DE2353863A1

DE2353863A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der optischen eigenschaften von optischen systemen

Info

Publication number: DE2353863A1
Application number: DE19732353863
Authority: DE
Inventors: Tom Norman Cornsweet
Original assignee: Acuity Systems Inc
Current assignee: Simmonds Precision Products Inc
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1973-10-26
Publication date: 1974-05-09
Also published as: GB1441118A; CA992778A; FR2204805A1; JPS5228695B2; JPS4995490A; FR2204805B1; US3832066A

Description

PATENTANWÄLTE

HENKEL—KJBRN—'FEILER —HÄNZEL—MÜLLER

DR. PHIL. DIPI..-ING. DR. RER..NAT. DIPL.-ING. ' DIPL.JNG,

_TBlBx: OSZ₉₈O, „nk, d EDÜARD-SGHMIB-STRASSEZ , SSSZSS

MuNC^ D-8000 MÜNCHEN 90 POSTSCttBCK: MCBN t6_2l 47-809

2353S63

Acuity Systems, inc. U ML 1973

Mc Lean, Va. , V. St. A. ~

Verfahren und Vorrichtung zur Messung; der optischen Eigenschaften

von optischen Systemen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der optischen Eigenschaften von optischen Systemen;, und ist insbesondere auf die Messung der optischen Eigenschaften einer sphärkch-zyliindrischen Linse oder eines entsprechenden, mit Astigmatismus behafteten optischen Systems, wie des menschlichen Auges, gerichtet. Messungsparameter sinddabei z.B. die Zylinderachse, die Kugellinsenkraft und Zylinderlinsenkraft.

Sphärisch-zylindrische Linsen oder andere optische Systeme mit sphärischzylindrischen Eigenschaften z*B. das astigmatische menschliche Auge, arbeiten beim Einfall von Lichtstrahlen so, als ob die Kombination einer Kugellinse mit vorgegebener Stärke und einer Zylinderlinse ebenfalls mit vorgegebener Stärke, vorliegen würdert. Bekanntlich wirkt dabei die Zylinderkomponente so, als ob sich die Zylinderachse unter einer bestimmten Winkel ausrichtung inherhafb einer senkrecht zur optischen Achse des: Systems verlaufenden Ebene befinden würde. Zahlreiche Brillenlinsen sind.hierfür insofern Beispiele, als sie durch Anschleifen einer Kugelfläche oft der einen und einer ZyIinderflache an der anderen Seite eines Glasröhlings hergestellt sind» Die

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ÖfttäiNAL INSPECTED

optischen Eigenschaften vieler menschlicher Augen stellen ein übliches Beispiel hierfür dar, wenn sie den sogenannten "regelmäßigen Astigmatismus" zeigen.

Es ist bekannt, daß parallele Lichtstrahlen, die auf eine gewöhnliche Kugeil rnse fallen, auf einen in einem bestimmten Absfand von der Linse befindlichen Punkt im Raum fokussiert bzw. gebündelt werden. Dieser bestimmte Abstand stellte ein Maß für die wesentlichste Eigenschaft einer rein sphärischen Linse dar, närnf ich für ihre Stärke, und die Strecke bis zu diesem Brennpunkt wird häufig als die Brennweite der Kugellinse bezeichnet.

Wenn es sich bei der Linse [edoch, wie erwähnt, um: ein sphärisch-zylindrisches optisches System handelt, sind tafsächlich zwei verschiedene Absfände von der Linse vorhanden, an welchen die einfafJendsn parallelen Liehtsfrahiert auf eine am stärksten konzentrierte Fläche gebrochen werden» Dies bedeute?,, daß bei einer auf ''unendlich^ angeordnef-en Bildvorlage zwei verschiedeRe Abstände von dieser sphärisch-zylindrischen Linse vorhanden sind, an weichen die sich aus dem gebrochenen Licht ergebende Lichtverteilung als ein Abbild der Vorlage bezeichnet werden kann. Wenn es sich bei dem unendlich weit entfernten Objekt um einen Punkt, beispielsweise einen Stern handelt, erscheinen die beiden Bilder als kurze, senkrecht zueinander stehende Linien. Die Strecke von der sphärisch-zylindrischen Linse zu einer dieser Linien bzw. einem dieser Brennpunkte stellt ein Maß für die sphärische Kraft der Linse dar, während der Abstand zwischen diesen beiden Brennpunkten ein Maß für d\& zylindrische Kraft der Linse bildet. Diese beiden Werte, d.h. sphärische Kraft und zylindrische Kraft-, plus dem Durchmesser der sphärisch-zylindrischen Linse geben vollständig die optischen Eigenschaften der ersten Größenordnung des Systems an. Neben diesen Eigenschaffen sind jedoch bekanntlich noch zahlreiche Eigenschaften zweifer und dritter Ordnung vorhanden, beispielsweise Aberrationen, Transparenz usw»

Außerdem wird die Relativposition oder Ausrichtung der Achse für die

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Zylinderkomponente eines sphärisch-zylindrischen optischen Systems üblicherweise in Bezug auf irgendeinen Bezugspunkt der Linse angegeben. Bei einigen sphärisch-zylindrischen Systemen kann diese Zylinderachsenposition in Bezug auf irgendeinen anderen Bezugspunkt, wie die Waagerechte, definiert werden,

wenn sich dabei tatsächlich um einen Teil eines größeren Systems handelt, das, - wie im Fall des menschlichen Auges - stets eine bestimmte Ausrichtung gegenüber der Schwerkraft besitzt. In jedem Fall erscheint die Winkel position eines der beiden Linienbilder von einem* unendlich weit entfernten, punktförmigen Objekt stets parallel zur Achse des Zylinders, während das andere Bild senkrecht zur Zylinderachse liegt.

Wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum genauen und wirksamen Bestimmen dieser Eigenschaften erster Ordnung eines sphärisch-zylindrischen optischen Systems,, nämlich der sphärischen und der zylindrischen Stärke und der Zylinderachse. Aufgrund eines vollständigen Verständnisses der Erfindung ist es jedoch für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß eine oder mehrere dieser Linseneigenschaften erster Ordnung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens selektiv gemessen werden können.

Es sind viele Verfahren zur Messung der Stärke einer rein sphärischen Linse bekannt. Außerdem gibt es zahlreiche bekannte Verfahren zur Bestimmung sowohl der sphärischen als auch der zylindrischen Stärke einer sphärisch-zylin-, drischen Linse, nachdem das sphärisch-zylindrische Linsensystem gegenüber der Meßvorrichtung einwandfrei ausgerichtet worden ist. Dies bedeutet, daß die bekannten Verfahren zur Messung der sphärisch-zylindrischen Linsenstärken nur dann genau sind, wenn das sphärisch-zylindrische System gegenüber der Zylinderachse entweder parallel oder senkrecht zu einer vorbestimmten Achse der Meßvorrichtung ausgerichtet worden ist.

Die einwandfreie Ausrichtung der ZyIinderachse auf eine Meßanordnung

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warf bisher beträchtliche Schwierigkeiten auf. Erfindungsgemäß kann dagegen ein sphärisch-zylindrisches optisches System einfach eingesetzt oder anderweitig in willkürlicher Ausrichtung gegenüber der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung angeordnet werden. Erfindungsgemäß werden somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Ausrichtung bzw. Anordnung der Zylinderachse — und somit zur automatischen Messung der Relativausrichtung dieser Achse - gegenüber der Meßvorrichtung geschaffen, um anschließend die sphärische und/oder zylindrische Linsenstärke messen zu können. In bevorzugter Ausführungsform werden geschlossene Servosysteme zur automatischen Ausrichtung der Zylinderachse des sphärisch-zylindrischen Systems auf gewünschte Weise gegenüber der Meßvorrichtung und zur anschließenden automatischen Messung der Linsenstärken verwendet. Wie dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sein dürfte, können gewünschtenfal Is auch offene Servosysteme verwendet werden, die mit entsprechenden manuellen Betätigungselementen und Anzeigern gekoppelt sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende, genaue optische Erscheinung ist schwer erklärbar, da sie ein Verständnis der Art und Weise erfordert, auf welche Lichtsfrahlen nach dem Durchgang durch ein sphärisch-zylindrisches optisches System verteilt werden. Die wesentlichen Aspekte dieser Verteilung sind von dreidimensionaler Natur, während die der Beschreibung beigefügte Zeichnung notwendigerweise zweidimensional gehalten ist. Da die Einzelheiten dieser Lichtverteilung jedoch dem Fachmann bekannt sind, brauchen sie hier nicht erneut erläutert zu werden.

Bei jeder rein sphärischen Linse liegen die parallel einfallenden Lichtstrahlen im allgemeinen innerhalb einer vorgegebenen Ebene, auch nach der Brechung durch die Kugellinse innerhalb der gleichen Ebene. Das gleiche Merkmal trifft auch dann zu, wenn die Linse sphärisch-zylindrisch ist, vorausgesetzt, daß die Ebene des einfallenden Lichts entweder parallel oder senkrecht zur Zylinderachse der Linse liegt.

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Zum Zweck der Erläuterung kann ein parallel zur optischen Achse;der Linse; liegender Lichtstrahl betrachtet, werden, welcher die Linse in einer Ebene überstreicht, weiche eine senkrecht zur optischen Linsenachse I -fegende Liniefestlegt,, Wenn die Linse; rein sphärisch ausgebildet ist, liegt der vom gebrochenen Lichtstrahl an der anderen. Seite der Linse Ubersfrichene Strahlengang in einem vorgegebenen Abstand ebenfalls innerhalb der gleichen Ebene und legt innerhalb dieser Ebene.eine weitere, senkrecht zur optischen Linsenachse verlaufende Linie fest.

Wenn der einfallende,- Lichtstrahl, längs: der Linie streicht, wird das durchgelassene, d.h., gebrochene Licht durch den betreffenden Linsenquerschnitt beeinflußt, welcher in einem vorgegebenen Augenblick vom Lichtstrahl bestrichen wird» Da der parallel oder senkrecht zur Zylinderachse: durch eine . sphärisch-zylindrische Linse geführte Querschnitt mit ei nem Schnitt durch eine bestimmte, rein sphärische Linse identisch- ist, ergibt sich hieraus zwangsläufig, daß die gleiche Wirkung bei einer sphärisch-z^finidnsehen Linse'auftritt:, wenn der einfallende Lichtstrahl eine parallel oder senkrecht zur ZyIinderachse Siegende Linie bestreicht.

Legt jedoch der einfallende Lichtstrahl eine Linie fest, die nicht parallel oder senkrecht zur Zylinderachse liegt, so liegt die Bewegung des gebrochenen Lichts nicht in der durch den einfallenden überstreichenden Lichtstrahl festgelegten Ebene. Vielmehr entspricht unter diesen Bedingungen der Querschnitt der Linse nicht einer reift sphärischen Linse, so daß. dt& Linse das durchge·- lassene Licht nicht nur in der Schnittebene, sondern auch; senkrecht zu dieser Ebene beugt. -

Es hat sich nun¹ herausgestellt> daß diese Erscheinung erfolgreich für dre genaue und wirksame Bestimmung der Zylinderachse eines sphärisch-zylindrischen optischen Systems und zur Ausrichtung; dieser Achse in einer vorbestimmten Anordnung gegenüber der die Linsensiärke messenden Vorrichtung ausgenutzt werden

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kann. Genauör gesagt, wird die ZyI inderachse einer sphärfsch-zyl indrischen Linse erfindungsgemäßdadurch bestimmt, daß die Relafivausrichtung des Sfrahlengangs der gebrochenen Strahlen gegenüber der Bahn der einfallenden Lichtstrahlen festgestellt wird. Wenn diese beiden Strahlengänge innerhalb der gleichen Ebene liegen, so liegen sie entweder parallel oder senkrecht zur Zylinderachse der Linse". Wenn jedoch ein Teil des gebrochenen Lichts außerhalb dieser Ebene gebeugt wird, stellt dies ein Zeichen dafür dar, daß die ZyI tnderachse nicht auf diese Weise ausgerichtet ist und daß eine weitere Relativdrehung gegenüber der Linie der einfallenden Lichtstrahlen erforderlich ist/ um diese Ausrichtung hervorzubringen, bevor die sphärische und/oder zylindrische Stärke gemessen werden.

Bei der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine bewegbare Blende zwischen das sphärisch-zylindrische optische System, dessen: optische Achse durch den Schnittpunkt der beiden rechtwinkeligen Symmetrieebenen des Systems festgelegt wird, und eine--Queue für parallele Lichtstrahlen eingefügt,,. so daß selektiv ein einfallendes Bündel dieser Lichtstrahlen über die Blende auf das optische System geworfen werden kann. Die Blende wird durch eine elektrisch angetriebene Stimmgabel oder eine andere zweckmäßige Antriebseinrichtung quer zur optischen Achse längs einer ersten Reihe von Positionen verschoben. Würde man dabei zwischen die sich bewegende Blende und das optische System blicken, so könnte man ein sich verschiebendes Bündel paralleler Lichtstrahlen in einer durch die Bewegung der Blende bestimmten Ebene sehen, wobei diese Blende auch eine erste Reihe von. Positionen festlegt, längs, welcher diese parallelen Lichtsfrahlen auf und über das zu untersuchende sphärisch—zylindrische optische System gerichtet werden. Die gebrochenen Lichtstrahlen an der anderen Seite des sphärisch-zylindrischen Systems - oder an der gleichen. Seife, wenn eine reflektierende Fläche, wie eine Netzhaut, an der anderen Seite des Systems angeordnet ist - werden auf einen weiteren Detektor geleitet,, der zur Ausrichtung mit der Zylinderachse des Systems mindestens zwei aktive Elemente aufweist, die zwischen sich eine zweite Reihe von Positronen festlegen« Diese

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ORIGINAL INSPECTED

zweite Pösitionsreihe ist räumlich in Ausrichtung auf die erste Positionsreihe festgelegt. Dies bedeutet, daß die Blendenverschiebung längs der ersten Positionsreihe immer in Ausrichtung mit der zweiten Positionsreihe und in derselben Ebene erfolgt, wobei diese zweite Positionsreihe durch die Übergangsstelle zwischen den beiden aktiven Hälften des Photodetektors bestimmt wird.

Sowohl die bewegbare Blende als auch der derart ausgerichtete Photodetektörsind für gemeinsame Drehung relativ zum sphärisch-zylindrischen Linsensystem gelagert. Falls erforderlich oder wünschenswert,-könnte jedoch selbstverständlich auch das Linsensystem selbst anstelle der Blende und des Photodetektors gedreht werden, z.B. im Fall der Linse einer Brille, während es im Fall eines menschlichen Auges aus verständlichen Gründen bevorzugt wird, die Vorrichtung statt das zu prüfende Linsensystem zu drehen. Wenn die durch die bewegliche Blende festgelegte erste Positionsreihe parallel oder senkrecht zur Zylinderachse des Systems liegt, entspricht der betreffende Querschnitt durch die Linse, wie erwähnt, einem rein sphärischen Linsenquerschnitt. Die gebrochenen Lichtstrahlen'sind daher sämtlich innerhalb der durch die erste und die zweite Pösitionsreihe bestimmten Ebene gebeugt, so daß die gebrochenen Lichtstrahlen unmittelbar auf die. zweite Positionsreihe zwischen den beiden aktiven Hälften des Photodetektors-fall en.

Wenn dagegen die erste Positionsreihe nicht parallel oder senkrecht zur Zylinderachse ausgerichtet ist, dann entspricht selbstverständlich der Querschnitt der abgetasteten Linse nicht dem Querschnitt einer rein sphärischen Linse, so daß das gebrochene Licht aus der durch die beiden Positionsreihen festgelegten Ebene heraus abgelenkt wird. Die beiden Hälften des Photodetektors liefern dabei Ausgangssignale, welche diesen Zustand anzeigen. Wenn eine ortsfeste Ebene des einfallenden Lichts angewandt wird, bedeutet dies ein gleichbleibendes bzw. Gleichstromausgangssignal von den beiden Photodetektorhälften. Im Fall eines sich bewegenden Lichtstrahls,wie bei der- beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, werden jedoch die beiden Photodetek-

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taren abwechselnd mit einem Phasenverhältnis relativ, zur sich bewegenden Lichtblende betätigt, weiches- die relative Prehmißausrichtung zwischen der Zylinderachse und der ersten Positronsreihe anzeigt. Bei einem offenen Schleifensystem kann der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen dieser Photodetektoren einfach von irgendeiner Anzeigeeinrichtung abgelesen werden, während die Relativdrehung zwischen der ersten Positionsreihe und der unbekannten Linse bei einer Minimumanzeige von Hand durchgeführt wird. Bei der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird jedoch das Ausgangssignal der beiden Photodetektoren einer Phasenbestimmung in Bezug auf die Blendenverschiebung unterzogen, um ein Servosteuersignal zum Antrieb eines Servomotors zu liefern, welcher die synchrone Drehung sowohl des Detektors als auch der Blende steuert. Die Vorrichtung vermag sich somit automatisch entweder parallel oder senkrecht zur Zylinderachse der unbekannten Linse selbst auszurichten, wie dies nunmehr ersichtlich sein dürfte.

Durch Umkehrung der Polarität des dem Servomotor eingegebenen Servosignals kann außerdem eine gewünschte Wahl zwischen der senkrechten und der paral I el en Ausrichtung getroffen werden.

Nachdem die Meßvorrichtung auf diese Weise einwandfrei auf die Zylinderachse des unbekannten Systems ausgerichtet worden ist, können die Systemstärken bzw. -leistungen bestimmt werden. Bei der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird für diesen Zweck der gleiche bewegliche Lichtstrahl herangezogen.

Zunächst ist noch einmal darauf hinzuweisen, daß dann, wenn der sich bewegende Strahl des einfallenden Lichts parallel oder senkrecht zur Zylinderachse ausgerichtet ist - was, wie erwähnt, erfindungsgemäß automatisch geschieht - der Querschnitt des dabei verwendeten optischen Systems einer rein sphärischen Linse entspricht. Aufgrund der elementaren Optik für Kugellinsen ist es bekannt, daß alle diese Lichtstrahlen zu einem einzigen Punkt hin konver-

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gieren, der in einer der Brennweite längs dieser Linie entsprechenden Entfernung von der Linse liegt. Wenn daher der Photodetektor bzw, der Auftreffpunkt zu dieser Stelle verschoben wird, ist keine Bewegung feststellbar, da die gesamte Bewegung oder Verschiebung auf einen einzigen Punkt im Raum reduziert ist. Befindet sich dagegen der Detektor vor oder hinter dem Brennpunkt, so ist an der Auftreffstelle eine Bewegung in einer Richtung erkennbar, die entweder in Phase oder außer Phase mit der Bewegung des sich bewegenden, auf das Linsensystem fallenden Lichtstrahls ist.

Wie nunmehr ersichtlich sein dürfte, erfolgt diese Bewegung, nach der vorher erwähnten Ausrichtung der Zylinderachse, längs der zweiten Positionsreihe, die zwischen den beiden aktiven Hälften des Photodetektors liegt. Tatsächlich besteht bei der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung der Photodetektor aus vier Quadranten, deren Ausgänge jeweils paarweise zusammengeschaltet sind, um zunächst dievorher beschriebene Ausrichtfunktion zu erzielen. Sodann werden andere Paare der Photodetektor-Quadrantenausgänge kombiniert, um effektiv einen Photodetektor mit aktiven Hälften nachzuahmen, welcher eine dritte, senkrecht zur zweiten ,Positionsreihe verlaufende Positionsreihe bzw. -linie festlegt. Ersichtlicherweise kann die Bewegung oder Verschiebung zwischen den auf diese Weise gebildeten Hälften des Photodetektors durch Differenzierung ihrer Ausgangssignale festgestellt und kann ein einwandfreies Servosteuersignal durch Phasenfeststellung desselben gegenüber einem anderen Signal erzeugt werden, welches mit der Bewegung des einfallenden Lichtstrahls synchron läuft. Dieses Servosystem dient dann zum Antrieb eines Servomotors, welcher eine Schraubspindel oder dergleichen Anordnung zur Axialverschiebung des Photodetektors gegenüber dem unbekannten Linsensystem antreibt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit ein unbekanntes sphärisch-zylindrisches optisches System in einer beliebigen, willkürlichen Position eingeführt bzw. eingeschaltet· werden. Darauf richtet sich die Vorrichtung automatisch selbst parallel zur Zylinderachse

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der Linse aus und liefert dabei eine Relativmessung der Position dieser Achse, worauf die Stärke bzw. die Leistung der Linse längs der Zylinderachse gemessen werden kann. Anschließend werden die Phasenverbindungen zu dem die Drehung steuernden Servomotor umgekehrt, so daß sich das System um 90 verdreht, bis die Lichtbewegung senkrecht zur Zylinderachse ausgerichtet ist. An diesem Punkt wird eine weitere Messung der Linsenstärke vorgenommen, und der Unterschied zwischen dieser Messung und der vorhergehenden Messung ergibt die Zylinderstärke fürd das untersuchte optische System. Jede der beiden vorgenommenen Stärkenmessungen kann für sich zur Bestimmung der sphärischen Stärke der Linse herangezogen werden.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 verallgemeinerte schematische Darstellungen zur Erläute

rung der allgemeinen Theorie der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der mechanischen Anordnung

einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ein Schaltbild für die Ausführungsform gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der beispielhaften Aus

führungsform der Erfindung in für die Messung der optischen Parameter des menschlichen Auges angepaßter Form.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Systems zur Erläuterung der Erfindung für den Fall, daß die auf eine erste Reihe von Positionen gerichteten, einfallenden Lichtstrahlen auf die Zylinderachse der unbekannten Linse 10 (Fig. 1) ausgerichtet sind. Wie dargestellt, fällt ein Lichtstrahl 1, welcher tatsächlich einem Bündel paralleler Lichtstrahlen entsprechen kann,

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längs der ersten Posiffonsreihe: durch die Position ISIr^. !,,und; anscftlüeßend fällt dieser Lichtstrahl 1 auf das unbekannte sphärisch-zylihdrEsche Linsensystem ' ] 0. Da der Querschnitt der Linse an dieser Stell & einer rein sphärischen bzw. K-ugellinse entspricht, wird der Lichtstrahl 1 in der Ebene 12 so gebrochen, daß er auf eine enfcprechende Position Ϊ längs einer zweiten Positionsreihe fällt, die ebenfalls innerhalb der Ebene 12 liegt. Dies bedeutet, daß keine senkrecht zur Ebene 12 wirkende Beugungskomponente vorhanden ist. Das' gleiche gilt ersichtlicherweise auch für die Lichtstrahlen 2, 3, 4, 5, 6 "und 7. Infolgedessen kann erwartet werden, daß das Ausgangssignal von den weiteren Detektoren längs der zweiten Positionsreihe gemäß Fig. 1, welche durch die Linie zwischen der linken Hälfte 14 und der rechten Hälfte 16 des Photodetektors bestimmt wird,

einen Mindestwert besitzt oder sich auf dem Nullpunkt befindet. ·

Da der unter einem rechten Winkel zur Zylinderachse geführte Querschnitt durch die Linse 10 ebenfalls einer rein sphärischen'Linse entspricht, ergibt sich, daß die vorstehend für Fig. 1 gegebene Analyse auch dann gültig ist, wenn die erste Positionsreihe für den einfallenden Lichtstrahl senkrecht zur Zylinderachse ausgerichtet ist und nicht, wie tatsächlich in Fig. 1 veranschaulicht, parallel zur Zylinderachse liegt.,

Fig. 2 veranschaulicht den Fall, in welchem die längs der ersten Positionsreihe einfallenden Lichtstrahlen nicht, auf die Zylinderachse ausgerichtet sind. Gemäß Fig. 2 fällt der erste Lichtstrahl 1 am Punkt 1 durch die erste Positions- ^; reihe und wird zur linken Seite der Ebene 12 gebeugt bzw. abgelenkt, so daß er senkrecht'auf die linke Hälfte 14 des Phöfodetektors fällt. Ähnliches gilt bezüglich der Lichtstrahlen 2 und 3, während der durch die optische Achse der Linse 10 hindurchfallende Lichtstrahl 4 zwischen der linken und der rechten Photodetektorhälfte 14 bzw. 16 hindürchfällt. Andererseits erfahren die Lichtstrahlen 5, 6' und 7 eine Beugung zur rechten Seife der Ebene 12, so daß sie senkrecht auf die rechte Photodetektorhälfte 16 auftreffen. Dies bedeutet, daß die gebrochenen Lichtstrahlen nicht auf die zweite Posifionsreihe ausgerichtet

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sind, welche durch die Verbindungslinie zwischen der rechten und der linken Photodetektorhälfte festgelegt wird. Dies ist selbstverständl ich darauf zurückzuführen, daß der Querschnitt durch die Linse 10 längs der ersten Positionsreihe nicht mehr einer rein sphärischen Linse äquivalent ist.

Wenn die erste und die zweite Positionsreihe synchron relativ zum sphärisch-zylindrischen Linsensystem 10 verdreht werden, wobei die einfallenden Lichtstrahlen die erste Positionsreihe überstreichen, kann ersichtlicherweise eine Ausrichtung - entweder parallel oder senkrecht zur Zylinderachse der Linse festgestellt werden, indem der Nullpunkt an den Photodetektorausgängen gemessen wird.

Da außerdem die erste Positionsreihe parallel oder senkrecht zur Zylinderachse ausgerichtet ist, so daß sich die optische Geometrie gemäß Fig. 1 ergibt, ist es ersichtlich, daß dann, wenn das einfallende Lichtstrahlenbündel die Positionen 1 bis 7 überstreicht, eine entsprechende Bewegung oder Verschiebung der gebrochenen Lichtstrahlen längs der Positionen 1 bis 7 an der zweiten Positionsreihe hervorgebracht wird. Wenn jedoch die zweite Positionsreihe axial vom sphärisch-zylindrischen Linsensystem 10 hinweg zum Brennpunkt gemäß Fig. 1 verlagert wird, werden alle diese Bewegungen beendet. Obgleich die in Fig. 1, in welcher sich die zweite Positionsreihe zwischen dem Brennpunkt und dem Linsensystem befindet, angegebene Bewegung mit der Bewegung der einfallenden Lichtstrahlen längs der Positionen 1 bis 7 in Phase ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß ähnliche Bewegungen außer Phase oder umgekehrt wären, wenn sie an der csnderen Seite des Brennpunkts festgestellt werden. Da die nunmehr gemessene Bewegung bzw. Verschiebung längs der zweiten Positionsreihe erfolgt, bestünde eine Möglichkeit zur Feststellung dieser Verschiebung darin, einen weiteren Satz von in Hälften unterteilten Photodetektoren zu verwenden, der gegenüber dem Photodetektorsatz gemäß Fig. -1 um 90 verdreht angeordnet ist. Bei Verschiebung dieser Photodetektoren auf den Brennpunkt oder Nullpunkt (soweit es das Ausgangssigna! dieser Photodetektoren betrifft)

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könnte dann der Abstand zwischen der Linse 10 und der resultierenden Position der Photodetektoren gemessen werden, um die Stärke der Linse längs der in diesem Pail auf die erste Positionsreihe ausgerichteten Achse zu messen. Im folgenden wird jedoch eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die einen einzigen Photodetektor verwendet, der in vier Quadranten von von aktiven Elementen unterteilt ist, deren Ausgänge so miteinander kombiniert sind, daß sie effektiv sowohl die linke und die rechte Photodetektorhälfte 14 bzw. 16 gemäß Fig. 1 als auch die obere und untere Photodetektorhälfte zur Feststellung einer Verschiebung längs der zweiten Positionsreihe auf eben erläuterte Weise darstellen.

In Fig. 3 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Dabei werden parallele Lichtstrahlen 20 im wesentlichen parallel zur Achse der Vorrichtung gerichtet. Alle diese Lichtstrahlen werden unterbrochen bzw. abgeblendet, jedoch mit Ausnahme derjenigen Lichtstrahlen, weiche durch eine Öffnung 22 in der einen Zinke einer Stimmgabel 24 h'indürchfallen,- welche durch einen elektromagnetischen Antrieb 26 elektrisch angetrieben wird. Die Blendenbewegungsbahn 28 legt somit die erste Positionsreihe fest, längs welcher die einfallenden Lichtstrahlen auf das unbekannte sphärisch-zylindrische System gerichtet werden. Ersichtlicherweise könnten verschiedene andere Arten von Abtastern und/oder fortlaufend einschaltbaren einzelnen Lichtquellen und dergleichen verwendet werden, um die einfallenden Lichtstrahlen längs der ersten Positionsreihe 28 gemäß Fig. 3 zu projizieren.

Die Quelle für diese einfallenden Lichtstrahlen ist unter einem Winkel zum Photodetektor 30 festgelegt, der seinerseits aus vier Quadrantenabschnitten a, b, c und d besteht und an einer Schiene 32 befestigt ist, die ihrerseits bewegbar mit einem Balken bzw. Schenkel 34 verbunden ist, so daß die gesamte Photodetektoranordnung auf der Schiene 32 in Richtung der axialen Z-Achse verschiebbar, aber in Richtung der Achse X und Y gegenüber der ersten Positions-

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reihe 28 festgelegt ist. Gemäß Fig. 3 bestimmt die durch die Verbindung der Photodetektor-Quadranten a, c und b, d gebildete Linie 36 die in Venbindung mit den Fig.. I und 2 erwähnte zweite Positionsreihe. Ersichtlicherweise ist diese zweite Positionsreihe 36 gegenüber der ersten Positionsreihe 28 fest angeordnet, welche durch die Biendenbewegungsbahn gebildet wird. Die gesamte Anordnung aus der Lichtquelle und dem Photodetektor ist am Schenkel 34 angebracht, der seinerseits in einem Lager 38 drehbar gelagert ist. Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung dient ein Servomotor 40 zum Verdrehen der Welle 42 im Lager 38 und somit zur Änderung der relativen Winkelstellung der in den Fig. 1 und 2 mit 12 bezeichneten Ebene, welche relativ zur sphärisch-zylindrischen Linse 10 durch die erste Positionsreihe 28 und die zweite Positions reihe 36 hindurch verläuft. Unabhängig davon, weiche wahllose Ausrichtung besteht, wenn die unbekannte Linse erstmals in einen herkömmlichen, nicht dargestellten Linsenhalter eingesetzt wird, vermag' somit der Servomotor 40 die Vorrichtung in der Weise zu verdrehen, daß die erste Positionsreihe 28 entweder parallel oder senkrech·; zur Zylinderachse der unbekannten Linse ausgerichtet wird. Dies geschieht selbstverständlich unter Heranziehung der Ausgangssignale des Quadranten-Photodetektors 30, wobei die Ausgangssignale von den Quadranten α und c bzw. b und d auf noch näher zu erläuternde Weise dazu benutzt wenden, den Servomotor 40 in eine Nullstellung zu steuern.

Sobald die erste Positionsreihe 28 auf diese Weise auf die Zylinderachse ausgerichtet worden ist, können die sich dabei ergebenden Winkelpositionen der 42 selbstverständlich als unmittelbare Anzeige für die Relativausrichtung der Zylinderachse auf der unbekannten Linse 10 benutzt werden. Zur Lieferung dieser Anzeige kann ein bei 44 angedeuteter Zeiger und/oder eine Skala benutzt wenden; wahlweise kann aber auch eine automatische Verschlüsselung oder Meßvorrichtung angewandt werden, die eine Anzeige von diese Information enthaltenden Daten liefert. GewünschtenfalEs kann eisichtlicherweise auch eine Markiervorrichtung vorgesehen werden, um die Linse selbst automatisch zu markieren, nachdem diese Ausrichtung erreicht ist.

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Nach dem Erreichen der Ausrichtung kann die ünsenstärke längs der ersten Positionsreihe gemessen werden, in dem die Photödetektor-Ancrdnung 30 axial verschoben wird, bis die Ausgangssignale von den Quadranten a, b und c, d eine Nullposition in der Meßbewegung über die durch die Verbindung zwischen diesen Quadrantenpaaren festgelegte Linie 46 anzeigen, wobei diese Linie gemäß Fig. 3 selbstverständlich senkrecht zur zweiten Positionsreihe 36 angeordnet ist. Die Axial position längs der Z-Achse des Photodetektors 30 kann durch Verstel len der Schraubspindel 48 entweder von Hand oder mittels des Servomotors 50 gemäß Fig. 3 verändert werden. Bei Verwendung des Servomotors 50 wird dieser selbstverständlich puf noch näher zu erläuternde Weise durch die Ausgangssignale der Quadranten a, b und c, d in eine Servo-Nullposltion entsprechend einem minimalen Ausgangspegel angesteuert.

Sobald die Linsenstärke längs der Zylinderachse auf diese Weise durch Messung des Abstands zwischen der Linse und der Endposition des Photodetektors 30 bestimmt worden ist, kann die Polarität des zur Ansteuerung des Antriebsmotors dienenden Servosignals umgekehrt werden, so daß der Motor 40 die gesamte Vorrichtung aus dem Detektor und der Lichtquelle.um 90 verdreht, bis sie senkrecht auf die Zylinderachse ausgerichtet ist. Daraufhin kann die gleiche Llnsenstärkenmessung entweder von Hand oder automatisch durchgeführt werden. Indem der Quadranten-Photodetektor 30 mittels der Schraubspindel 48 verschoben wird, bis.ein weiterer Nullpunkt bzw. eine Minimumposition festgestellt wird, worauf die Linsenstärke längs der Richtung senkrecht zur Zylinderachse als resultierende Strecke zwischen der Linse 10 und dem Photodetektor 30 gemessen werden kann, was beispielsweise durch eine in Flg. 3 allgemein bei 52 angedeutete Zeigerund Skalenanordnung angezeigt werden kann. Selbstverständlich können an Stelle der 2feiger und Skalenanzeiger 44 und 52 auch herkömmliche Analog:digltaj-Wandler verwendet werden, welche direkte Digital-AusgangssSgnele entsprechend der Zylinderachse, der Zylinderstärke und der sphärischen Stärke liefern. Wie erwähnt, kann die sphärische Stärke als eine der beiden Stärken bzw. Leistungen des Systems definiert werden, die gemessen wird, wenn die erste Positionsreihe

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entweder parallel oder senkrecht zur Zylinderachse ausgerichtet ist. Die Zylinderstärke wird dann als der Unterschied zwischen diesen beiden Messungen definiert.

Die elektrischen Schaltkreise for die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung sind in Fig. 4 veranschaulicht. In Fig. 4 sind die Lichtstrahlpositionen der gebrochenen Lichtstrahlen 1 bis 7 so dargestellt, wie sie bei der Nichtausrichtung gemäß Fig. 2 auf dem Photodetektor 30 fallen würden. Die einzelnen Ausgangssignale von den Photodetektor-Quadranten bzw. - Zellen a, b, c und d werden Verstärkern 100, 102, 104 und 106 eingespeist, welche sowohl die Signalpegel der Photodetektor-Ausgangssignale erhöhen als auch die Photodetektoren von den nachgeschalteten Schaltkreisen zum Kombinieren dieser verschiedenen Signale trennen.

Gemäß Fig. 4 werden die Ausgangssignale von diesen Verstärkern durch Sätze von Summierwiderständen addiert und sodann Summiert und Differenzierverstärkern 108 und 110 eingespeist, die ein Y-Differenzsignal auf der Leitung 112 und ein X-Differenzsignal auf einer Leitung 114 liefern. Das Y-Differenzsignal auf der Leitung 112 besteht aus dem kombinierten Ausgangssignal des Quadrantenpaars c und d, subtrahiert vom Ausgangssigna! des Quad ran ten paa rs α und b. Ersichtlicherweise werden hierbei effektiv die Ausgangssignale, die durch das unter der Linie 46 auftretende Licht erzeugt werden, und den durch das über der Linie 46 auftreffende Licht erzeugten Ausgangssignalen subtrahiert. Mit anderen Worten: Die Wechselspannungsgröße des Y-Differenzsignals auf der Leitung 112 ist der Bewegung bzw. Verschiebung des Photodetektors in Y-Achsen-Richtung proportional und kann, falls lineare Verstärker, Photodetektoren usw. verwendet werden, unmittelbar einem eine offene Schleife bildenden Linsen-Stärkenanzeiger 116 eingespeist werden, wie dies in Fig. 4 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Wenn die Axialeinsteilung des Photodetektors längs der Z-Achse automatisch mittels eines eine geschlossene Schleife bildenden Servo-

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systems erfolgen soll, wird das Y-Differenzsignal auf der Leitung T12 einem phasenempfindlichen Diskriminator 118 eingespeist, der außerdem auf einer Leitung T22 ein Signal vom Hauptoszillator 120 empfängt. Selbstverständlich sollte das Signal auf der Leitung 122 mit der tatsächlichen Bewegung der verschiebbaren Blende 22 synchronisiert sein.- Das Ausgangssignal vom phasen-, empfindlichen Diskriminator 118 besitzt dann eine der Größe des Y-Differenzsignals proportionale Größe und eine Polarität, welche vom Phasenverhältnis zwischen dem Y-Differenzsignal auf der Leitung 112 und dem HauptosziIlatorsi gnal auf der Leitung 122 abhängt, wie dies nunmehr ersichtlich, sein dürfte. Wie in Fig. 4 durch eine ausgezogene Linie dargestellt, wird der die offene Schleife bildende Anzeiger 116 vorzugsweise durch das Ausgangssignal des Diskriminators 118 angesteuert, um eine entsprechende Ablesung der Phaseninformation zu ermöglichen. Wenn daher das Servo-Ausgangssignal auf der . Leitung 124 zur Ansteuerung des Axial-Servomotors 40 benutzt wird, wird letzterer automatisch in der richtigen Richtung angetrieben, bis das Y-Differenzsignal auf Null abgeglichen ist, so daß eine Anzeige der Linsenstärke längs der ersten Pbsitionsreihe von der Skale 52 oder über das Ausgangssignal eines Analogrdigital-Wandlers oder dergleichen ermöglicht wird.

Das X-Differenzsignal auf der Leitung 114 besteht aus dem Unterschied der Signale vom Quadrantenpaar b und c sowie vom Quadrantenpaar α und d. Tatsächlich wird der Unterschied zwischen den Signalen durch das auf die . rechte und auf die- linke Hälfte des Photodetektors 30 fallende Licht erzeugt, wobei diese beiden Hälften, wie erwähnt, die zweite Positionsreihe 36 festlegen. Die Größe des Wechselstromsignals auf der Leitung 114 zeigt außerdem unmittelbar die Mißäusrichfung zwischen der Zyliriderachse und der ersten Posi— tionsreihe an. Folglich kann dieses Signal unmittelbar einem eine offene Schleife bildenden Anzeiger 126 eingespeist werden, wie dies in Fig. 4 durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Wird dagegen ein eine geschlossene Schleife bildendes automatisches System gewünscht, so wird das X-Differenzsignal auf der Leitung 114 einem dem Diskriminator .118 ähnlichen phasenempfindlichen

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Diskriminator 128 eingespeist. Letzterer erhält außerdem das Hauptoszillaforsignal von der Leitung 122, und das Ausgangssignal auf der Leitung 130, besitzt eine für die Wechselspannungsgröße des X-Differenzsignals auf der Leitung 114 repräsentative Größe sowie eine Polarität, welche vom Phasenverhältnis zwischen dem X-Differenzsignal und dem Hauptoszillatorsignal abhängt. Wie in Fig. 4 durch eine ausgezogene Linie angedeutet, wird der die offene Schleife bildende Anzeiger 126 vorzugsweise durch das Ausgangssignal des Diskriminators 128 angesteuert, um eine Ablesung sowohl der relativen Phaseninformation als auch der Größe zu ermöglichen.

Dieses Servo-Ansteuersignal auf der Leitung 130 wird über einen Polaritäts-Umkehrschalter 132 dem Winkefsteuer-Servomotor 50 zugeführt. Wenn sich der Polaritäts-Umkehrschalter 132 in einer ersten Stellung befindet, treibt der Winkel-Servomotor 50 die Welle 42 und die mit ihr verbundene Vorrichtung aus der Lichtquelle und dem Detektor an, bis die erste Positionsreihe 28 parallel zur Zylinderachse liegt. Wenn diese Nullstellung erreicht ist, kann der Servomotor 40 zur Durchführung einer Linsenstärkenablesung für diese Ausrichtung betätigt werden.

Fig. 5 veranschaulicht eine mögliche Anpassung des Systems gemäß Fig. 3 für die Untersuchung eines menschlichen Auges. Hierbei ist der einfallende Lichtstrahl 150 unter einenv Winket von 90 zur optischen Achse des Auges angeordnet und gegen einen teilweise verspiegelten Spiegel bzw. Strahlteiler 152 gerichtet. Ein Teil des einfallenden Lichtstrahls wird vom Spiegel durch das optische System 154 des Auges reflektiert. Die Reflexion von der Netzhaut 156 wird wieder durch das optische System 154 zurückgeworfen, und ein Teil dieses Lichts tritt unmittelbar durch den Strahlteiler 152 hindurch und fällt, wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform, auf den Photodetektor 30.

Wenn der einfallende Lichtstrahl 150 längs der Pfeile 158 hin und her geführt wird, wird das optische System des Auges, wie durch die Pfeile 160 ange-

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deutet, löngs einer ersten Positions reihe abgetastet, welche genau der Blendenbewegungsbahn 28 in Fig. 3 entspricht. Ersichtlicherweise gelten hierbei die gleichen Überlegungen wie sie vorher erläutert worden sind. Gehauer gesagt, werden der schwankende Einfallslichtstrahl und der Photodetektor 30 synchron relativ zum Auge verdreht, wobei der auf dem Photodetektor 30 fallende gebrochene Lichtstrahl die vorbestimmte zweite Positionsreihe nur dann bestreicht, wenn die erste Positions reihe parallel oder senkrecht zur Zylinderachse des geprüften optischen Systems ausgerichtet ist. '-.-.-..

Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist offensichtlich, daß der schwankende bzw. hin und her gehende Einfallslichtstrahl 150 durch die um 90 umgeordnete schwingende Blende gemäß Fig. 3, eine Reihe von nacheinander betätigten Lichtquellen oder auf andere herkömmliche Weise erzeugt wenden könnte.

Genauer gesagt, ist es ohne weiteres möglich, nur zwei Lichtquellenpositionen längs der ersten Positionsreihe anzuwenden. Beispielsweise könnten die Positionen 1 und 7 gemäß Fig. 1 abwechselnd aktiviert werden, so daß sie die erforderliche"Abtastbewegung" des einfallenden Lichts längs der ersten Positiorisreihe hervorbringen.

Obgleich vorstehend nur einige spezifische Beispiele dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann ohne weiteres verschiedene Änderungen und Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, ohne daß von der wesentlichen Lehre der Erfindung abgewichen wird. Wenn beispielsweise ein vollständiges Gleichstromsystem gewünscht wird, kann die gesamte Ebene des einfallenden Lichts anstelle einer bewegbaren Blende zur Festlegung der ersten Positionsreihe herangezogen werden. Dies bedeutet, daß eine eine Linie festlegende Blende vorrichtungsfest angeordnet sein könnte, wobei ein Gleichstrom-Ausgangssignal von den verschiedenen Photodetektor-Quadranten für die Ansteuerung herkömmlicher Servosysteme und/oder offene Schleife bildender Anzeiger auf zweckmäßige Weise benutzt werden kann. Da dem Fachmann

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ohne weiteres noch andere Abwandlungen und Änderungen offensichtlich sind, soll die Erfindung alle innerhalb des erweiterten Schutzumfangs liegenden Änderungen und Abwandlungen mit einschließen.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung mithin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Zylinderachse, der sphärischen Stärke und/oder der zylindrischen Stärke eines sphärisch-zylindrischen optischen Systems, wie eines astigmatfsehen menschlichen Auges oder einer Brillenlinse, geschaffen. Eine Reihe von einfallenden Lichtstrahlen wird mit einer Abtastbewegung oder anderweitig längs einer ersten Positions reihe über das sphärisch-zyl indrische System gerichtet. Die von diesem System gebrochenen bzw. gebeugten und aus ihm austretenden Lichtstrahlen werden sodann analysiert, um festzustellen, ob dieses gebrochene Licht eine Linie bildet, die auf die erste Positionsreihe der einfallenden Lichtstrahlen ausgerichtet ist bzw. in der gleichen Ebene wie diese liegt. Ist eine sol ehe Ausrichtung vorhanden, so zeigt dies an, daß die erste Positions reihe entweder parallel oder senkrecht zur Zylinderachse des geprüften sphärisch-zylindrischen optischen Systems liegt. Auf diese Weise kann die Relativposition der Zylinderachse bestimmt werden, um zu gewährleisten, daß das optische System für die anschließende Messung vorbestimmter optischer Parameter desselben einwandfrei ausgerichtet ist» Bei den beispielhaft dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen werden verschiedene Systeme sowohl für die Rotationsausrichtung der ersten Positionsreihe gegenüber der Zylinderachse des sphärisch-zylindrischen optischen Systems als auch für die anschließenden Axial verschiebungen eines Detektors benutzt, der zur Messung der Linsenstärke des Systems sowohl längs der Zylinderachse als auch senkrecht dazu dient.

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Claims

P AT E NT ANSPRÜCHE

Γ\ .J Vorrichtung zur Messung der optischen Eigenschaften eines sphärischzylindrischen optischen Systems mit einer optischen Achse, die durch den Schnittpunkt von zwei rechtwinkeligen Symmetrieebenen des Systems gebildet wird, gekennzeichnet durch eine Quelle zur Lieferung von einfallenden Lichtstrahlen, die längs einer ersten Positionsreihe parallel zueinander und .zur optischen Achse über das sphärisch-' zylindrische optische System angeordnet sind, eine erste Steuereinrichtung zum Verdrehen der Relativposition der ersten Positionsreihe und des sphärischzylindrischen Systems, bis der Strahlengang des aus dem System austretenden gebrochenen Lichts in einer gemeinsamen Ebene mit der ersten Positionsreihe ausgerichtet ist, wodurch angezeigt wird, daß die erste Positionsreihe parallel oder senkrecht zur Zylinderachse des sphärisch-zylindrischen optischen Systems liegt,und eine Meßeinrichtung zur Messung vorbestimmter optischer Eigenschaften des sphärisch-zylindrischen Systems nach der auf genannte Weise erfolgenden Ausrichtung der ersten Positidnsreihe.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die erste Steuereinrichtung einen servogesteuerten Motor zur automatischen Durchführung.der Relativdrehung der ersten Positionsreihe gegenüber dem sphärisch-zylindrischen optischen System aufweist, bis die parallele odersenkrechte Ausrichtung erreicht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d adu-rch g elcennzeichnei, daß die erste Steuereinrichtung einen Umkehrschalter für den servogesteuerten Motor zur Ermöglichung einer Wahl zwischen der parallelen und der senkrechten Ausrichtung aufweist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Queüe eine bewegliche Lichtquelle ist, daß die erste Steuereinrichtung einen Photodetektor mit mindestens zwei aktiven Abschnitten aufweist, die eine zweite Positionsreihe festlegen, daß die bewegbore Lichtquelle und der Photodetektor gemeinsam relativ zum sphärisch-zylindrischen optischen System drehbar gelagert sind und daß die beiden Positionsreihen fest aufeinander ausgerichtet sind, so daß die Abtastbahn des gebrochenen Lichtstrahls über die zweite Positionsreihe läuft, außer wenn die erste Positionsreihe parallel oder senkrecht zur Zylinderachse des sphärisch-zylindrischen optischen Systems liegt, wobei die Abtastbahn dann praktisch längs der zweiten Pos i ti ons reihe liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Steuereinrichtung weiterhin eine zur Lieferung eines Differenzsignals, weiches den Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der mindestens zwei aktiven Photodetektorabschnitte darstellt, geschaltete Differenziereinrichfung und eine auf das Differenzsignal ansprechende Servosteuereinrichtung zum automatischen Verdrehen der Relativposition der ersten Posiflonsreihe und des sphärisch-zylindrischen Systems aufweist, bis das Differenzslgnai anzeigt, daß die Abtastbahn des gebrochenen Lichts praktisch auf der zweiten Positionsreihe Üegt.

6. Vorrichtung zur Messung der optischen Eigenschaften eines sphärisch-zylindrischen optischen Systems mit einer optischen Achse, die durch den Schnittpunkt zweier rechtwinkeliger Symmetrieebenen des optischen Systems festgelegt wird, insbesondere nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung weiterhin eine zur Lieferung eines Differenzsignals, welches den Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der zumindest zwei aktiven Photodetektorabschnitte darstellt, geschaltete Differenziereinrichtung und eine auf das Differenzsignal ansprechende Servosteuereinrichtung zur automatischen Verdrehung der ReIa-

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ftvposttion der ersten Posifionsreihe und des sphärisch-zylindrischen Systems aufweist, bis das Differenzsignal anzeigt, daß die Abtastbahn des gebrochenen Lichts praktisch längs der zweiten Positionsreihe liegt, und daß die Servosteuefeinrichtung eine phasenempf indl iche Diskriminatoreinrfchf ung, die auf das Differenzsignal und. auf ein von der Lichtquelle geliefertes, mit der Lichtstrahlbewegung längs der ersten Positionsreihe synchronisiertes Bezugssignal anspricht, um ein Ausgangssignal zu liefern, weiches die Größe des Differenzsignals und das Phasenverhältnis zwischen dem Differenzsignaj und dem Bezugssignal darstellt, eine Schalteinrichtung zur Umkehrung:der Polarität des Ausgangssignals: von der phasenempfindlichen Diskriminatoreinrichtung und einen auf das Ausgangssignal der Diskriminatoreinrichtung nach Auswahl durch die Schalteinrichtung ansprechenden Servomotor aufweist, ,

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoreinrichtung vier Quadranten aus aktiven Abschnitten aufweist, wobei die Ausgangssignale von paarweise angeordneten Quadranten miteinander kombiniert sind und zwei aktive, halbkreisförmige Flächen nachahmen, welche zwischen sich die zweite Pos i ti ons reihe festlegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Einrichtung zum Kombinieren der Äusgangssignale von anderen Quadrantenpaaren zur Nachbildung weiterer aktiver, halbkreisförmiger Flächen, welche eine dritte, senkrecht zur zweiten Posifionsreihe verlaufende Pösitionsreihe festlegen, eine Axialverschiebungsemrichtung zur Änderung des Axialabstands zwischen dem Photodetektor und der» sphärisch-zylindrischen System und eine Axial-Servosteuerungseinriehtung aufweist, die auf den Unterschied zwischen den: Ausgangssignalen von den weiteren: aktiven Haibkreisf lachen sowie auf die Phase dieses Unterschieds gegenüber den Lichtstrahl bewegungen I ängs der ersten; Posittonsreihe ansprichf,

um die Axialverschiebungseinrichfung automatisch anzusteuern, bis die Axialposition des Phofodetektors ein Maß für die Linsenstärke des sphärisch-zylindrischen Systems längs der ersten Positionsreihe darstellt,

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, d α d υ rc h g e k e η η ζ e ί c h net, daß die Meßeinrichtung eine Photodefekforeinrichtung zur Feststellung der Bewegung des gebrochenen bzw. gebeugten Lichtstrahls längs des Sfrahlengangs des gebrochenen Lichts aufweist, nachdem der Strahlengang des gebrochenen Lichts mit der zweiten Posifionsreihe in Ausrichtung gebracht worden ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß die Photodetektoreinrichtung gegenüber dem sphärisch-zylindrischen System axial verschiebbar ist, so daß die geringste Bewegung des gebrochenen Lichtstrahls längs des Strahlengangs des gebrochenen Lichts auftritt, wenn sich die Photodetekforeinrichtung in einer Brennpunktebene des sphärisch-zylindrischen Systems befindet, in welcher der Abstand zwischen der Photodetektoreinrichtung und dem sphärisch-zylindrischen System ein Maß für seine Stärke bzw. Leistung längs der ersten Positronsreihe darstellt.

IT» Vorrichtung nach Anspruch TQ> dad υ rc h g ek ennzeichnet, daß die Meßeinrichtung weiterhin eine Servosteuereinrlchtung zur automatischen Axialverschiebung des Phofodetektors aufweist.

12. Vorrichtung zur Messung der optischen Eigenschaffen eines sphärischzylindrischen optischen Systems, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gelcennzei ehrtet durch eine Quelle für Lichtstrahl err, die eine sich quer über das sphärtsch-zy Ii ndrische System erstreckende erste Linie festlegen;,, eine Einrichtung zuc Hervorbringung einer ReFativdrehung zwischen dieser erstens Linie und dem sphärrsch-

zylindrischen System, eine Einrichtung zur Feststellung der Ausrichtung des Strahlengangs der Lichtstrahlen, welche durch aus dem sphärischzylindrischen System austretendes Licht gebrochen werden, gegenüber einer zweiten, fest auf die erste Linie ausgerichteten Linie, und eine Einrichtung zur Messung vorbestimmter optischer Eigenschaften des sphärischzylindrischen Systems, wenn der Strahlengang der gebrochenen Lichtstrahlen mit der zweiten Linie in Ausrichtung steht. ." ■ . .

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle der Lichtstrahlen eine zwischen das sphärisch-zylindrische System und eine Quelle für parallele Lichtstrahlen eingeschaltete, bewegbare Blende und eine Einrichtung zur Bewegung der Blende in der Weise aufweist, daß das durch die Blende hindurchfallende Licht eine Ebene festlegt, wobei die erstgenannte Linie bzw. Reihe in dieser Ebene und senkrecht zur optischen Achse des sphärisch-zylindrischen Systems liegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die LichtstrahlenquelIe und die Festste!I- bzw. Meßeinrichtung zur gemeinsamen Drehung gegenüber dem sphärisch-zylindrischen System gelagert sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststell- bzw. Meßeinrichtung ebenfalIs axial zum sphärisch-zylindrischen optischen System bewegbar ist und daß diese Einrichtung insofern einen Teil der Meßeinrichtung darstellt, als ihre Axial position zur Ableitung eines Maßes für die Stärke bzw. Leistung des sphärisch-zylindrischen Systems herangezogen wird, während ihre Drehstellung ein Maß für die Zylinderachse des sphärisch-zylindrischen Systems ' darstellt.

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16. Verfahren zur Messung der optischen Eigenschaften eines sphärischzylindrischen optischen Systems mit einer optischen Achse, die durch den Schnittpunkt zweier rechtwinkeliger Symmetrieebenen des optischen Systems Festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zueinander und zur optischen Achse verlaufende Lichtstrahlen längs einer ersten Positionsreihe über das sphärisch-zylindrische System gerichtet werden, daß eine Relativdrehung zv/ischen der ersten Positionsreihe und dem genannten System hervorgebracht wird, bis der Strahlengang des aus diesem System austretenden gebrochenen Lichts in einer gemeinsamen Ebene in Ausrichtung auf die erste Positionsreihe steht, wodurch angezeigt wird, daß die erste Positionsreihe parallel oder senkrecht zur Zylinderachse des sphärisch-zylindrischen Systems liegt, und daß vorbestimmte optische Eigenschaften des sphärisch-zylindrischen optischen Systems gemessen werden, nachdem die genannte Ausrichtung erreicht Ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Meßvorgang der resultierende Winkel der Relativdrehsteilung zwischen der ersten Positionsreihe und dem sphärisch-zylindrischen optischen System als Maß für die Position der Zylinderachse dieses Systems abgelesen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Meßvorgang die sphärische Stärke bzw. Leistung des sphärischzylindrischen Systems sowohl in der parallelen als auch in der senkrechten Relativdrehstellung gemessen und der Unterschied zwischen diesen sphärischen Stärken als die Zylinderstärke des sphärisch-zylindrischen optischen Systems abgeleitet wird.

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