 auftrifft, also vor Durchtritt durch dessen Linsen.

Das Hartmann-Shack Linsenarray 75 in der fünften Vorrichtung 10 ermöglicht es damit, durch Auswerten der Helligkeitsverteilung auf der Detektionsfläche 28 die Richtung der Strahlen des Lichts 15 der an der Fläche 12 reflektierten Lichtstrahlen 24 zu bestimmen.

Die Fig. 13 zeigt eine sechste Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche 12 eines Brillenglases 14. Soweit die in der Fig. 13 gezeigten Baugruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 13 mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen.

In der sechsten Vorrichtung 10 gibt es einen Spiegel 44 mit mehreren Spie- gelflächen 56, die voneinander verschiedene Spiegelebenen haben. In der Vorrichtung 10 ist mittels der Spiegelflächen 56 gewährleistet, dass die an stark unterschiedlich gewölbten zu messenden Fläche 12 reflektierten Lichtstrahlen 24 der Lichtquelle 22 im Fall sehr unterschiedlich geformten Brillengläsern 14 auf der Detektionsfläche 28 eine Helligkeitsverteilung 30 erzeu- gen, die mit dem Bildsensors 38 erfasst werden kann.

Die Fig. 14 zeigt eine siebte Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche 12 eines Brillenglases 14. Soweit die in der Fig. 14 gezeigten Bau- gruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 14 mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen.

Hier sind der Bildsensor 38 mit der Detektionsfläche 28 und die Lichtquelle 22 mit dem Scanner 26 in einem Halterahmen 57 aufgenommen und es können diese auf der Kurvenbahn 58 in der Richtung des Doppelpfeils 60 verlagert werden. Für das auf der Auflage 18 angeordnete Brillenglas 14 kann mit der Positioniereinrichtung 20 in der Vorrichtung 10 wiederum eine beliebige Winkelstellung φ in Bezug auf die Drehachse 50 eingestellt werden. Darüber hinaus kann ein Brillenglas 14 dort in der Richtung des mit dem Doppelpfeil 21 kenntlich gemachten Bewegungsfreiheitsgrad in dem Aufnahmebereich 16 verlagert werden. Damit lässt sich erreichen, dass durch Verstellen der Positioniereinrichtung 20, durch Verstellen des Spiegels 44 im Scanner 26 sowie durch Verlagern des Halterahmens 57 ein jeder Ort 25 auf der zu messenden Fläche 12 des Brillenglases 14 mit einem Lichtstrahl 24 abgetastet werden kann.

Die Fig. 15 zeigt eine achte Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche 12 eines Brillenglases 14. Soweit die in der Fig. 15 gezeigten Baugruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 15 mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen. Mit der verstellbaren Positioniereinrichtung 20 kann hier das Bril- lenglas 14 in der Richtung des Doppelpfeils 62 in Bezug auf den Bildsensor 38 mit der Detektionsfläche 28 und den Scanner 26 senkrecht zu der Drehachse 50 auf einer linearen Verstellachse verlagert werden.

In der Fig. 16 ist eine neunte Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topo- graphie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche 12 eines Brillenglases 14 gezeigt. Soweit die in der Fig. 16 gezeigten Baugruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 16 mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen. In der neunten Vorrichtung 10 ist die Detektionsfläche 28 wiederum an einem Schirmkörper 27 ausgebildet. Die von an der zu messenden Fläche 12 nach Reflexion der Lichtstrahlen 24 auf der Detektionsfläche 28 hervorgerufene Helligkeitsverteilung wird hier mit einer Kamera 34 erfasst. Wie in der siebten Vorrichtung 10 kann hier das Brillenglas 14 mit der Positioniereinrichtung 20 in der Richtung des Doppelpfeils 62 in Bezug auf die Detektionsfläche 28 auf einer linearen Verstellachse mit einem translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad verlagert werden.

Die Fig. 17 zeigt eine Anordnung 80 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung von zwei einander gegenüberliegenden zu messenden Fläche 12, 12' von einem Brillenglas 14. So- weit die in der Fig. 17 gezeigten Baugruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 17 mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen. Um ein Brillenglas 14 in der Anordnung 80 zu vermessen, wird dieses in einer Halterung 63 aufgenommen. Diese Halterung 63 ist in der Fig. 18 schematisch gezeigt. Hier wird das Brillenglas 14 mit Hebelelementen 64 an seinem dem seitlichen Rand 66 kraftschlüssig gehalten. Die Hebelelemente 64 sind dort an einem Ringkörper 68 angelenkt, der in einem weiteren Ringkör- per 70 drehbar gelagert ist. In der Anordnung 80 ist ein Brillenglas 14 mit der Halterung 63 in einer verstellbaren Positioniereinrichtung 20 aufgenommen. Es kann dort in der Richtung des Doppelpfeils 21 und um die Drehachse 50 verlagert werden. Die Anordnung 80 enthält Lichtquellen 22, 22' mit Scannern 26, 26' sowie Spiegel 44, um die einander gegenüberliegenden zu mes- senden Flächen 12, 12' mit den Lichtstrahlen 24, 24' abzutasten und die aufgrund einer Reflexion der Lichtstrahlen 24, 24' an den zu messenden Flä- chen 12, 12' auf Detektionsflächen 28 eines Bildsensors 38 und eines weiteren Bildsensors 38' zu erfassen.

Zu bemerken ist, dass grundsätzlich auch mehrere Vorrichtungen 10 vorge- sehen werden können, in denen ein ausgedehntes paralleles Lichtbündel über einen Strahlteiler auf ein Brillenglas 14 geführt werden und dann eine Umdrehung der Halterung 63 um die entsprechende Achse erfasst wird, die von der Detektionsfläche 28 aus gesehen einem Punkt senkrechter Inzidenz auf dem Brillenglas 14 entspricht. Auf diese Weise lassen sich nacheinander Punkte erkennen, die bei der Drehung um den Winkel φ auf einer geschlossene Kurve auf dem Brillenglas 14 wandern, deren Verlauf ebenfalls in die Berechnungen einbezogen werden kann, so dass man auf die Kenntnis eines Punktes auf der zu messenden Fläche 12, 12' des Brillenglases 14 nach allen drei Koordinatenrichtungen grundsätzlich verzichten kann.

Die Fig. 19 zeigt eine neunte Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden, zu messenden Fläche 12 eines Brillenglases 14. Soweit die in der Fig. 9 gezeigten Baugruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 19 mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen.

Die neunte Vorrichtung 10 kann als eine Messstation für das Vermessen von Brillengläsern 14 eingesetzt werden, die in Aufnahmeeinrichtungen in Form von Transportkisten 71 auf einem Transportband 72 in der Richtung des Pfeils 74 durch einen Aufnahmebereich 16 der Vorrichtung 0 bewegt werden. Die Vorrichtung 10 enthält eine Lichtquelle 22 mit einem Scanner 26, um die obere Oberfläche 12 eines in einer Transportkiste 71 befindlichen Brillenglases 14 in dem Aufnahmebereich 16 abzutasten. Die auf der zu messenden Fläche 12 reflektierten Lichtstrahlen erzeugen auf einer Detekti- onsfläche 28 eines Bildsensors 38 Helligkeitsverteilungen 30, die wiederum mit einer Rechnereinheit 36 erfasst und ausgewertet werden.

Der Scanner 26 enthält hier einen rotierenden Polygonspiegel für die schnel- le Ablenkung von Lichtstrahlen 24 senkrecht zur Zeichenebene, d. h. in der Y-Richtung, und er weist einen Galvanoscanner für das Ablenken von Lichtstrahlen 24 nach den beiden Seiten in der Zeichenebene, d. h. in der X- Richtung heraus auf. Damit ist es möglich, einen Abschnitt einer zu messenden Fläche 12 eines Brillenglases 14 schnell flächenhaft abzuscannen. Der Galvanoscanner dient dabei dazu, herauszufinden, welcher Teil seiner Einstellmöglichkeiten zu Reflexen auf der Detektionsfläche 28 führen. Danach wird er so angesteuert, dass genau dieser Bereich abgescannt wird. Dabei werden fortlaufende Scans mit dem Polygonspiegel aufgezeichnet. Der Bildsensor 38 ist hier bevorzugt ein besonders schnell arbeitender Bildsensor. Immer wenn ein Scanfeld gemessen ist, wird ein Stopper 73 für die Transportkiste 71 auf dem Transportband 72 freigegeben, so dass sich die Transportkiste 71 auf dem Transportband 72 dann ein Stück weiterbewegt, und zwar so, dass das nächste Scanfeld auf dem Brillenglas 14 mit dem vorherigen überlappend liegt. Die Überlappung wird dazu benutzt, um die einzelnen rekonstruierten Flächenstücke wie vorstehend beschrieben zu einer gesamten Fläche zusammenzusetzen. Bei dieser Anordnung ist natürlich kein Startpunkt für die Rekonstruktion vorhanden, denn die Brillengläser 14 liegen einfach in ihren Transportkisten 71 . Die Topographie wird schließlich aus den einzelnen Teilen der vermessenen Flächenabschnitte wie zuvor erläutert zusammengeführt.

Zu bemerken ist, dass bei einer modifizierten Ausführungsform der neunten Vorrichtung 10 auch vorgesehen sein kann, zwei oder mehr elementare Anordnungen pro Scanner 26 und Auffangebene räumlich so anzuordnen, dass sie sich gegenseitig nicht stören, ihre Messbereiche jedoch überlappend liegen, z. B. eine für den Bereich oberhalb der Zeichenebene bis knapp darunter und eine zweite für den Bereich knapp oberhalb der Zeichenebene bis über die andere Hälfte eines Brillenglases 14. Durch Synchronisation kann dann dafür gesorgt werden, dass sich die Reflexe der Scannvorgänge nicht gegenseitig stören. Das kann z. B. dadurch erreicht werden, dass die Polygonspiegel der Scanner 26 synchron zueinander verstellt werden, oder ein einziger Polygonspiegel für das Ablenken von zwei oder auch mehr Lichtstrahlen für das Abtasten der zu messenden Fläche 12 eingesetzt wird. Diese Lichtstrahlen verlaufen dann möglichst in die gleiche Richtung, sozusagen parallel, obwohl es streng genommen keine parallelen Strahlen sind. Die Scanwinkel für die entsprechenden Lichtstrahlen sind hier aber miteinander gekoppelt.

Die Fig. 20 zeigt eine zehnte Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden, optisch wirksamen Fläche 12 eines Brillenglases 14. Soweit die in der Fig. 8 gezeigten Baugruppen und Elemente den Baugruppen und Elementen aus den Fig. 1 bis Fig. 7 für die Beschreibung der Vorrichtung 10 entsprechen, sind diese in der Fig. 20 mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bis Fig. 7 versehen. In der zehnten Vorrichtung 10 gibt es eine Lichtquelle 22 mit einem Scanner 26, die einen Lichtstrahl 24 mit UV-Licht und einen Lichtstrahl 24' mit IR- Licht, d. h. Infrarotlicht bereitstellt, das auf die zu messenden, optisch wirksamen Flächen 12, 12' des in einem Aufnahmebereich 16 der Vorrichtung auf einer Auflage 18 angeordneten Brillenglases 14 gerichtet und dort reflek- tiert wird. Das von den zu messenden Flächen 12, 12' reflektierte Licht eines Lichtstrahls 24, 24' wird hier wieder auf einer Detektionsfläche 28 eines Bildsensors 38 erfasst. Das Brillenglas 4 kann mit einer nicht gezeigten verstellbaren Positioniereinrichtung in der Richtung des Doppelpfeils 21 linearbeweglich verlagert und um die Achse 50 gedreht werden.

Das UV-Licht wird in dem Brillenglas 14 zu einem Teil reflektiert, der in das Brillenglas eintretende Teil des UV-Lichts wird dort absorbiert. Das Infrarot- licht kann durch das Brillenglas 14 auf die optisch wirksame Fläche 12' gelangen. Ein Teil des IR-Lichts wird ebenso wie das UV-Licht an der zu messenden Fläche 2 zu der Detektionsfläche 28 reflektiert. Das IR-Licht, das das Brillenglas 14 durchsetzt, wird in dem Brillenglas 14 an den zu messenden Flächen 12, 12' gebrochen. Die auf der Detektionsfläche 28 hervorgerufene Helligkeitsverteilung 30 des UV-Lichts und die Helligkeitsverteilung 30' des IR-Lichts, das über die Rückfläche 12' gelaufen ist und dort reflektiert wurde, sind dort deshalb zueinander versetzt. Der Bildsensor 38 erfasst damit das an der zu messenden Fläche 12' reflektierte IR-Licht als ein Doppelbild. Weil die Lage der von dem UV-Licht hervorgerufenen Helligkeitsverteilung mit einem direkten Reflex des Lichts auf der zu messenden Fläche 12 zusammenfällt, ist es möglich, durch Auswerten der mit dem Bildsensor 38 aufgenommenen Helligkeitsverteilungen 30, 30', die Topographie und/oder den Gradienten und/oder die Krümmung der zu messenden Flächen 12, 12' des Brillenglases 14 mit dem Rechner 36 zu ermitteln.

Es sei bemerkt, dass sich die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen grundsätzlich für das Vermessen der Topographie der Oberfläche von belie- bigen Messobjekten eignen, deren Oberfläche Licht reflektiert, wie dies z. B. bei polierten Oberflächen der Fall ist. Entsprechende Messobjekte können insbesondere sein: Optische Elemente in Form von Linsen, Optiken, Sphären und Asphären, Brillengläser, Gleitsichtgläser, Spiegel, metallische Bauteile mit einer glänzenden, insbesondere polierten Oberfläche, lackierte Bauteile sowie Kunststoffbauteile. Darüber hinaus kann mit einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung grundsätzlich auch die Topographie eines menschlichen oder tierischen Auges vermessen werden.

Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten: Eine Vorrichtung 10 für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche 12, 2' eines in einem Aufnahmebereich 16 angeordneten Brillenglases 14 hat eine Lichtquelle 22, 22' und weist eine Detektionseinrich- tung 32 für das Erfassen einer Helligkeitsverteilung 30, 30' auf einer Detekti- onsfläche 28 auf, die dort von dem an der das Licht reflektierenden Fläche 12, 12' reflektierten Licht 15, 15' der Lichtquelle 22, 22' auf der Detektionsflä- che 28 hervorgerufenen wird. Die Vorrichtung 10 enthält eine Abtasteinrichtung 1 1 für das Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche 12, 12' mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl 24, 24' aus der Lichtquelle 22, 22' an unterschiedlichen Orten 25, 25' durch relatives Verlagern des wenigstens einen Lichtstrahls 24, 24' und des Brillenglases 14 zueinander. Die Vor- richtung 10 hat eine Rechnereinheit 36 für das Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden Fläche 12, 12' aus der mit der Detektionseinrichtung 32 bei dem Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche 12, 12' mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl 24, 24' aus der Lichtquelle 22, 22' an unterschiedli- chen Orten 25, 25' auf der Detektionsfläche 32 erfassten Helligkeitsverteilung und aus der Information der Richtung des wenigstens einen gerichteten Lichtstrahls 24, 24' sowie aus der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche 12, 12'.

Bezugszeichenliste:

10 Vorrichtung

1 1 Abtasteinrichtung

12, 12' Fläche

14 Brillenglas

15, 15' reflektiertes Licht

16 Aufnahmebereich

18 Auflage

20 Positioniereinrichtung

21 Doppelpfeil (Bewegungsfreiheitsgrad)

22, 22' Lichtquelle

23 Doppelpfeil (Bewegungsfreiheitsgrad)

24, 24' Lichtstrahl

25, 25' Ort

26, 26' Scanner (Umlenksystenn)

27 Schirm körper

28 Detektionsfläche

29, 29' Flächennormale

30, 30', 30" Helligkeitsverteilung

30a, 30a' Ort

31 Ebene

32, 32' Detektionseinrichtung

33, 33' Ort

34 Kamera

36 Rechnereinheit

38, 38' Bildsensor

39 Kurve

40 Optikeinheit

42 Gesichtsfeld

44 Spiegel

45 Achse 46 Optikbaugruppe

48 Koordinatensystem

50 Drehachse

51 Einrichtung

52, 52' Ebene

53 Lichtaustrittsöffnung

54 Einrichtung

56 Spiegelfläche

57 Halterahmen

58 Kurvenbahn

60 Doppelpfeil

62 Doppelpfeil (Bewegungsfreiheitsgrad)

63 Halterung

64 Hebelelemente

66 seitlicher Rand

68 Ringkörper

70 Ringkörper

71 Transportkiste

72 Transportband

73 Stopper

74 Pfeil

75 Shack-Hartmann-Linsenarray

77 Linsen

80 Anordnung

82, 82' Tangentialrichtung

84 hypothetische Fläche

86 Messeinrichtung

88 Tastelement

Claims

Patentansprüche

1 . Vorrichtung (10) für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') eines in einem Aufnahmebereich (16) angeordneten

Brillenglases (14), mit einer Lichtquelle (22, 22'); und mit einer Detektionseinrichtung (32) für das Erfassen einer Helligkeitsverteilung (30, 30') auf einer Detektionsfläche (28), die dort von dem an der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') reflektierten Licht (15, 15') der Lichtquelle (22, 22') auf der Detektionsfläche (28) hervorgerufenen wird; gekennzeichnet durch eine Abtasteinrichtung (1 1 ) für das Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche ( 2, 2') mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl (24, 24') aus der Lichtquelle (22, 22') an unterschiedlichen Orten (25,

25') durch relatives Verlagern des wenigstens einen Lichtstrahls (24, 24') und des Brillenglases (14) zueinander; und eine Rechnereinheit (36) für das Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden

Fläche (12, 12') aus der mit der Detektionseinrichtung (32) bei dem Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl (24, 24') aus der Lichtquelle (22, 22') an unterschiedlichen Orten (25, 25') auf der Detektionsfläche (32) er- fassten Helligkeitsverteilung und aus der Information der Richtung des wenigstens einen gerichteten Lichtstrahls (24, 24') sowie aus der Infor- mation des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12').

Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Mittel für das Erfassen der Information des Orts (25, 25') wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem (48).

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel für das Erfassen der Information des Orts (25, 25') wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem (48) als eine als ein mechanischer Taster ausgebildete Messeinrichtung gestaltet sind, mittels dessen der wenigstens eine Punkt auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') für das Erfassen der Information des Orts (25, 25') durch das Bestimmen der Z-Lage in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem (48) anhand einer nach X und Y bekannten Stelle mechanisch antastbar ist oder mittels dessen der wenigstens eine Punkt auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') für das Erfassen der Information des Orts (25, 25') durch Bestimmen der X-Lage und der Y-Lage und der Z-Lage in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem (48) mechanisch antastbar ist; oder dass als Mittel für das Erfassen der Information des Orts (25, 25') wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem (48) die Abtasteinrichtung (1 1 ) für das Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl (24, 24') für das Einstellen eines unterschiedlichen Einfallswinkels (CH , 02) des wenigstens einen Lichtstrahls (24, 24') auf die das Licht reflektierende Fläche (12, 12') an wenigstens einem Ort (25, 25') dieser Fläche (12, 12') oder an hinreichend dicht beieinanderliegenden Orten dieser Fläche ausgelegt ist, so dass der wenigstens eine Ort (25, 25') dieser Fläche (12, 12') eindeutig rekonstruierbar oder die Fläche eindeutig rekonstruierbar und damit die Information des Orts (25, 25') wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') bestimmbar ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (32) für das Erfassen einer Helligkeitsverteilung (30, 30') auf der Detektionsfläche (28) ausgelegt ist, die von dem an der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') reflektierten Licht (15, 15') gerichteter Lichtstrahlen (24, 24') hervorgerufen wird, die an dem wenigstens einen Ort (25, 25') der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') mit unterschiedlichen Einfallswinkeln (CH , 02) auf die das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') auftreffen.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (1 1 ) ein Umlenksystem (26) für das einstellbare Umlenken des von der Lichtquelle (22, 22') bereitgestellten wenigstens einen Lichtstrahls (24, 24') in eine vorgebbare Richtung aufweist, um die das Licht reflektierende Fläche (12, 12') an unterschiedlichen Orten (25, 25') mit dem Lichtstrahl (24, 24') zu beaufschlagen.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (1 1 ) eine Einrichtung (51 ) für das relative Verlagern des Umlenksystems (26) zu einem in dem Aufnahmebereich (16) angeordneten Brillenglas (14) aufweist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen beweglich gelagerten Halterahmen (57), in dem das Umlenksystem (26) und die Detektionsfläche (28) aufgenommen ist, der gegenüber einem in dem Aufnahmebereich (16) angeordneten, zu vermessenden Brillenglas (14) verlagert werden kann, um die Position des Umlenksystems (26) und die Position der Detektionsfläche (28) gegenüber der das Licht reflektierenden Fläche (12) des Brillenglases (14) zu verändern.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet, durch eine Einrichtung (54) für das relative Verlagern der Detektionsfläche (28) zu einem in dem Aufnahmebereich (16) angeordneten zu vermessenden Brillenglas (14) und/oder dadurch, dass die Abtasteinrichtung ( ) wenigstens einen Spiegel (44) für das Umlenken eines Lichtstrahls (24) aus dem Umlenksystem (26) zu einer das Licht reflektierenden Fläche (12) des Brillenglases (14) aufweist und/oder dass die Abtasteinrichtung (1 1 ) für das relative Verlagern von dem wenigstens einen Lichtstrahl (24, 24') und dem Brillenglas (14) eine Positioniereinrichtung (20) für das Verlagern des Brillenglases (14) relativ zu dem wenigstens einen Lichtstrahl (24, 24') mit wenigstens einem linearen Bewegungsfreiheitsgrad (21 ) und/oder mit wenigstens einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad (23) und/oder mit wenigstens zwei unterschiedlichen linearen Bewegungsfreiheitsgraden (23, 62) aufweist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (22), die Licht einer ersten Lichtart, insbesondere UV- Licht und die Licht einer zweiten Lichtart, insbesondere IR-Licht bereitstellt, um die das Licht reflektierende Fläche (12, 12') des Brillenglases (14) mit einem Lichtstrahl (24) mit der ersten Lichtart und mit einem Lichtstrahl (24') mit der zweiten Lichtart abzutasten und/oder durch eine Einrichtung für das Bestimmen der Koordinaten eines Orts (25) auf der optisch wirksamen Fläche (12, 12') in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem (48) und/oder durch eine als ein Laser ausgebildete Lichtquelle (22, 22^') für das Bereitstellen von wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl (24, 24') und/oder durch wenigstens eine Kamera (34) für das Erfassen der Helligkeitsverteilung (30, 30') auf der Detektionsflache (28).

Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsflache (28) an einem mit einem Fluoreszenzmaterial beschichteten Schirmkörper (27) ausgebildet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsflache (28) als eine Oberfläche eines Bildsensors (38, 38') ausgebildet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , gekennzeichnet durch ein von dem an der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') reflektierten Licht (15, 15') der Lichtquelle (22, 22') durchsetzbaren als ein Hartmann-Shack Lin- senarray oder als eine Hartmannplatte ausgebildetes optisches Element (75) für das Bestimmen der Richtung des der Detektionsfläche (28) zugeführten, von der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') reflektierten Lichts (15, 15').

Anordnung (80) für das gleichzeitige Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden ersten Fläche (12) eines Brillenglases (14) und einer das Licht reflektierenden weiteren Fläche (12') des Brillenglases (14) mit einer nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildeten ersten Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden ersten Fläche ( 2) des Brillenglases und mit einer nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildeten zweiten Vorrichtung für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung der das Licht reflektierenden zweiten Fläche (12') des Brillenglases (14).

14. Verfahren für das Vermessen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') eines Brillenglases (14) gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bereitstellen von wenigstens einem die das Licht reflektierende Fläche (12, 12') des Brillenglases beaufschlagenden gerichteten Lichtstrahl (24, 24'); aufeinanderfolgendes relatives Verlagern des wenigstens einen Lichtstrahls (24, 24') und der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12'), um mit dem wenigstens einen Lichtstrahl (24, 24') unterschiedliche Orte (25, 25') der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') zu beaufschlagen und/oder um die das Licht reflektierende Fläche (12, 12') in Bezug auf den die Fläche (12, 12') beaufschlagenden Lichtstrahl (24, 24') zu verkippen;

Erfassen einer Helligkeitsverteilung (30, 30') für das an den unter- schiedlichen Orten (25, 25') der das Licht reflektierenden Fläche (12,

12') reflektierte Licht und/oder das bei unterschiedlichen Verkippungen der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') reflektierte Licht auf einer Detektionsfläche (28); und Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der

Krümmung der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12') aus der bei dem Beaufschlagen der Fläche (12, 12') mit dem wenigstens einen gerichteten Lichtstrahl (24, 24') an unterschiedlichen Orten (25, 25') auf der Detektionsfläche (28) erfassten Helligkeitsverteilung und aus der In- formation der Richtung des wenigstes einen Lichtstrahls (24, 24') und der Information des Orts (25, 25') wenigstens eines bekannten Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12'). Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch das Erfassen der Information des Orts (25, 25') des wenigstens einen bekannten Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12').

Computerprogramm mit Programmcode für das Berechnen der Topographie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer zu messenden Fläche (12, 12') eines mit einem Verfahren nach Anspruch 15 vermessenen Brillenglases (14) aus der Information der Richtung von eine das Licht reflektierende Fläche (12, 12') des Brillenglases (14) beaufschlagenden Lichtstrahlen (24, 24'), aus der Information einer auf der Detektionsfläche (28) ausgebildeten Helligkeitsverteilung (30, 30'), die dort zu einem die das Licht reflektierende Fläche (12, 12') beaufschlagenden Lichtstrahl (24, 24') erfasst wird; und aus der Information des Orts wenigstens eines Punkts auf der das Licht reflektierenden Fläche (12, 12').