WO2021224211A1 - Verfahren zum prüfen einer optik hinsichtlich mindestens einer optischen eigenschaft und zugehöriges prüfgerät - Google Patents

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WO2021224211A1 PCT/EP2021/061631 EP2021061631W WO2021224211A1 WO 2021224211 A1 WO2021224211 A1 WO 2021224211A1 EP 2021061631 W EP2021061631 W EP 2021061631W WO 2021224211 A1 WO2021224211 A1 WO 2021224211A1
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Jürgen Lamprecht
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Optocraft Gmbh
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Definitions

  • the device comprises a plurality of screens, which can be controlled as a light source for generating the point light beam as an alternative to one another.
  • a plurality of screens which can be controlled as a light source for generating the point light beam as an alternative to one another.
  • several small screens hereinafter also referred to as "mini displays" each with, for example, 32 x 32 pixels, 64 x 64 pixels, 128 x 128 or 256 x 256 pixels are provided, which in particular are spaced apart from one another (ie are arranged in a common, flat or curved surface).
  • the distance formed between the small screens is large compared to the pixel distance within each screen (in particular by a factor of at least 10 or even 100 greater than the pixel distance).
  • the phase measuring device 16 comprises - according to the design customary for a Shack-Hartmann sensor - a microlens array (ie a grid or matrix-shaped arrangement of microlenses, each typically having a diameter between 50 micrometers and 1000 micrometers, in particular 150 micrometers , have) as well as an image sensor connected downstream of the microlens array, which is formed, for example, by a CCD chip.
  • the microlens array visualizes the wavefront, i.e.
  • the image sensor of the phase measuring device 16 records a (digital) image B of the point pattern formed by the diffraction disks and guides this image B of the Control 18 closed. From this, the controller 18 calculates the wavefront of the point light bundle 30 influenced by the optics 34 to be tested. The controller 18 then optionally derives further optical variables from the wavefront, for example
  • the control 18 generates the light point 32 either by activating a single screen pixel of the screen 26 or a coherent group of screen pixels which, for example, form an approximately circular partial area of the display area 28.
  • the size of the light spot 32 formed from a plurality of screen pixels is limited in such a way that the light emanating from the screen 26 forms a point light bundle 30, so that the light emanating from the screen 26 has sufficient coherence to be able to use the Phase measuring device 16 to make a wavefront measurement (phase measurement).
  • the controller 18 In order to measure the optics to be tested 34 at several field points, the controller 18 generates the light point 32 one after the other at different positions of the display surface 28 (although it always generates only one light point 32 at any point in time) and determines for each position of the light point 32 on the in each case the wavefront and from this, if necessary, the or each de further optical property. In order to measure the spectral dependency of the optical properties of the optics 34, the controller 18 also generates the light point 32 - in each case using the same screen pixel or pixels and thus within the scope of the screen resolution at the same point on the display surface 28 - one after the other in under- different colors, for example in red, blue, green and white, and determines the or each optical property for each color.
  • the point light bundles 30 do not overlap each other when they strike the associated phase measuring devices 16, the light points 32 for generating these point light bundles 30 can also be displayed simultaneously on the display surface 28 of the screen 26, wherein for each point light bundle 30 the spatial phase progression can be measured and is measured.
  • the test devices 2 ge according to FIGS. 2 and 4 thus enable a simultaneous measurement of the respective optics 34 in several field points.
  • mini displays 36 In an alternative embodiment of the test device 2 shown in FIGS. 5 and 6, instead of the individual screen 26, five small screens (mini displays 36) are provided.
  • Each of the mini displays 36 has, for example, 256 ⁇ 256 pixels in suitable dimensions and a display area 28 of approximately 1 cm ⁇ 1 cm.
  • the mini displays 36 are arranged at a distance of preferably several centimeters from each other in a regular pattern on a display holder 38 so that they are in a common area Me.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine zugehörige Prüfvorrichtung (2) zum Prüfen einer Optik (34) hinsichtlich mindestens einer optischen Eigenschaft angegeben. Dabei wird mittels einer Lichtquelle (4) ein Punktlichtbündel (30) erzeugt und auf die zu prüfende Optik (34) geworfen. Mittels eines optischen Phasenmessgeräts (16) wird der räumliche Phasenverlauf des durch die zu prüfende Optik (34) transmittierten oder an der zu prüfenden Optik (34) reflektierten Punktlichtbündels (30) detektiert. Als Lichtquelle (4) wird ein Bildschirm (26, 36) herangezogen, auf dessen Anzeigefläche (28) zur Erzeugung des Punktlichtbündels (30) ein Lichtpunkt (32) angezeigt wird. Alternativ hierzu wird als Lichtquelle zur Anzeige des Lichtpunkts (32) ein Digitalprojektor verwendet.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Prüfen einer Optik hinsichtlich mindestens einer optischen Eigenschaft und zugehöriges Prüfgerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen einer Optik hinsichtlich mindestens einer optischen Eigenschaft. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine zugehörige Prüfvorrichtung.
Als „Optik“ wird hier und im Folgenden einerseits ein einzelnes optisches (d.h. die Lichtausbreitung beeinflussendes) Bauelement verstanden, insbesondere ein re- fraktives (lichtbrechendes) Element, z.B. eine Linse oder ein optisches Prisma, ein reflektierendes Element, z.B. ein Spiegel oder Strahlteiler, oder ein diffraktives (lichtbeugendes) Element. Die „Optik“ kann andererseits aber auch in einer Kom bination mehrerer einzelner optischer Bauelemente bestehen.
Im Zuge des Herstellungsprozesses oder bei Wartungen müssen Optiken regel mäßig in Hinblick auf eine oder mehrere optischen Eigenschaften geprüft werden; d.h. es müssen eine oder mehrere optischen Eigenschaften einer gegebenen Op tik messtechnisch bestimmt oder analysiert werden (die Begriffe „messen“, „prü fen“, „analysieren“ und „bestimmen“ werden in diesem Sinne synonym verwendet).
Als „optische Eigenschaften“ einer solchen Optik werden dabei diejenigen Eigen schaften der Optik verstanden, die den Einfluss der Optik auf die Lichtausbreitung charakterisieren. Hierunter fallen - je nach Art der Optik - refraktive Eigenschaften wie z.B. Brechkraft oder Asphärizität (z.B. „Torus“ bzw. „Zylinder“ bei einer astig matischen Kontaktlinse), reflektive Eigenschaften wie z.B. die Form der reflektie renden Oberfläche, der Reflektionsgrad oder die spektrale Selektivität, und/oder diffraktive Eigenschaften wie z.B. Beugungseigenschaften. Unter die optischen Eigenschaften einer Optik fallen weiterhin die von der Optik (gewollt oder unge wollt) hervorgerufene Wellenaberration und Abbildungseigenschaften (Punktbild funktion, Modulations-Übertragungs-Funktion, Abbildungsqualität, Verzeichnung, Brennweite, chromatische Eigenschaften, etc.). Je nach Art und Komplexität der Optik können die optischen Eigenschaften als integrale (und damit für die gesamte Optik einheitliche) Größe oder als Funktion (d.h. als in Anhängigkeit mindestens eines Parameters, z.B. des Orts auf der Optik, der (insbesondere azimutalen) Ori entierung der Optik oder der Wellenlänge des von der Optik beeinflussten Lichts, variierende Größe) vorliegen. Beispielsweise kann die Brechkraft als integrale Größe (z.B. sphärische Brechkraft) oder als räumliche Brechkraftverteilung be stimmt werden.
Gemäß einer herkömmlichen Prüfungsmethode wird zur Bestimmung solcher opti schen Eigenschaften die zu prüfende Optik mit einem Punktlichtbündel beleuchtet. Es wird dabei die räumliche Phasenverteilung (Wellenfront) des durch die zu prü fende Optik transmittierten oder an der zu prüfenden Optik reflektierten Punktlicht bündels mittels eines Phasenmessgeräts detektiert. Aus dem Verlauf der detek- tierten Wellenfront werden dann ggf. weitere optische Eigenschaften, insbesonde re eine oder mehrere der vorstehend genannten optischen Eigenschaften berech net.
Zur Erzeugung eines solchen Punktlichtbündels wird bei herkömmlichen Prüfvor richtungen beispielsweise die Austrittsfläche einer optischen Faser oder eine klei ne Lochblende („Pinhole“) verwendet. Als Phasenmessgerät wird häufig ein Wel lenfrontsensor, z.B. in Form eines Shack-Hartmann-Sensors, oder ein Interfero meter eingesetzt.
Solche Prüfvorrichtungen sind mit hoher Präzision und vertretbarem Aufwand für Anwendungen herstellbar, bei denen optische Eigenschaften in Hinblick auf ein entlang der optischen Achse der zu prüfenden Optik einfallendes Lichtbündel ana lysiert werden sollen. Um dagegen optische Eigenschaften in Hinblick auf mehrere voneinander und insbesondere auch von der optischen Achse entfernte Feldpunkte (d.h. Ur sprungspunkte von Punktlichtbündeln) vermessen zu können, müssen bei einer Prüfvorrichtung der vorstehend genannten Art der Ursprung des Punktlichtbündels und die zu prüfende Optik während der Messung relativ zueinander mit hoher Prä zision bewegt werden. Die Realisierung entsprechender Prüfvorrichtungen erfor dert einen hohen konstruktiven Aufwand.
Konstruktiv aufwändig ist bei Prüfvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art zudem auch eine spektral aufgelöste Prüfung von optischen Eigenschaften, also eine Prüfung bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach realisierbare, gleichzeitig aber präzise Prüfung einer Optik auf mindestens eine optische Eigenschaft, insbe- sondere in Hinblick auf verschiedene Feldpunkte und/oder bei verschiedenen Wel lenlängen zu ermöglichen.
Bezüglich eines Verfahrens zum Prüfen einer Optik hinsichtlich mindestens einer optischen Eigenschaft wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich einer Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Op tik hinsichtlich mindestens einer optischen Eigenschaft wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 6. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt.
Verfahrensgemäß wird mittels einer Lichtquelle ein Punktlichtbündel erzeugt und auf die zu prüfende Optik geworfen. Mittels eines optischen Phasenmessgeräts wird (in einer Phasenmessung) der räumliche Phasenverlauf (d.h. die Wellenfront) des durch die zu prüfende Optik transmittierten oder an der zu prüfenden Optik reflektierten Punktlichtbündels detektiert. Optional werden im Zuge des Verfahrens neben der gemessenen Wellenfront mindestens eine weitere optische Eigenschaft der zu prüfenden Optik, insbesondere eine oder mehrere der vorstehend genann- ten optischen Eigenschaften, ermittelt. Diese oder jede weitere optische Eigen schaft wird gegebenenfalls aus der gemessenen Wellenfront berechnet. Hierbei werden gegebenenfalls auch Eigenschaften der Lichtquelle, z.B. die Wellenlänge und/oder die Position der Lichtquelle, in die Berechnung einbezogen.
Als Phasenmessgerät wird vorzugsweise ein Wellenfrontsensor, insbesondere ein Shack-Hartmann-Sensor, oder ein Interferometer herangezogen.
Erfindungsgemäß wird als Lichtquelle zur Erzeugung des Punktlichtbündels ein Bildschirm verwendet. Das Punktlichtbündel wird dabei durch Anzeige eines Licht punkts auf einer Anzeigefläche des Bildschirms erzeugt. In einer vorteilhaften Aus führung der Erfindung wird ein Bildschirm, wie er üblicherweise bei einem Smart- phone oder Tablet-Computer eingesetzt wird, zur Anzeige des Lichtpunkts ver wendet. Alternativ hierzu wird als Lichtquelle zur Erzeugung des Lichtpunktes, und somit des davon ausgehenden Punktlichtbündels ein Digitalprojektor (auch als (Daten-)Video-Projektor, Bildwerfer oder im Deutschen umgangssprachlich als „Beamer“ bezeichnet) verwendet. Anstelle der Anzeigefläche des Bildschirms weist ein solcher Digitalprojektor (mindestens) ein bilderzeugendes Element, je nach Technologie z.B. ein Flüssigkristall-Display oder ein digitales Mikrospiegelge rät (Digital Micromirror Device, kurz DMD) auf.
Als „Punktlichtbündel“ wird hier und im Folgenden ein Lichtbündel bezeichnet, dessen räumliche Kohärenz so groß ist, dass ein räumlicher Phasenverlauf des Lichtbündels mittels des Phasenmessgeräts messbar ist.
Als „Lichtpunkt“ wird entsprechend ein auf dem Bildschirm bzw. mittels des Digi talprojektors angezeigter Lichtfleck (d.h. eine durch einen einzigen Bildschirm- Pixel oder eine Gruppe mehrerer Bildschirm-Pixel gebildete, Licht emittierende Fläche) bezeichnet, wenn die räumliche Ausdehnung dieses Lichtflecks auf der Anzeigefläche des Bildschirms bzw. auf dem bilderzeugenden Element des Digi talprojektors so klein ist, dass das hiervon ausgehende Licht ein Punktlichtbündel im Sinne der vorstehenden Definition bildet. Als „Bildschirm-Pixel“ (oder Bildzelle) wird die kleinste, durch Rasteransteuerung zur Erzeugung eines Bildflecks ansteuerbare Einheit des Bildschirms bezeichnet, die bei einem polychromen Bildschirm allerdings mehrere, in der Regel drei, Flä chen zur Erzeugung jeweils einer Grundfarbe (z.B. rot, grün, blau) aufweist. Der Begriff „Bildschirm-Pixel“ wird im Folgenden analog auch für die kleinste durch Rasteransteuerung zur Erzeugung eines Bildflecks ansteuerbare Einheit des bild erzeugenden Elements des gegebenenfalls verwendeten Digitalprojektors ver wendet. Bei einem polychromen Digitalprojektor mit mehreren bilderzeugenden Elementen, z.B. einem 3LCD-Projektor, ist ein Bildschirm-Pixel durch jeweils eine ansteuerbare Einheit auf jedem der bilderzeugenden Elemente gebildet. Ebenso wird nachfolgend der Begriff „Bildschirmauflösung“ analog auch bei einem Digital projektor zur Bezeichnung der hardwaretechnischen Auflösung des bilderzeugen den Elements verwendet. Für die Frage, ob im Sinne der vorliegenden Erfindung ein auf dem Phasenmess gerät auftreffendes Lichtbündel als „Punktlichtbündel“, und der dieses Lichtbündel erzeugende Lichtfleck als „Lichtpunkt“ bezeichnet werden können, ist somit aus schließlich - im Zusammenhang mit einer Prüfvorrichtung - die Kohärenz des Lichtbündels am Ort des Phasenmessgeräts (und damit die Möglichkeit, mittels des Phasenmessgeräts den räumlichen Phasenverlauf des Lichtbündels zu mes sen) entscheidend. Den obigen Definitionen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Lichtpunkt in der technischen Realisierung - anders als in der mathematisch theoretischen Betrachtung - nie eine dimensionslose Struktur ist, sondern stets eine gewisse flächige Ausdehnung hat. So kann ein Lichtpunkt im Sinne der vor- liegenden Erfindung durchaus auch durch eine Vielzahl von Bildschirm-Pixeln ge bildet sein und somit - für sich betrachtet - eine nennenswerte flächige Ausdeh nung einnehmen, wenn im Rahmen einer Prüfvorrichtung die optische Weglänge zwischen dem Bildschirm bzw. Digitalprojektor und dem Phasenmessgerät so groß dimensioniert ist, dass das von dem Lichtpunkt ausgehende Licht am Ort des Phasenmessgeräts dennoch die vorstehende Kohärenzbedingung erfüllt.
In Abgrenzung von dem Begriff „Lichtpunkt“ wird als „Lichtmuster“ ein einzelner Lichtfleck oder eine Gruppe von Lichtflecken bezeichnet, wenn das hiervon aus- gehende Licht am Ort des Phasenmessgeräts die vorstehende Kohärenzbedin gung nicht erfüllt, wenn also (im Zusammenhang mit einer Prüfvorrichtung) die Messung des räumlichen Phasenverlaufs dieses Lichts mittels des Phasenmess geräts aufgrund zu geringer Kohärenz nicht möglich ist.
Bei Verwendung eines Shack-Hartmann-Sensors als Phasenmessgerät ist die Größe des Lichtpunktes vorzugsweise derart bemessen, dass das räumliche Ko härenzgebiet des Punktlichtbündels am Ort des Shack-Hartmann-Sensors den Durchmesser einer Mikrolinse des Shack-Hartmann-Sensors nicht wesentlich (insbesondere nicht mehr als 10%, vorzugsweise nicht mehr als 5%) unterschrei tet. Besonders bevorzugt ist die Größe des Lichtpunktes so bemessen, dass das räumliche Kohärenzgebiet des Punktlichtbündels am Ort des Shack-Hartmann- Sensors mindestens dem Durchmesser einer Mikrolinse des Shack-Hartmann- Sensors entspricht. Abweichend hiervon kann es im Rahmen der Erfindung aber auch sinnvoll sein, die Phasenmessung mit einem Punktlichtbündel geringerer Kohärenz (z.B. einem Punktlichtbündel, dessen räumlicher Kohärenzbereich nur 60% oder 50% des Durchmessers einer Mikrolinse entspricht) durchzuführen, z.B. um eine hinreichende Lichtstärke des Punktlichtbündels für eine schnelle Pha senmessung sicherzustellen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Größe des Licht punkts in einem der eigentlichen Phasenmessung vorgeschalteten Einstellprozess automatisch bestimmt, so dass die vorstehend beschriebene Kohärenzbedingung erfüllt ist, dabei gleichzeitig aber auch die Lichtstärke des von dem Lichtpunkt ausgehenden Punktlichtbündels optimiert wird. Hierzu wird vorzugsweise die Grö ße des Lichtpunktes - ausgehend von einer minimalen Größe, die unter Ansteue rung eines einzelnen Bildschirm-Pixels erzeugt wird - iterativ vergrößert. Für jede Größe des Lichtpunkts wird die Größe der durch das Mikrolinsen-Array auf den Bildsensor des Shack-Hartmann-Sensors projizierten Beugungsscheibchen ge- messen. Dieser Einstellprozess beruht auf dem Effekt, dass die Beugungsscheib chen eine konstante Größe (Sockelwert) haben, solange das räumliche Kohä renzgebiet des Punktlichtbündels am Ort des Mikrolinsen-Arrays den Durchmes ser einer Mikrolinse nicht unterschreitet, während die Beugungsscheibchen bei einer Verringerung des räumlichen Kohärenzgebiets des Punktlichtbündels unter den Durchmesser einer Mikrolinse zunehmend größer werden. Die Größe des Lichtpunkts wird dabei derart eingestellt, dass die Größe der Beugungsscheibchen gerade noch in dem konstanten Bereich liegt oder den konstanten Sockelwert nicht um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert überschreitet.
In einer verfeinerten Variante des obigen Einstellprozesses wird zusätzlich für jede Größe des Lichtpunkts zusätzlich die Aufnahmezeit gemessen, die für eine kon trastoptimierte Phasenmessung (d.h. für eine Phasenmessung unter Ausnutzung der Grauwertauflösung des Bildsensors des Shack-Hartmann-Sensors) erforder lich ist. Diese Aufnahmezeit ist um so größer, je kleiner der Lichtpunkt, und je lichtschwächer damit das Punktlichtbündel ist. Die iterative Vergrößerung des Lichtpunkts wird dabei beendet, wenn die Aufnahmezeit einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet oder wenn die Größe der Beugungsscheibchen den konstanten Sockelwert um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert überschrei tet (je nachdem, welche dieser beiden Bedingungen früher eintritt). Bei diesem Einstellprozess wird somit insbesondere eine tolerierbare Verkleinerung des räum lichen Kohärenzgebiets des Punktlichtbündels unter den Durchmesser einer Mik rolinse zugelassen, um hierdurch bei Bedarf die Aufnahmezeit unter oder in Rich tung auf den vorgegebenen Schwellwert zu reduzieren.
Beide vorstehend beschriebenen Varianten des Einstellprozesses können im Rahmen der Erfindung auch in umgekehrter Richtung durchgeführt werden, wobei die Größe eines auf dem Bildschirm oder mittels des Digitalprojektors angezeigten Lichtflecks iterativ verkleinert wird, bis der Lichtfleck - nach Maßgabe der Größe der auf den Bildsensor des Shack-Hartmann-Sensors projizierten Lichtscheibchen - zu einem die Kohärenzbedingung erfüllenden Lichtpunkt geworden ist, wobei gegebenenfalls die Aufnahmezeit als zusätzliche Bedingung berücksichtigt wird.
Vorzugsweise wird auf dem Bildschirm oder mittels des Digitalprojektors zu jedem Zeitpunkt nur ein einzelner (und einziger) Lichtpunkt erzeugt, der den Ausgangs punkt für das Punktlichtbündel bildet. Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfin dung äquivalentermaßen aber auch möglich, mehrere Lichtpunkte gleichzeitig zu erzeugen, und alle diese Lichtpunkte bis auf einen durch zusätzliche Mittel (z.B. eine Blende) auszublenden, so dass nur das Licht des einen verbleibenden Licht punktes als Punktlichtbündel über die zu prüfende Optik auf das Phasenmessge rät fällt. Wiederum alternativ hierzu können - zur Prüfung der mindestens einen optischen Eigenschaft an mehreren Feldpunkten - im Rahmen der Erfindung auch mehrere Lichtpunkte gleichzeitig angezeigt werden, wenn diese Lichtpunkte auf der Anzeigefläche des Bildschirms oder dem bilderzeugenden Element des Digi talprojektors so weit voneinander entfernt sind, dass die hiervon ausgehenden Punktlichtbündel getrennt voneinander (d.h. überlappfrei) auf mehreren Phasen- messgeräten oder verschiedenen räumlichen Bereichen des Phasenmessgeräts auftreffen.
Die Verwendung eines Bildschirms als Lichtquelle in einer Prüfvorrichtung für eine Linse ist grundsätzlich z.B. aus EP 3 128362 A1 bekannt. Dort wird mittels des Bildschirms aber, dem üblichen Zweck eines Bildschirms entsprechend, kein
Lichtpunkt im Sinne der vorstehenden Definition, sondern ein Lichtmuster in Form eines zweidimensionalen Bildes (z.B. einer Punktmatrix oder eines Gitters) ange zeigt. Zur Erfassung einer Wellenfront wäre das von einem solchen Bild ausge hende Licht ungeeignet, da sich die Wellenfronten der von verschiedenen Stellen des Bildes ausgehenden Teilstrahlen inkohärent überlagern würden. Nach der Lehre der EP 3 128362 A1 soll aber auch keine Wellenfront bestimmt werden. Vielmehr wird hier das auf dem Bildschirm angezeigte Bild durch die zu prüfende Optik hindurch mittels eines Bildsensors (d.h. einer Kamera) aufgenommen. Aus der durch die Optik hervorgerufenen Verzerrung der Bildinformation werden dann optische Eigenschaften der zu prüfenden Optik (z.B. die optische Stärke, Zylinder, etc.) berechnet.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich Bildschirme (insbesondere üb liche Smartphone- oder Tablet-Bildschirme) und Digitalprojektoren nicht nur zur Darstellung zweidimensionaler Bilder verwenden lassen, sondern dass mittels ei nes solchen Bildschirms bzw. Digitalprojektors auch ein einzelner Lichtpunkt, der zur Erzeugung eines Punktlichtbündels geeignet ist, mit sehr hoher Präzision und sehr hoher örtlicher Auflösung, gleichzeitig aber mit besonders geringem Aufwand erzeugbar ist. Die erlaubt insbesondere eine einfache Feinjustierung der Position des Lichtpunktes sowie eine einfache Einstellung der Größe und Helligkeit des Lichtpunktes. Auch die Erzeugung verschiedenfarbiger Lichtpunkte an dem glei chen Ort (innerhalb der durch die Pixelgröße gegebenen Bildschirmauflösung) ist mittels eines Bildschirms oder Digitalprojektors mit hoher Präzision, aber geringem Aufwand möglich. Insbesondere können Lichtpunkte an räumlich voneinander ent fernten Feldpunkten (d.h. Raumpunkten in Relation zu der optischen Achse der Prüfvorrichtung) und/oder in verschiedenen Farben erzeugt werden. Ein besonde rer Vorteil der Erfindung besteht zudem darin, dass geeignete Bildschirme auf grund ihres weitverbreiteten Einsatzes in Smartphones oder Tablets als Massen artikel hergestellt werden und somit vergleichsweise preisgünstig erhältlich sind. Gleiches gilt entsprechend für Digitalprojektoren.
Um die mindestens eine optische Eigenschaft für unterschiedliche Feldpunkte zu prüfen, wird der Lichtpunkt in einer bevorzugten Variante des Verfahrens zeitlich nacheinander an mehreren (d.h. mindestens zwei) verschiedenen Positionen in nerhalb der Anzeigefläche des Bildschirms bzw. auf dem bilderzeugenden Ele ment des Digitalprojektors erzeugt. Um die mindestens eine optische Eigenschaft spektralaufgelöst zu prüfen, wird der Lichtpunkt vorzugsweise zeitlich nacheinan der in verschiedenen Farben erzeugt. Die verschiedenen Farben können dabei (im Rahmen der Bildschirmauflösung) an der gleichen Position oder an verschiedenen Positionen der Anzeigefläche des Bildschirms bzw. auf dem bilderzeugenden Element des Digitalprojektors erzeugt werden. Für jede Position bzw. jede Farbe des Lichtpunkts werden dabei mittels des Messgeräts der räumliche Phasenver lauf des von diesem Lichtpunkt ausgehenden und durch die zu prüfende Optik transmittierten oder an der zu prüfenden Optik reflektierten Punktlichtbündels de- tektiert und hieraus ggf. die oder jede weitere optische Eigenschaft abgeleitet.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung ist allgemein zur Durchführung des vorste hend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Ausführungs formen des erfindungsgemäßen Verfahrens korrespondieren daher mit entspre chenden Ausführungsformen der Vorrichtung und umgekehrt. Zudem sind Wir- kungen und Vorteile von Verfahrensmerkmalen auf die zugehörigen Vorrich tungsmerkmale übertragbar und umgekehrt.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung umfasst demnach eine Lichtquelle zur Er- zeugung eines Punktlichtbündels und ein Phasenmessgerät, insbesondere einen Wellenfrontsensor oder ein Interferometer, zur Detektion der räumlichen Phasen verteilung des durch die zu prüfende Optik transmittierten oder an der zu prüfen den Optik reflektierten Punktlichtbündels. Die Lichtquelle ist dabei durch einen Bildschirm oder einen Digitalprojektor gebildet.
Vorzugsweise umfasst die Prüfvorrichtung zudem eine Steuerung, die dazu einge richtet ist, zur Erzeugung des Punktlichtbündels einen (insbesondere zu jedem Zeitpunkt lediglich einen einzigen) Lichtpunkt auf einer Anzeigefläche des Bild schirms bzw. auf dem bilderzeugenden Element des Digitalprojektors anzuzeigen.
Bevorzugt ist die Steuerung dazu eingerichtet, zeitlich nacheinander mittels des Bildschirms oder Digitalprojektors den Lichtpunkt an mindestens zwei verschiede nen Positionen innerhalb der Anzeigefläche bzw. auf dem bilderzeugenden Ele ment anzuzeigen, um eine Prüfung der mindestens einen optischen Eigenschaft an mehreren Feldpunkten zu ermöglichen. Alternativ hierzu können zur Prüfung der mindestens einen optischen Eigenschaft an mehreren Feldpunkten im Rah men der Erfindung allerdings auch mehrere Lichtpunkte gleichzeitig angezeigt werden, wenn diese Lichtpunkte so weit voneinander entfernt sind, dass die hier von ausgehenden Punktlichtbündel getrennt voneinander (d.h. überlappfrei) auf mehreren Phasenmessgeräten oder verschiedenen räumlichen Bereichen des Phasenmessgeräts auftreffen.
Zusätzlich oder alternativ ist die Steuerung in zweckmäßigen Ausgestaltungen der Prüfvorrichtung dazu eingerichtet, den Lichtpunkt mittels des Bildschirms oder Di gitalprojektors zeitlich nacheinander in verschiedenen Farben zu erzeugen, um frequenzspezifische Eigenschaften der zu prüfenden Optik zu untersuchen. In bei den Fällen kann der Lichtpunkt auch - durch Überlagerung von mehreren Farban- teilen (z.B. Rot, Grün und Blau) - in einer Mischfarbe erzeugt werden. Alternativ können im Rahmen der Erfindung hierzu aber auch spektrale Filter oder mehrere frequenzselektive Phasenmessgeräte eingesetzt werden.
Die Steuerung ist vorzugsweise durch ein programmierbares elektrisches Gerät, z.B. einen Mikrocontroller, gebildet. Die Funktionalität zur (insbesondere vollauto matischen) Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur Anzeige des Licht punkts auf dem Bildschirm oder Digitalprojektor, ist dabei durch eine Software (d.h. ein Computerprogramm) gebildet, die in der Steuerung lauffähig installiert ist. Alternativ hierzu ist die Steuerung durch ein nicht-programmierbares elektroni- sches Gerät, z.B. in Form eines ASIC, gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des Verfahrens in Form von elektronischen Schaltkreisen imple mentiert ist. Wiederum alternativ ist die Steuerung durch eine Kombination min destens eines programmierbaren elektronischen Bauteils und mindestens eines nicht-programmierbaren Bauteils gebildet. Wiederum alternativ hierzu ist die Steu- erung durch ein Steuerprogramm (d.h. eine Software) gebildet, die auf einem All zweck-Computer, z.B. einem gewöhnlichen Personal-Computer oder Notebook, lauffähig installierbar ist. In diesem Fall gehört der Computer selbst nicht zu der Prüfvorrichtung und wird in der Regel auch von dem Hersteller der Prüfvorrichtung weder hergestellt noch vertrieben. Vielmehr wird der Computer von dem Steuer- programm im Betrieb der Prüfvorrichtung nur als Ressource für Rechenleistung und Speicherplatz genutzt.
Grundsätzlich kann in einfachen Ausführungen des Verfahrens und der zugehöri gen Prüfvorrichtung das von dem Bildschirm oder Digitalprojektor erzeugte Punkt- lichtbündel ohne weitere zwischengeschaltete Optiken über die zu prüfende Optik auf das Phasenmessgerät projiziert werden. Solche Ausführungen sind insbeson dere in Hinblick auf eine schnelle Prüfung mit einfachen Mitteln vorteilhaft. Zudem lässt sich auf diese Weise mit besonders einfachen Mitteln ein besonders großer Feldbereich (d.h. vergleichsweise große Winkel bezüglich der optischen Achse) abdecken.
Optional, insbesondere zur Prüfung von optischen Systemen, die auf die Beleuch tungssituation „unendlich“ ausgelegt sind, wird der zu prüfenden Optik ein Kollima- tor vorgeschaltet, durch den das von dem Bildschirm oder Digitalprojektor ausge hende Punktlichtbündel parallelgerichtet wird. Zusätzlich oder alternativ wird der zu prüfenden Optik optional ein Kepler-Teleskop nachgeschaltet, durch das die dem Phasenmessgerät zugewandte Pupille der zu prüfenden Optik auf das Pha- senmessgerät abgebildet und ggf. zusätzlich der Durchmesser des zu prüfenden Lichtbündels an den Durchmesser des Phasenmessgerätes angepasst werden.
Zusätzlich oder alternativ ist optional dem Bildschirm oder Digitalprojektor einer seits und dem Phasenmessgerät andererseits ein Diffusor (auch als Streu- oder Mattscheibe bezeichnet) zwischengeschaltet.
Um einen besonders großen Feldbereich (d.h. vergleichsweise große Winkel be züglich der optischen Achse) abdecken zu können, umfasst die Prüfvorrichtung optional mehrere nebeneinander angeordnete Phasenmessgeräte.
In einerweiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mehrere Bildschirme, die alternativ zueinander als Lichtquelle zur Erzeugung des Punktlichtbündels an steuerbar sind. Insbesondere sind anstelle eines großen Bildschirms mehrere kleine Bildschirme (nachfolgend auch als „Minidisplays“ bezeichnet) mit z.B. je- weils 32 x 32 Pixeln, 64 x 64 Pixeln, 128 x 128 oder 256 x 256 Pixeln vorgesehen, die insbesondere mit Abstand nebeneinander (d.h. in einer gemeinsamen, ebenen oder gekrümmten Fläche) angeordnet sind. Der zwischen den kleinen Bildschir men jeweils gebildete Abstand ist dabei groß gegen den Pixelabstand innerhalb eines jeden Bildschirms (insbesondere um einen Faktor von mindestens 10 oder sogar 100 größer als der Pixelabstand). Dieser Ausführungsform liegt die Er kenntnis zugrunde, dass mit mehreren kleinen Bildschirmen eine vergleichsweise große Fläche und damit eine Vielzahl unterschiedlicher Feldpunkte abgedeckt werden kann. Beispielsweise ist für jeden auszumessenden Feldpunkt dabei ein eigener kleiner Bildschirm als Punktlichtquelle vorgesehen. Ein Vorteil der Ver Wendung mehrerer kleiner Bildschirme liegt dabei darin, dass die mehreren klei nen Bildschirme regelmäßig wesentlich einfacher und günstiger zu realisieren oder zu erwerben sind als ein entsprechend großer einzelner Bildschirm der gleichen Auflösung. Die durch die Verwendung des Bildschirms als Punktlichtquelle erziel- ten Vorteile, nämlich die einfache Möglichkeit zur präzisen Einstellung (Feinjustie rung) der Position des Lichtpunkts und die einfache Möglichkeit zur Einstellung der Größe, Helligkeit und/oder Farbe des Lichtpunkts, werden dabei auch bei Ver wendung von mehreren kleinen Bildschirmen erzielt.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeich nung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine Prüfvorrichtung zum Prü fen einer Optik, hier beispielhaft einer Linse, mit einem als Licht quelle zur Erzeugung eines Punktlichtbündels verwendeten Bild schirm, einem Phasenmessgerät in Form eines Wellen frontsensors und einem dem Bildschirm und dem Wellen frontsensor zwischengeordneten Probenhalter zur Halterung der zu prüfenden Linse in dem von dem Bildschirm ausgehenden Punktlichtbündel,
Fig. 2 in Darstellung gemäß Fig. 1 eine alternative Ausführungsform der Prüfvorrichtung mit mehreren nebeneinander angeordneten Pha senmessgeräten,
Fig. 3 und 4 in Darstellung gemäß Fig. 1 zwei gegenüber den Ausführungen gemäß Fig. 1 und 2 vereinfachte weitere Ausführungsformen der Prüfvorrichtung,
Fig. 5 in Darstellung gemäß Fig. 1 eine weitere Ausführungsform der
Prüfvorrichtung mit fünf nebeneinander angeordneten Mini- Displays, die als alternative Lichtquellen zur Erzeugung des Punktlichtbündels dienen, und
Fig. 6 schematisch eine beispielhafte Anordnung der fünf Mini-Displays bei der Prüfvorrichtung gemäß Fig. 5. Einander entsprechende Teile und Strukturen sind in allen Figuren stets mit glei chen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 grob schematisch dargestellte Prüfvorrichtung 2 dient beispielhaft zur Prüfung von Linsen, insbesondere Objektiven, Brillengläsern oder Kontaktlinsen.
Die Vorrichtung 2 umfasst eine Lichtquelle 4, einen Kollimator 6, einen Probenhal ter 8, ein Kepler-Teleskop 10 (Relay Lens) mit (mindestens) zwei Linsen 12 und 14 und (optional) einer zwischengeschalteten Blende 15, ein optisches Phasen- messgerät 16 in Form eines Wellenfrontsensors und eine Steuerung 18. Die
Lichtquelle 4, der Kollimator 6, der Probenhalter 8, die Linsen 12,14 und die Blen de 15 des Kepler-Teleskops 10 sowie das Phasenmessgerät 16 sind entlang einer optischen Achse 20 einander nachgeschaltet. Dem Kollimator 6 und dem Proben halter 8 ist optional eine Strahlaufbereitungseinheit 22 zwischengeschaltet.
Die Steuerung 18 ist beispielhaft durch ein Steuerprogramm gebildet, das auf ei nem gewöhnlichen (Personal-)Computer 24 installiert ist. Der Computer 24 ist da bei selbst kein Bestandteil der Prüfvorrichtung 2, sondern wird von der Steuerung 18 lediglich als Ressource für Rechenleistung und Speicherplatz benutzt. Die Steuerung 18 ist, z.B. durch Zugriff auf eine USB-Schnittstelle des Computers 24, mit der Lichtquelle 4 und dem Phasenmessgerät 16 steuerungstechnisch bzw. datenübertragungstechnisch verbunden.
Das Phasenmessgerät 16 ist beispielhaft durch einen Shack-Hartmann-Sensor gebildet.
Die Lichtquelle 4 ist durch einem Bildschirm 26 gebildet. In der Ausführung gemäß Fig. 1 ist beispielhaft ein Bildschirm 26 herangezogen, wie er üblicherweise in ei nem Smartphone eingesetzt wird. Der Einsatz größerer oder kleinerer Bildschirme ist jedoch ohne Weiteres möglich.
In jeden Fall wird der Bildschirm 26 im Rahmen der Prüfvorrichtung 2 aber als Punktlichtquelle, d.h. als Lichtquelle zur Erzeugung eines Punktlichtbündels 30 eingesetzt. Er wird hierzu von der Steuerung 18 mittels eines Steuersignals S der art angesteuert, dass auf der Anzeigefläche 28 ein einzelner (und zu jedem Zeit punkt stets nur ein einziger) Lichtpunkt 32, insbesondere durch Ansteuerung eines einzelnen und einzigen Bildschirm-Pixels, angezeigt wird.
Das zunächst divergente Punktlichtbündel 30 wird durch den Kollimator 6 parallel ausgerichtet. Das solchermaßen parallelisierte Punktlichtbündel 30 fällt dann - gegebenenfalls durch die Strahlaufbereitungseinheit 22 auf den Probenhalter 8, in dem eine zu prüfende Optik 34 (z.B. eine zu prüfende Linse) positioniert ist. Die Strahlaufbereitungseinheit 22 dient - wenn vorhanden - beispielsweise zur An passung der Divergenz (numerischen Apertur) des Punktlichtbündels 30.
Das durch den Probenhalter 8 transmittierte und dabei durch die zu prüfende Op tik 34 beeinflusste Punktlichtbündel 30 fällt durch die Linsen 12 und 14 des Kepler- Teleskops 10 auf das Phasenmessgerät 16. Die dem Phasenmessgerät 16 zuge wandte Pupille der Optik 34 wird hierbei durch das Kepler-Teleskop 10 auf das Phasenmessgerät 16 abgebildet.
Das Phasenmessgerät 16 umfasst - gemäß der für einen Shack-Hartmann- Sensor üblichen Bauweise - ein Mikrolinsen-Array (d.h. eine gitter- oder matrix förmige Anordnung von Mikrolinsen, die typischerweise jeweils einen Durchmes ser zwischen 50 Mikrometern und 1000 Mikrometern, insbesondere 150 Mikrome tern, haben) sowie einen dem Mikrolinsen-Array nachgeschalteten Bildsensor, der beispielsweise durch einen CCD-Chip gebildet ist. Durch das Mikrolinsen-Array wird die Wellenfront, also der räumliche Phasenverlauf des durch die zu prüfende Optik 34 beeinflussten Punktlichtbündels 30 visualisiert, indem jede Mikrolinse auf dem nachgeschalteten Bildsensor ein durch Lichtbeugung entstehendes Licht scheibchen (auch als Beugungsscheibchen oder „Airy-Disc“ bezeichnet) erzeugt, wobei die Position dieses Beugungsscheibchens von dem Phasenverlauf des Punktlichtbündels 30 am Ort der jeweilige Mikrolinse abhängt.
Der Bildsensor des Phasenmessgeräts 16 nimmt ein (digitales) Bild B des durch die Beugungsscheibchen gebildeten Punktmusters auf und führt dieses Bild B der Steuerung 18 zu. Die Steuerung 18 berechnet hieraus die Wellenfront des durch die zu prüfende Optik 34 beeinflussten Punktlichtbündels 30. Aus der Wellenfront leitet die Steuerung 18 dann optional weitere optische Größen ab, beispielsweise
• die Wellenaberrationen der Optik 34,
• die Punktbildfunktion der Optik 34,
• die Abbildungsqualität der Optik 34,
• die sphärische Brechkraft der Optik 34,
• sofern es sich bei der Optik 34 um eine astigmatische Linse handelt, die zylindrische Brechkraft, d.h. die Differenz der Brechkräfte in unterschied lichen Richtungen und die Orientierung der Vorzugsachsen,
• die prismatische Brechkraft und/oder
• eine räumlich aufgelöste Brechkraftverteilung.
Den Lichtpunkt 32 erzeugt die Steuerung 18 entweder durch Ansteuerung eines einzelnen Bildschirm-Pixels des Bildschirms 26 oder einer zusammenhängenden Gruppe von Bildschirm-Pixeln, die beispielsweise eine annähernd kreisförmige Teilfläche der Anzeigefläche 28 bilden. In dem letzteren Fall ist die Größe des aus mehreren Bildschirm-Pixeln gebildeten Lichtpunkts 32 derart begrenzt, dass das von dem Bildschirm 26 ausgehende Licht ein Punktlichtbündel 30 bildet, dass also das von dem Bildschirm 26 ausgehende Licht eine hinreichende Kohärenz auf weist, um mittels des Phasenmessgeräts 16 eine Wellenfrontmessung (Phasen messung) vornehmen zu können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Prüfvorrichtung 2 wird die Größe des auf dem Bildschirm 26 anzuzeigenden Lichtpunkts 32 optional in einem der eigent lichen Phasenmessung vorausgehenden Einstellprozess durch die Steuerung 18 automatisch bestimmt. Hierzu wird die Größe des Lichtpunktes 32 - ausgehend von einer minimalen Größe, die unter Ansteuerung eines einzelnen Bildschirm- Pixels erzeugt wird - iterativ vergrößert. Für jede Größe des Lichtpunkts 32 misst die Steuerung 18 die Größe der durch die Mikrolinsen des Phasenmessgeräts 16 auf den nachgeschalteten Bildsensor projizierten Beugungsscheibchen. Die itera tive Vergrößerung des Lichtpunktes 32 wird gestoppt, wenn die Größe der Beu gungsscheibchen (wie vorstehend erläutert) infolge abnehmender Kohärenz des Punktlichtbündels 30 unter Abweichung von dem konstanten Sockelwert signifi kant zunimmt. Die Größe des Lichtpunkts 32 wird anschließend zurückgesetzt, so dass die Größe der Beugungsscheibchen gerade noch in dem konstanten Bereich liegt.
In einer verfeinerten Variante des Einstellprozesses misst die Steuerung 18 zu sätzlich für jede Größe des auf dem Bildschirm 26 anzuzeigenden Lichtpunkts 32 zusätzlich die Aufnahmezeit, die für eine kontrastoptimierte Phasenmessung er forderlich ist. Die Steuerung 18 beendet die iterative Vergrößerung des Lichtpunk tes 32 dabei dann, wenn die Aufnahmezeit einen vorgegebenen Schwellwert un terschreitet oder wenn die Größe der auf den Bildsensor des Phasenmessgeräts 16 projizierten Beugungsscheibchen den konstanten Sockelwert um mehr als ei- nen vorgegebenen Toleranzwert überschreitet (je nachdem welche dieser beiden Bedingungen zuerst eintritt).
Um die zu prüfende Optik 34 an mehreren Feldpunkten auszumessen, erzeugt die Steuerung 18 den Lichtpunkt 32 nacheinander an unterschiedlichen Positionen der Anzeigefläche 28 (wobei sie aber zu jedem Zeitpunkt stets nur einen Licht punkt 32 erzeugt) und bestimmt für jede Position des Lichtpunkts 32 auf die vor stehend beschriebene Weise jeweils die Wellenfront und hieraus ggf. die oder je de weitere optische Eigenschaft. Um die spektrale Abhängigkeit der optischen Eigenschaften der Optik 34 auszu messen, erzeugt die Steuerung 18 den Lichtpunkt 32 des Weiteren - jeweils mit tels des oder der gleichen Bildschirm-Pixel und somit im Rahmen der Bildschirm auflösung an der gleichen Stelle der Anzeigefläche 28 - nacheinander in unter- schiedlichen Farben, beispielsweise in Rot, Blau, Grün und Weiß, und bestimmt für jede Farbe jeweils die oder jede optische Eigenschaft.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Prüfvorrichtung 2 dargestellt. Im Unterschied der vorstehend beschriebenen Ausführungsform umfasst die Prüfvor richtung 2 in der Variante gemäß Fig. 2 drei Phasenmessgerätei 6 (vorzugsweise Wellenfrontsensoren, insbesondere Shack-Flartmann-Sensoren) mit jeweils einem vorgeschalteten Kepler-Teleskop 10. Die Phasenmessgeräte 16 sind hier unter einem Winkel zueinander angeordnet, um - im Vergleich zu der Ausführung ge- mäß Fig. 1 - einen größeren Feldbereich abzudecken, d.h. um die optischen Ei genschaften der Optik 34 auch für vergleichsweise große Einfallwinkel des Punkt lichtbündels 30 relativ zu der optische Achse 20 ausmessen zu können.
Der Kollimator 6 und die Strahlaufbereitungseinheit 22 der Ausführungsform ge- mäß Fig. 1 sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 nicht vorhanden. Vielmehr fällt hier das von dem Bildschirm 26 ausgehende Punktlichtbündel 30 unmittelbar auf den Probenhalter 8 und die darin gelagerte Optik 34.
Im Übrigen entspricht die Prüfvorrichtung 2 gemäß Fig. 2 der in Fig. 1 dargestell- ten Ausführungsform. Sie umfasst insbesondere auch die Steuerung 18, die in Fig. 2 nur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit dargestellt ist.
In einer Variante der in Fig. 2 dargestellten Prüfvorrichtung 2 ist anstelle der drei Phasenmessgeräte 16 mit jeweils vorgeschaltetem Kepler-Teleskop 10 nur ein Phasenmessgerät 16 und ein vorgeschaltetes Kepler-Teleskop 10 vorhanden. Dieses eine Phasenmessgerät 16 und das zugehörige Kepler-Teleskop 10 werden dabei zwischen den in Fig. 2 dargestellten Punktlichtbündeln 30 verschwenkt.
Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der Prüfvorrichtung 2, bei der so wohl der Kollimator 6 und die Strahlaufbereitungseinheit 22 als auch das Kepler- Teleskop 10 der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform nicht vorhanden sind. Vielmehr wird hier das von dem Bildschirm 26 ausgehende Punktlichtbündel 30 unmittelbar über den Probenhalter 8 und die darin gelagerte Optik 34 auf das dem Probenhalter 8 wiederum unmittelbar nachgeschaltete Phasenmessgerät 16 proji ziert. Auch die Prüfvorrichtung 2 gemäß Fig. 3 umfasst die analog zu Fig. 1 aus gebildete Steuerung 18, die in Fig. 3 nur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt eine Variante der in Fig. 3 dargestellten Prüfvorrichtung 2. Hier sind der Probenhalter 8, die zu prüfende Optik 34 und das Phasenmessgerät 16 derart relativ zueinander dimensioniert und angeordnet, dass die von den Lichtpunkten 32 jeweils ausgehenden Punktlichtbündel 30 getrennt voneinander (d.h. überlapp- frei) auf das Phasenmessgerät 16 auftreffen.
Da bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 4 die Punktlichtbündel 30 beim Auftreffen auf den zugeordneten Phasenmessgeräten 16 jeweils nicht mitei nander überlappen, können die Lichtpunkte 32 zur Erzeugung dieser Punktlicht- bündel 30 auch gleichzeitig auf der Anzeigefläche 28 des Bildschirms 26 ange zeigt werden, wobei für jedes Punktlichtbündel 30 jeweils der räumliche Phasen verlauf gemessen werden kann und gemessen wird. Die Prüfvorrichtungen 2 ge mäß Fig. 2 und 4 ermöglichen somit eine gleichzeitige Ausmessung der jeweiligen Optik 34 in mehreren Feldpunkten.
Bei einer in den Fig. 5 und 6 dargestellten alternativen Ausführungsform der Prüf vorrichtung 2 sind anstelle des einzelnen Bildschirms 26 fünf kleine Bildschirme (Minidisplays 36) vorgesehen. Jedes der Minidisplays 36 hat in geeigneter Dimensionierung beispielsweise 256 x 256 Pixel und dabei eine Anzeigefläche 28 von ca. 1 cm x 1 cm. Wie insbesonde re aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind die Minidisplays 36 mit einem Abstand von vor zugsweise mehreren Zentimetern zueinander in einem regelmäßigen Muster auf einem Displayhalter 38 angeordnet, so dass sie in einer gemeinsamen Fläche Me gen.
Im Betrieb der Prüfvorrichtung 2 werden die Minidisplays 36 alternativ zueinander angesteuert, um die Optik 34 in unterschiedlichen Feldpunkten ausmessen zu können. Es wird also zu jedem Zeitpunkt nur jeweils eines der Minidisplays 36 an gesteuert, und dann jeweils als Lichtquelle 4 zur Anzeige eines einzelnen Bild punkts, und somit zur Erzeugung des Punktlichtbündels 30 eingesetzt. Die Größe des Lichtpunktes wird innerhalb eines jeden Minidisplays 36 durch Zuschalten oder Abschalten einzelner Pixel eingestellt. Optional werden zudem in mindestens einem der Minidisplays 36 die Position und/oder die Farbe des Lichtpunktes vari iert.
Der mit mehreren Minidisplays 36 ausgestattete Displayhalter 38 wird alternativ auch bei den in den Fig. 1 , 2 und 4 gezeigten Varianten der Prüfvorrichtung 2 an stelle des dortigen Bildschirms 26 zur Erzeugung des Punktlichtbündels 30 einge setzt.
Die beanspruchte Erfindung wird an den vorstehend beschriebenen Ausführungs beispielen besonders deutlich, ist auf diese Ausführungsbeispiele aber nicht be schränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung aus den An sprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
Bezugszeichenliste
2 Prüfvorrichtung
4 Lichtquelle 6 Kollimator
8 Probenhalter
10 Kepler-Teleskop
12 Linse
14 Linse 15 Blende
16 Phasenmessgerät
18 Steuerung
20 (optische) Achse
22 Strahlaufbereitungseinheit 24 (Personal-)Computer
26 Bildschirm
28 Anzeigefläche
30 Punktlichtbündel
32 Lichtpunkt 34 Optik
36 Minidisplay
38 Displayhalter
B Bild
S Steuersignal

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Prüfen einer Optik (34) hinsichtlich mindestens einer opti schen Eigenschaft, - bei welchem mittels einer Lichtquelle (4) ein Punktlichtbündel (30) erzeugt und auf die zu prüfende Optik (34) geworfen wird, und
- bei welchem mittels eines optischen Phasenmessgeräts (16) der räumli che Phasenverlauf des durch die zu prüfende Optik (34) transmittierten oder an der zu prüfenden Optik (34) reflektierten Punktlichtbündels (30) detektiert wird, wobei als Lichtquelle (4) ein Bildschirm (26, 36) oder ein Digitalprojektor her angezogen werden, und wobei das Punktlichtbündel (30) durch Anzeige ei nes Lichtpunkts (32) auf einer Anzeigefläche (28) des Bildschirms (26, 36) bzw. mittels des Digitalprojektors erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem als Phasenmessgerät (16) ein Wellenfrontsensor oder ein Inter ferometer herangezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
- bei welchem der Lichtpunkt (32) mittels des Bildschirms (26, 36) zeitlich nacheinander an verschiedenen Positionen innerhalb der Anzeigefläche (28) und/oder in verschiedenen Farben erzeugt wird, und
- bei welchem mittels des Phasenmessgeräts (16) für jede Position bzw. Farbe des Lichtpunkts (32) der räumliche Phasenverlauf des hiervon aus gehenden und durch die zu prüfende Optik (34) transmittierten oder an der zu prüfenden Optik (34) reflektierten Punktlichtbündels (30) detektiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Punktlichtbündel (30) mittels eines der zu prüfenden Optik (34) vorgeschalteten Kollimators (6) parallelgerichtet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchen die dem Phasenmessgerät (16) zugewandte Pupille der zu prü fenden Optik (34) mittels eines Kepler-Teleskops (10) auf das Phasenmess gerät (16) abgebildet wird.
6. Prüfvorrichtung (2) zum Prüfen einer Optik (34) hinsichtlich mindestens einer optischen Eigenschaft,
- mit einer Lichtquelle (4) zur Erzeugung eines Punktlichtbündels (30), wo bei die Lichtquelle (4) durch einen Bildschirm (26, 36) oder einen Digital projektor gebildet ist, und - mit einem Phasenmessgerät (16) zur Detektion der räumlichen Phasen verteilung des durch die zu prüfende Optik (34) transmittierten oder an der zu prüfenden Optik (34) reflektierten Punktlichtbündels (30).
7. Prüfvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei das Phasenmessgerät (16) ein Wellenfrontsensor oder ein Interfero meter ist.
8. Prüfvorrichtung (2) nach Anspruch 6 oder 7, mit einer Steuerung (18), die dazu eingerichtet ist, zur Erzeugung des Punkt- lichtbündels (30) einen Lichtpunkt (32) auf einer Anzeigefläche (28) des Bild schirms (26, 36) anzuzeigen.
9. Prüfvorrichtung (2) nach Anspruch 8, wobei die Steuerung (18) dazu eingerichtet ist, den Lichtpunkt (32) zeitlich nacheinander mittels des Bildschirms (26, 36) an mindestens zwei verschie denen Positionen innerhalb der Anzeigefläche (28) und/oder in verschiede nen Farben zu erzeugen.
10. Prüfvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, mit einem Kollimator (6) zur Parallelrichtung des von dem Lichtpunkt (32) ausgehenden Punktlichtbündels (30).
11. Prüfvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, mit einem Kepler-Teleskop (10) zur Abbildung der dem Phasenmessgerät (16) zugewandten Pupille der zu prüfenden Optik (34) auf das Phasenmess gerät (16).
12. Prüfvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , mit mehreren Bildschirmen (36), die alternativ zueinander zur Erzeugung des Punktlichtbündels (30) einsetzbar sind.
13. Verwendung eines Bildschirms (26, 36) oder Digitalprojektors zur Erzeugung eines Punktlichtbündels (30), das zum Prüfen einer Optik (34) hinsichtlich mindestens einer optischen Eigenschaft über die zu prüfende Optik (34) auf ein den räumlichen Phasenverlauf des Punktlichtbündels (30) detektierendes Phasenmessgerät (16) geworfen wird.
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