DE69314829T2

DE69314829T2 - Krümmungsmessung einer Oberfläche

Info

Publication number: DE69314829T2
Application number: DE69314829T
Authority: DE
Inventors: Kevin Ross Manning
Original assignee: Roke Manor Research Ltd
Current assignee: Roke Manor Research Ltd
Priority date: 1992-03-14
Filing date: 1993-02-20
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2013-02-21
Also published as: AU3407393A; ATE159810T1; EP0561178B1; AU663922B2; JP3377820B2; DE69314829D1; EP0561178A2; ES2107566T3; EP0561178A3; JPH06294629A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Oberflächenkrümmung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Vorrichtung zur Messung der Krümmung einer Linse.
Die Krümmung von optischen Linsen zur Verwendung entweder im sichtbaren oder im nicht sichtbaren Spektrum oder die Krümmung von Mikrowellenlinsen muß für viele Anwendungen genau sein, und es ist somit notwendig, eine Vorrichtung zu schaffen, die (beispielsweise während der Herstellung) zum Zwecke der Messung der Krümmung verwendet werden kann.
Bekannte Meßverfahren enthalten eine Vorrichtung, die in eine von zwei Kategorien fällt. Die erste Kategorie enthält Verfahren mit Berührung, und die zweite Kategorie enthält berührungslose Verfahren.
Verfahren mit Berührung verwenden primär ein Instrument, genannt Sphärometer, das die Höhe der Oberfläche über einer Ebene mißt, die durch einen Ring definiert ist, der auf der Meßfläche liegt. Das sich ergebende Verhältnis zwischen dieser Höhe und dem Durchmesser des Rings kann dazu verwendet werden, den Radius der Krümmung zu erhalten. Ein weiteres Verfahren mit Berührung verwendet Testplatten, deren Krümmungsradius dem zu messenden Radius beinahe entspricht. Wenn eine Testplatte mit der zu messenden Oberfläche in Berührung gebracht wird, üblicherweise mittels einer Randberührung, und monochromatisches Licht dazu verwendet wird, die Fläche zu beleuchten, sind Interferenzstreifen zu sehen. Die Anzahl der Streifen gibt die Differenz zwischen der zu messenden Oberfläche und der Testfläche an. Diese Verfahren mit Berührung können allerdings die Oberfläche physisch beschädigen.
Üblicherweise werden berührungsfreie Methoden bevorzugt, die keine physische Beschädigung hervorrufen. Bekannte berührungsfreie Verfahren verwenden ein Interferometer mit internen Testbereichen. Bei diesem Instrument wird eine zu vermessende Oberfläche so angeordnet, daß sie einen konvergenten Konus aus monochromatischem Licht vom Interferometer zurück in das Instrument reflektiert. Dies wird an zwei Positionen vorgenommen, von denen eine vorliegt, wenn ein abgestrahlter Konus auf die Oberfläche fokussiert wird, und von denen die andere vorliegt, wenn dessen Brennpunkt mit der Mitte des Radius der Krümmung zusammenfällt. Bei diesen Positionen sind Interferenzstreifen zu sehen, und wenn die Anzahl der Streifen minimal ist, ist die erforderliche Position aufgefunden. Der Abstand, um den die Oberfläche bewegt wird, ist somit der Radius der Oberfläche. Ein weiteres Verfahren erfordert die Verwendung einer Autokollimationsvorrichtung und führt die Messungen in ähnlicher Weise wie beim Interferometer aus, beruht jedoch auf der Betrachtung des fokussierten Punktes anstelle der Interferenzstreifen. Diese bekannten berührungslosen Verfahren sind in der Praxis allerdings etwas ungeeignet.
In Soviet Abstract, Woche 9022, 11. Juli 1990, Derwent Publications Ltd, GB, Klasse S02, AN 90-170441, ist eine Vorrichtung zum Messen der Krümmung einer Linsenoberfläche diskutiert, die eine Strahlungsguelle, positionsempfindliche Photodetektoren, die auf einem bewegbaren Träger angeordnet sind, sowie Photodetektoren zum Erfassen von Strahlung enthält, die von der zu vermessenden Linsenoberfläche reflektiert wird. Die Photodetektoren senden ein Ausgangssignal zu einer Datenverarbeitungseinheit, so daß der Reflektionswinkel der Strahlen berechnet werden kann. Diese Datenverarbeitungseinheit verwendet auch die Daten von dem Sensor für die Verstellung des Trägers, um den Abstand zwischen den reflektierten Strahlen zu berechnen. Die Krümmung der Linsenoberfläche wird dann aus dem Reflektionswinkel mit dem Abstand von der optischen Achse zum einfallenden Strahl berechnet.
Eine weitere bekannte Form einer Meßvorrichtung ist in dem US- Patent Nr. 4 289 400 beschrieben, wobei die Vorrichtung dafür vorgesehen ist, kontinuierlich einen Gradienten einer gekrümmten Oberfläche an einer Anzahl von verschiedenen Stellen darauf mittels eines Laserstrahls zu messen, der an der zu vermessenden Stelle auf der Oberfläche reflektiert wird, um auf einem Photosensor einen Strahlpunkt zu erhalten. Der Photosensor folgt dem Strahlpunkt, während die Mitte des Strahlpunktes und die Mitte des Photosensors zusammenfallen. Die Verschiebung zwischen dem Strahlpunkt von der zu vermessenden Stelle und dem Strahlpunkt von einem Referenzpunkt auf der Oberfläche des Photosensors ist proportional zu dem Gradienten an der zu vermes-. senden Stelle. Es wird eine numerische Kontrolltabelle dazu verwendet, das Positionsverhältnis der zu vermessenden Stelle bezüglich des Laserstrahls zu bestimmen, und ein X-Y- Registrierinstrument wird dazu verwendet, dem Strahlpunkt zu folgen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung der Krümmung von Linsen zu schaffen, die zweckmäßig und einfach zu verwenden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen eines Krümmungsradius einer Oberfläche eines Objekts geschaffen, das mehrere wenigstens teilweise reflektierende Oberflächen hat, wobei wenigstens ein Teil der Vorrichtung für eine meridionale Relativbewegung in einer Ebene angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zu einer optischen Achse eines Transformationslinsenmittels ist, mit
wenigstens einer Quelle elektromagnetischer Strahlung,
einem Erfassungsmittel für elektromagnetische Strahlung zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung,
wobei das Transformationslinsenmittel so positioniert und angeordnet ist, daß es die von wenigstens einer der mehreren Oberflächen reflektierte elektromagnetische Strahlung entsprechend deren Einfallswinkel in eine Position auf dem Erfassungsmittel fokussiert und transformiert, wobei das Erfassungsmittel so angeordnet ist, daß es wenigstens ein Ausgangssignal von jeder der mehreren Oberflächen liefert, das für wenigstens eine verstellte Position der Quelle darauf charakteristisch ist, bei der die Strahlung einfällt,
einem Signalverarbeitungsmittel, das auf wenigstens ein Paar der Ausgangssignale anspricht, um eine Messung des Krümmungsradius an jeder der mehreren Oberflächen durchzuführen, gekennzeichnet durch
ein zusätzliches Lichterfassungsmittel zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung von der Quelle oder von einer zusätzlichen Quelle elektromagnetischer Strahlung, das so angeordnet ist, daß es Signale für das Signalverarbeitungsmittel bereitstellt, wenn die von der zu vermessenden Oberfläche reflektierte elektromagnetische Strahlung zu wenigstens einer der mehreren Oberflächen senkrecht ist.
Die Vorrichtung kann einen Strahlteiler enthalten, mittels welchem Lichtstrahlung von der Quelle auf die Oberfläche gerichtet wird, wobei der Strahlteiler zwischen dem Erfassungsmittel und der Oberfläche angeordnet ist.
Der Strahlteiler kann zwischen einem Linsenmittel und der Oberfläche angeordnet sein.
Alternativ kann der Strahlteiler zwischen dem Erfassungsmittel urid dem Linsenmittel angeordnet sein.
Alternativ kann die Vorrichtung in der Hand gehalten werden und eine zusätzliche Lichterfassungsvorrichtung enthalten, die so angeordnet ist, daß sie Signale für die Signalverarbeitungseinheit liefert.
Die zusätzliche Erfassungsvorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform so angeordnet sein, daß sie auf Licht von der Quelle anspricht, das auf die Oberfläche mittels eines weiteren Strahlteilers gerichtet wird, wobei von der Oberfläche reflektiertes Licht mittels des zusätzlichen Strahlteilers veranlaßt wird, auf die zusätzliche Erfassungsvorrichtung zu fallen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann allerdings die zusätzliche Erfassungsvorrichtung so angeordnet sein, daß sie auf Licht anspricht, das von der Oberfläche reflektiert wird und von einer zusätzlichen Lichtquelle stammt, wobei das Licht von der zusätzlichen Quelle mittels eines weiteren Strahlteilers auf die Oberfläche und von dieser weg geleitet wird.
Die zusätzliche Erfassungsvorrichtung kann eine auf der Achse liegende Erfassungsvorrichtung enthalten, um eine Anzeige zu liefern, wenn auf die weitere Erfassungsvorrichtung einfallendes Licht von der Oberfläche so reflektiert wird, daß es senkrecht zu der optischen Achse ist.
Das Erfassungsmittel kann ein Feld von lichtempfindlichen Elemeten enthalten, deren Signale eine Anzeige für die Position daraufliefert, bei der Licht einfällt.
Alternativ kann das Erfassungsmittel eine optische Erfassungsanordnung enthalten, die einem optischen Potentiometer äquivalent ist.
Es werden nun lediglich beispielhaft einige Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigen:
- Figur 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Messen der Krümmung einer Linse, die ein erläuterndes, von den Patentansprüchen nicht erfaßtes Beispiel ist;
- Figur 2 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Messen der Krümmung einer Linse, die ein erläuterndes, von den Patentansprüchen nicht erfaßtes Beispiel ist;
- Figur 3 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Messen der Krümmung einer Linse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 4 ein schematisches Blockdiagramm eines in der Hand gehaltenen Instruments zum Messen der Krümmung einer Linse;
- Figur 5 ein schematisches Blockdiagramm eines in der Hand gehaltenenen alternativen Instruments zum Messen der Krümmung einer Linse;
- Figur 5a eine alternative Anordnung der Anordnung von Figur 5, bei der in einer einzigen Quelle zwei Strahlen erzeugt werden;
- Figur 6 ein schematisches Blockdiagramm einer alternativen Vorrichtung zum automatischen Bestimmen der Stellung einer optischen Achse; und
- Figur 7 eine Form einer Anzeige, die von einer Vorrichtung bereitgestellt wird, wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben ist.
In Figur 1 ist ein erläuterndes, nicht unter die Patentansprüche fallendes Beispiel einer Vorrichtung zum Messen der Krümmung einer Linse dargestellt, die einen fest angebrachten optischen Tisch 1 enthält, auf dem eine Plattform 2 verschiebbar angebracht ist, so daß sie bezüglich einer zu testenden Linse 3 bewegt werden kann. Auf der Plattform 2 ist eine Laserlichtquelle 4 angebracht, die so ausgerichtet ist, daß sie einen Lichtstrahl 5 zu einem Strahlteiler 6 richtet. Der Strahl 5 von der Quelle 4 wird vom Strahlteiler 6 durch eine Transformationslinse 7 reflektiert, so daß sie auf einer Stelle 9 auf einer Außenfläche 10 der Linse 3 kollimiert oder fokussiert wird. Die Reflektion von der Stelle 9 führt zu einem Strahl 11, der von der Transformationslinse 7 auf eine langgestreckte Erfassungsvorrichtung 12 fokussiert wird, die ein Photodiodenfeld enthält. Der Strahl 11 trifft auf die Erfassungsvorrichtung 12 an einer Stelle y1 auf, wobei auf einer Ausgangsleitung 13 der Erfassungsvorrichtung 12 ein Signal erzeugt wird, welches die Stelle y1 angibt, auf der der Strahl 11 auf die Erfassungsvorrichtung 12 auftrifft. Bei der in Figur 1 gezeigten Stellung der Plattform 2 wird Licht auch von der hinteren Oberfläche 14 der Linse 3 an einer Stelle 15 reflektiert, wodurch ein Strahl 16 erzeugt wird, der mittels der Transformationslinse 7 auf eine Stelle y2 auf der Erfassungsvorrichtung 12 fokussiert wird.
Wenn die Plattform 2 in der durch den Pfeil 17 angegebenen Richtung bewegt wird, werden sich die Stellen y1 und y2 aufeinander zubewegen, bis sie zusammenfallen, wenn der Strahl 5 sich auf der Linsenachse 18 befindet.
Es ist zu sehen, daß durch Messen des Abstandes, um den die Plattform von der optischen Achse aus bewegt wurde, und durch Bestimmung der Winkel der Strahlen 11 oder 16, den diese mit dieser Achse einschließen, die Oberflächenkrümmung genau gemessen werden kann, wenn die Art der Krümmung bekannt ist, also sphärisch, parabolisch, etc. Wenn die Art der Krümmung nicht bekannt ist, kann eine Anzahl von Messungen vorgenommen werden, um die Krümmung der Oberfläche 10 oder die Krümmung der Oberfläche 14 zu berechnen. Um eine automatische Berechnung der Krümmung zu erleichtern, werden die Signale der Leitung 13 einem A/D-Wandler 19 eingegeben, der digitale Signale erzeugt, die einem Speicher 20 eingegeben werden. Diese digitalen Signale können korrespondierend zur Stellung der Plattform 2 gespeichert werden, wenn der Strahl 5 mit der Achse 18 zusammenfällt und wenn die Strahlen 11 und 16 mit Winkeln projiziert werden, die Stellungen der Stellen y1 und y2 auf der Erfassungsvorrichtung 12 entsprechen.
Es ist zu sehen, daß dieses Verfahren zum Messen des Krümmungsradius voraussetzt, daß die Strahlen in der Meridianebene der zu testenden Linse abgetastet werden. Es ist daher notwendig, die Baugruppe 2 in der x-Richtung zu bewegen, um den Scheitel der Linse und damit ihre Meridianebene aufzufinden.
Ausgehend von diesen gespeicherten digitalen Informationen ist es relativ einfach, mittels eines Prozessors 21, der von einer Tastatur 22 bedient werden kann, Daten zu berechnen, die der Krümmung der Oberfläche 10 oder der Krümmung der Oberfläche 14 der Linse entsprechen, wobei diese Daten auf einer Anzeigevorrichtung 23 angezeigt werden können.
Es ist zu sehen, daß die Anordnung von Figur 1 modifiziert werden kann, indem einfach die relative Anordnung der Quelle 4 und der Erfassungsvorrichtung 12 ausgetauscht werden, wodurch eine exakt äquivalente alternative Anordnung erhalten wird.
In Figur 2 ist ein erläuterndes, nicht unter die Patentansprüche fallendes Beispiel gezeigt, wobei korrespondierende Teile der Vorrichtung mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet sind und wobei eine ähnliche Anordnung gezeigt ist, wobei jedoch anstelle eines Strahlteilers 6, der zwischen der Erfassungsvorrichtung 12 und der Transformationslinse 7 angeordnet ist, wie in Figur 1 gezeigt ist, ein Strahlteiler 24 verwendet wird, der zwischen der Linse 3 und der Transformationslinse 7 angeordnet ist. Es ist zu sehen, daß mit der in Figur 2 gezeigten Anordnung gleiche Ergebnisse erzielt werden, die Transformationslinse jedoch nicht dazu dient, Licht von der Quelle 4 auf die Oberflächen der Linse 3 zu fokussieren, und daß es in unabhängiger Weise mittels einer internen Optik der Quelle kollimiert oder fokussiert wird.
Die gerade unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Anordnungen verwenden eine einzige Lichtquelle 4; in einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, werden dagegen zwei Lichtquellen 25 und 26 verwendet. Die Lichtquelle 25 wird zusammen mit einem Strahlteiler 27 und einer optischen Erfassungsvorrichtung 28 verwendet, um die Position der optischen Achse 18 zu erhalten, und die Quelle 26 wird zusammen mit einer Transformationslinse 29 und einer optischen Erfassungsvorrichtung 30, die der Erfassungsvorrichtung 12 entspricht, dazu verwendet, den Winkel eines Strahls 31 zu bestimmen, der von der Oberfläche 10 der Linse 3 reflektiert wird. Es wird auch die Stellung der Plattform 2 relativ zur Achse 18 registriert. Über Leitungen 32 und 33 werden auch diesen Stellungen entsprechende analoge Signale zu dem A/D-Wandler geleitet, und nachfolgend wird eine Verarbeitung ausgeführt, wie unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben, um eine Anzeige der der Krümmung der Linse entsprechenden Daten auf der Anzeigevorrichtung 23 zu erzielen.
Bei den bisher unter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 3 beschriebenen Anordnungen wurde ein optischer Tisch, bei dem die Plattform 2 bewegbar ist, dazu verwendet, um digitale Signale in Abhängigkeit von der Linsenkrümmung zu erzeugen, wodurch die Krümmung gemessen werden kann. Allerdings kann, wie in Figur 4 gezeigt ist, ein in der Hand gehaltenes Instrument hergestellt werden, das zwei Lichtquellen 34 und 35 enthält. Die Lichtquelle 34 wird zusammen mit einem Strahlteiler 36 und einer optischen Erfassungsvorrichtung 37 verwendet, um die Position der optischen Achse 18 der zu testenden Linse 3 festzustellen, und die Lichtquelle 35 wird zusammen mit einer Transformationslinse 38, einem Strahlteiler 39 und einer optischen Erfassungsvorrichtung 40 verwendet, um ein analoges Signal auf einer Leitung 41 zu erzeugen, das einer Stelle 44 auf der Erfassungsvorrichtung 40 entspricht, auf die ein von einer Quelle 35 erhaltene und von einer Stelle 43 reflektierter Strahl 42 einfällt. Diese Stelle ist für einen Winkel ∅ charakteristisch, der zwischen dem Strahl 42 und der optischen Achse 18 liegt.
Bei der Verwendung der in Figur 4 gezeigten Vorrichtung wird die Oberfläche der Linse mittels der in der Hand gehaltenen Vorrichtung abgetastet, und wenn die optische Achse 18 erfaßt ist, was durch ein geeignetes Signal auf einer Leitung 45 angezeigt wird, wird das entsprechende Signal auf der Leitung 41 automatisch mittels des A/D-Wandlers 19 in ein entsprechendes digitales Signal umgewandelt und in dem Speicher 20 gespeichert. Die nachfolgende Signalverarbeitung wird danach in gleicher Weise wie unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben ausgeführt. Es ist selbstverständlich zu sehen, daß ein effizientes Verfahren zum Erfassen der optischen Achse während des manuellen Abtastens geschaffen werden muß, um zum Zeitpunkt der Erfassung der Achse ein digitales Signal abzuspeichern, das dem Signal der Leitung 41 entspricht. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 6 ein zu den der vorherigen Figuren alternativer Weg zum Erfassen der optischen Achse während eines manuellen Abtastens beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Figur 5 wird allerdings zuerst eine alternative Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die bei einem in der Hand gehaltenen Instrument angewendet wird, wobei eine einzige Lichtquelle 46 verwendet werden kann, wie in Figur 5 gezeigt ist, wobei die der Figur 4 entsprechenden Bauteile dieselben Bezugszeichen tragen. In Figur 5 ist zu sehen, daß die Quelle 46 zusammen mit einem Strahlteiler 47 und einer Erfassungsvorrichtung 37 verwendet wird, um Signale auf der Leitung 45 zu erzeugen, die der Position der optischen Achse 18 entsprechen. Das Licht der Quelle wird auch dazu verwendet, den Strahl 42 zu erzeugen, wie in Figur 5 gezeigt ist, und dies wird durch Ändern der Position des Strahlteilers 39 aus der in Figur 4 gezeigten Stellung in eine in Figur 5 gezeigte neue Stellung erzielt, wodurch Licht von der Quelle 46 auf die Oberfläche 10 der Linse 3 an der Stelle 43 gerichtet ist, wodurch der reflektierte Strahl 42 erzeugt wird.
Alternativ können, wie in Figur 5a gezeigt ist, aus einer Quelle zwei Strahlen erzeugt werden. Bei dieser Anordnung wird ein zusätzliches Element, das durch ein Prisma 61 gebildet ist, verwendet, das eine halbreflektierende Beschichtung auf einer Oberfläche aufweist, die sich im Winkel von 45º zum einfallenden Strahl befindet. Auf der Seite des Prismas, auf die der Strahl trifft, wenn er von der halbreflektierenden Beschichtung teilweise reflektiert ist, befindet sich eine vollständig reflektierende Oberfläche. Der von dieser vollständig reflektierenden Oberfläche reflektierte Strahl tritt aus dem Prisma durch die Fläche aus, die senkrecht zum Strahl ist. Dieser Strahl erscheint, wenn er zurückprojiziert wird, wie durch die gestrichelte Linie 61a gezeigt ist, von einer Stelle auf dem auf das Prisma treffenden Strahl zu stammen. Wenn durch Bewegen des Prismas diese Stelle so angeordnet wird, daß sie am Brennpunkt der Linse 38 liegt, werden die aus dieser Linse austretenden beiden Strahlen zueinander parallel sein, was für den genauen Betrieb dieses Instruments erforderlich ist. Alle Messungen werden ausgeführt, wie dies oben in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 beschrieben wurde.
Wie bereits erwähnt wurde und wie zu sehen ist, ist es bei der oben unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 beschriebenen, in der Hand gehaltene Vorrichtung notwendig, während eines manuellen Abtastens die Position der optischen Achse 18 genau zu bestimmen; dies kann alternativ mittels der in Figur 6 gezeigten Vorrichtung geschehen. Die in Figur 6 gezeigte Vorrichtung enthält eine Lichtquelle 48, die mit einem Strahlteiler 49 und einer Lichterfassungsvorrichtung 50 zusammenarbeitet. Von der Quelle 48 stammendes und von dem Strahlteiler 49 reflektiertes Licht wird auf die Oberfläche 51 einer zu testenden Linse 52 gerichtet. Die Erfassungsvorrichtung 50 enthält vier Erfassungsvorrichtungselemente 50a, 50b, 50c und 50d. Das Licht wird auf die Erfassungsvorrichtungselemente 50a, 50b, 50c und 50d mittels eines Ausrichtungskreuzes 53 gerichtet. Es ist zu sehen, daß dann, wenn die reflektierten und einfallenden Strahlen auf die optische Achse 54 ausgerichtet sind, wie dies in Figur 6 gezeigt ist, der Schatten des Kreuzes symmetrisch bezüglich der Erfassungsvorrichtungselemente 50a, 50b, 50c und 50d ausgerichtet sein wird, wodurch ein charakteristisches Ausgangssignal erzeugt wird, das erfaßbar ist und dessen Erfassung bei dieser symmetrischen Position die erforderliche Positionierung des Instruments auf einer Linie mit der optischen Achse 54 anzeigt.
Obwohl der Prozessor 21 und die Anzeigevorrichtung verschiedene Formen haben können, ist in Figur 7 eine Darstellung des Ausgangssignals vom Prozessor 21 mittels der Anzeigevorrichtung 23 gezeigt. Es hat die Form eines Konturausdrucks der gemessenen Oberfläche, dessen Umfang von einer kreisförmigen Linie 62 angegeben ist. Dieser Ausdruck ermöglicht ein einfaches und genaues Einschätzen der Form und Gestalt der Oberfläche. Die Kontur 63 zeigt die Höhenabweichung, die die vermessene Oberfläche von der gewünschten Form hat. Andere Arten des Ausgangssignals könnten Interferogramme enthalten, also Ausdrucke von Streifen bei monochromatischer Beleuchtung, Profilausdrucke, also Ausdrucke, welche die Änderungen des Radius relativ zum erforderlichen Radius anzeigen, und 3D-Oberflächenausdrucke.
An den oben beschriebenen Anordnungen können verschiedene Modifikationen ausgeführt werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen; beispielsweise ist zu sehen, daß Licht beliebiger Frequenz im sichtbaren oder nicht sichtbaren Spektrum verwendet werden kann und daß im Hinblick auf die spezielle beabsichtigte Anwendung alternative Quellen von elektromagnetischer Strahlung verwendet werden können.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen eines Krümmungsradius einer Oberfläche eines Objekts (3), das mehrere wenigstens teilweise reflektierende Oberflächen (10) hat, wobei wenigstens ein Teil der Vorrichtung für eine meridionale Relativbewegung in einer Ebene angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zu einer optischen Achse eines Transformationslinsenmittels (7) ist, mit wenigstens einer Quelle (4, 25) elektromagnetischer Strahlung,

einem Erfassungsmittel (12) für elektromagnetische Strahlung zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung,

wobei das Transformationslinsenmittel (7) so positioniert und angeordnet ist, daß es die von wenigstens einer der mehreren Oberflächen (10) reflektierte elektromagnetische Strahlung entsprechend deren Einfallswinkel in eine Position auf dem Erfassungsmittel (12) fokussiert und transformiert, wobei das Erfassungsmittel (12) so angeordnet ist, daß es wenigstens ein Ausgangssignal von jeder der mehreren Oberflächen (10) liefert, das für wenigstens eine verstellte Position der Quelle darauf charakteristisch ist, bei der die Strahlung einfällt,

einem Signalverarbeitungsmittel (21), das auf wenigstens ein Paar der Ausgangssignale anspricht, um eine Messung des Krümmungsradius an jeder der mehreren Oberflächen (10) durchzuführen, gekennzeichnet durch

ein zusätzliches Lichterfassungsmittel (28) zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung von der Quelle (4) oder von einer zusätzlichen Quelle (25) elektromagnetischer Strahlung, das so angeordnet ist, daß es Signale für das Signalverarbeitungsmittel (21) bereitstellt, wenn die von der zu vermessenden Oberfläche reflektierte elektromagnetische Strahlung zu wenigstens einer der mehreren Oberflächen (10) senkrecht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, zusätzlich enthaltend einen Strahlteiler (6), mittels welchem Lichtstrahlung von der wenigstens einen Quelle (4) auf die Oberflächen (10) gerichtet wird, wobei der Strahlteiler (6) zwischen dem Erfassungsmittel (12) und den Oberflächen (10) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Strahlteiler (24) zwischen dem Transformationslinsenmittel (7) und wenigstens einer der Oberflächen (10) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Strahlteiler (6) zwischen dem Erfassungsmittel (12) und dem Transformationslinsenmittel (7) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das zusätzliche Lichterfassungsmittel (28) so angeordnet ist, daß es auf Licht von der wenigstens einen Quelle (4, 25) anspricht, das auf wenigstens eine der mehreren Oberflächen (10) mittels eines weiteren Strahlteilers (27) gerichtet wird, wobei von der wenigstens einen der mehreren Oberflächen (10) reflektiertes Licht mittels des zusätzlichen Strahlteilers (27) veranlaßt wird, auf das zusätzliche Lichterfassungsmittel (28) zu fallen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das zusätzliche Lichterfassungsmittel (28) so angeordnet ist, daß es auf Licht anspricht, das von wenigstens einer der mehreren Oberflächen (10) reflektiert wird und von der zusätzlichen Quelle (25) elektromagnetischer Strahlung stammt, wobei Licht von der zusätzlichen Lichtquelle (25) mittels eines weiteren Strahlteilers (61) auf wenigstens eine der mehreren Oberflächen und von dieser weg geleitet wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Erfassungsmittel (12) ein Feld von lichtempfindlichen Elementen enthält, deren Signale eine Anzeige für die Position darauf liefert, bei der Licht einfällt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein erster Teil (34-40) der Vorrichtung so ausgebildet ist, daß er mit der Hand gehalten wird, und ein zweiter Teil (19-22) der Vorrichtung nicht mit der Hand gehalten wird, und die zusätzlich ein Kommunikationsmittel (41, 45) enthält, um Signale von dem ersten Teil zum zweiten Teil zu übertragen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Vorrichtung (19-22; 34-40) in der Hand gehalten wird.