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WO2008052701A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der lage einer symmetrieachse einer asphärischen linsenfläche - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der lage einer symmetrieachse einer asphärischen linsenfläche Download PDF

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Publication number
WO2008052701A1
WO2008052701A1 PCT/EP2007/009291 EP2007009291W WO2008052701A1 WO 2008052701 A1 WO2008052701 A1 WO 2008052701A1 EP 2007009291 W EP2007009291 W EP 2007009291W WO 2008052701 A1 WO2008052701 A1 WO 2008052701A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
rotation
lens surface
lens
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/009291
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Heinisch
Eugen Dumitrescu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trioptics GmbH
Original Assignee
Trioptics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102006052047A external-priority patent/DE102006052047A1/de
Application filed by Trioptics GmbH filed Critical Trioptics GmbH
Publication of WO2008052701A1 publication Critical patent/WO2008052701A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0221—Testing optical properties by determining the optical axis or position of lenses

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the position of an axis of symmetry of an aspherical lens surface relative to a reference axis.
  • the symmetry axis of an aspherical lens surface is not aligned with a reference axis, which may be e.g. can act about a symmetry axis of a cylindrical lens edge.
  • the axis of symmetry of the aspherical lens surface may be parallel offset (i.e., decentered) and / or tilted with respect to the reference axis.
  • Such positional errors of the symmetry axis of the aspherical surface generally cause aberrations that can not be corrected or only with great effort.
  • the symmetry axis of the lens surface can then be determined from this image.
  • the symmetry axis of the lens surface can even be determined by measuring two orthogonal profiles of the lens surface.
  • an aspheric measuring system marketed by Taylor & Hobsen under the name "Form Talysurf PGI 1240" makes use of this method.
  • this known measuring method is relatively time consuming and can not be carried out without contact.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and an apparatus of the type mentioned above, with which the position of the axis of symmetry of an aspherical lens surface relative to a reference axis can be determined faster with high accuracy.
  • this object is achieved by a method comprising the following steps:
  • the inventors have recognized that the position of the axis of symmetry of the aspherical lens surface relative to a reference axis can be determined by measuring, on the one hand, the position of the center of curvature of the spherical portion of the lens surface and, on the other hand, a wobbling motion which rotates the lens surface during rotation about an axis of rotation describes.
  • the order of the measurements in steps a) and b) does not matter, so that the steps a) and b) can also be carried out in the reverse order.
  • a wobbling movement of the lens surface occurs during a rotation whenever the axis of symmetry of the aspherical lens surface is decentered and / or tilted.
  • the tumbling motion is reflected in both a change in inclination and a change in the distance of a radial profile of the lens surface from a reference point. From the measurement of the change in inclination or distance, the position of the axis of symmetry of the aspherical lens surface can then be deduced from the knowledge of the center of curvature of the spherical component.
  • the measurement may include the following further steps:
  • the inventive method first provides the position of the axis of symmetry relative to the axis of rotation about which the lens is rotated during the measurement. If the position of the axis of symmetry to another reference axis is to be determined, the position of which is known relative to the axis of rotation, then this can be easily derived taking into account the position of the axis of symmetry obtained with respect to the axis of rotation.
  • steps b2) and b3) are repeated one or more times.
  • the lens area is rotated by a total of 360 °.
  • the lens surface is preferably rotated after each measurement by the same rotation angle 360 ° / M, where M is the total number of measurements.
  • a first autocollimator can be used whose image-side focal point is brought into the center of curvature of the spherical portion of the lens surface. This makes a relatively simple and non-contact determination of the center of curvature possible.
  • a distance sensor can be used which measures the distance for a point on the axis of rotation in different rotational positions of the lens.
  • the use of an autocollimator will generally provide a higher measurement accuracy.
  • step a) may be repeated at least once during the measurement of the tumbling motion in step b).
  • step b) When using an autocollimator for the measurement in step a) can be in this way z.
  • a second autocollimator can be used whose image-side focal point is brought into the center of curvature of the region lying in the measuring window.
  • the distance of a radial profile of the lens surface to a reference location in different rotational positions of the lens can be measured to measure the tumbling motion in step b).
  • a variety of known tactile or non-contact distance sensors can be used for this purpose. The determination of the wobble motion via a distance measurement should allow an even higher accuracy compared to the inclination measurement.
  • a device suitable for carrying out the method, which solves the problem mentioned at the outset with regard to the device, has the following:
  • a second measuring device for measuring a puffing movement, which the lens surface during a
  • an evaluation device which determines the position of the axis of symmetry of the aspherical lens surface relative to the axis of rotation from the measuring signals supplied by the first measuring device and the second measuring device at different angles of rotation of the turntable.
  • the first and second measuring device can either be a device with which the inclination of a surface can be determined, for. As an autocollimator, or to a distance sensor with which the distance between a reference location and a radial profile of the lens surface along a measuring direction is measured.
  • the angle between the measuring direction and the axis of rotation is preferably variable.
  • the distance sensor can be arranged pivotable about a horizontal axis.
  • the turntable has an adjustable holder for attaching the lens mount, it is possible to readjust the lens to be measured after carrying out the measurement in the mount. With a renewed measurement of the axis of symmetry can then be verified whether the symmetry axis of the lens after the readjustment in the lens frame has approached its desired position sufficiently.
  • the turntable may, for example, contain an opening which serves to receive the lens, so that it is accessible from both sides.
  • Figure 1 is a meridional section through a lens which is received in a ring socket;
  • Figure 2 shows an embodiment of a device according to the invention in a schematic side view;
  • FIG. 3 shows a meridional section through a spherical test object and an autocollimator which is part of the device shown in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a representation corresponding to FIG. 3, but with a measurement object offset perpendicular to the optical axis of the autocollimator;
  • FIG. 5 shows the two autocollimators shown in FIG. 2 and a lens to be measured in a meridional section, wherein the aspheric axis of the lens is offset parallel to the optical axis of one of the autocollimators;
  • FIGs 6a to 6d taken by the image sensors of the autocollimators images in the constellation shown in Figure 5;
  • FIG. 7 shows a representation corresponding to FIG. 5, but with an additional tilting of the FIG
  • Figure 8 is a representation corresponding to Figure 7 for another embodiment of the invention, in which the second autocollimator is replaced by a distance sensor.
  • FIG. 1 shows, in a meridional section, a lens 10 which is held by a cylindrical ring socket 12.
  • the lens 10 has a plane surface 14, an aspheric-convex lens surface 16 and a circumferential cylindrical lens edge 18, which rests against a cylindrical inner surface of the annular frame 12.
  • a symmetry axis 20 is indicated, with respect to which the aspherical lens surface 16 is rotationally symmetrical.
  • the axis of symmetry will be referred to as the aspherical axis in the following.
  • the position of the lens 10 in the annular socket 12 is determined by the cylindrical lens edge 18 whose symmetry axis is indicated in FIG. 1 by a dot-dash line 22 on the aspherical axis 20. After the lens 10 has been enclosed, the axis of symmetry 22 of the lens edge 18 coincides with the axis of symmetry of the annular socket 12.
  • ring holders are arranged one behind the other, eg in a cylindrical tube, in such a way that their axes of symmetry are coaxial and define the optical axis of the optical system.
  • the planar surface 14, the aspherical lens surface 16 and the lens edge 18 are usually manufactured in different processes. As a result, it may happen that the aspherical axis 20 of the aspheric lens surface 16 is not exactly coaxial with the axis of symmetry 22 of the lens edge 18 - and thus also not exactly coaxial with the optical axis of a higher-order optical system.
  • FIG. 1 shows the case of tilting, in which the aspheric axis 20 has a tilt angle ⁇ with the axis of symmetry 22 of FIG Lens edge 18 includes.
  • the angle ⁇ is greatly exaggerated for reasons of clarity; in the case of high-precision manufactured aspherical lenses, the tilt angles ⁇ are on the order of a few arc seconds.
  • the tilting can be superimposed by an additional decentering, so that the aspherical axis 20 no longer intersects the axis of symmetry 22 of the lens edge 18.
  • the aspherical axis 20 is not arranged coaxially with respect to the optical axis of a higher-order optical system, aberrations arise which are often hardly correctable by other measures. For this reason, it is necessary, especially in optically high-precision systems, to check, before assembly of the optical system, whether the axis of the aspheric axis is 20 ko- extends axially to the axis of symmetry 22 of the lens edge 18.
  • a different reference axis can also be selected, relative to which the correct position of the aspherical axis 20 is determined. In the case of the lens 10, for example, as a reference axis, a parallel to the plane surface 14 extending axis into consideration.
  • FIG. 2 shows a measuring device, generally designated 24, with which the position of the aspherical axis 20 relative to a reference axis can be determined.
  • the measuring device 24 has a base 26 on which a turntable 28 is rotatably disposed about a rotation axis 30. The rotation is indicated in the figure 2 by a double arrow 32.
  • fastening clamps 33 which are only indicated schematically, the lens 10, which is shown only in a punctiform manner, can be centered and fastened on the turntable 28.
  • the mounting clips 33 are formed so as not to receive the lens 10 as such, but a lens mount receiving it, e.g. the ring socket 12, can hold.
  • first stand 34a Attached to the base 26 is a first stand 34a, on which a first autocollimator 36a is held.
  • the first autocollimator 36a is movable along its optical axis on the first stand 34a, as indicated in FIG. 2 by a double arrow 38a.
  • a second upright 34b is attached to the base 26 so as to be around a horizontal axis 37 can be pivoted, as indicated by a double arrow 35.
  • a second autocollimator 36b which can likewise be moved along its optical axis, is fastened to the second stand 34b, which is indicated by a double arrow 38b in FIG.
  • the first autocollimator 36a and the second autocollimator 36b are connected to an evaluation device 46 via unspecified data lines. From a central controller 48, which controls the turntable 28, the evaluation device 46 information about the current angle of rotation of the turntable 28 can be fed.
  • FIG. 3 shows the first autocollimator 36a in a measuring position above a test object 50 assumed to be spherical here.
  • the first autocollimator 36a contains a light source 52 which illuminates a pinhole 54.
  • the light emerging from the aperture 54 is directed via a beam splitter 56 onto a collimator lens 58 and leaves it as a parallel beam.
  • a zoom lens 60 movable along the optical axis 62a concentrates the parallel light in a focal point 64.
  • the focal aperture 64 thus has the image of the pinhole 54. If instead of the pinhole 54 a diaphragm with a differently shaped opening, for example a cross-slot opening, chosen, so arises in the focal plane of the zoom lens 60, an image of the cross slot.
  • the zoom lens 60 and the collimator lens 58 In the reverse direction. A portion of the reflected light passes through the beam splitter 56 and strikes an image sensor 66a, which is understood here to be a photosensitive spatially resolving sensor. Suitable image sensors are, for example, known per se CCD sensors or CMOS sensors.
  • the first autocollimator 36a is aligned with respect to the spherical measurement object 50 such that the focal point 64 coincides with the center of curvature of the measurement object, the light rays impinge perpendicularly on the surface 68 of the measurement object 50. The reflected portion of the light is thus reflected back, whereby an image of the focal point 64 is formed in the plane of the image sensor 66a on the optical axis 62a.
  • the measurement object 50 is displaced slightly from the measurement position shown in FIG. 3 in a direction perpendicular to the optical axis 62a, as shown in FIG. 4, then the light rays no longer impinge perpendicularly on the surface 68 of the measurement object 50. As a result, the light rays are no longer reflected back into itself, so that the image of the focal point 64 on the image sensor 66a no longer on the optical axis 62a, but offset from this lies. The further the object of measurement 50 is displaced perpendicular to the optical axis 62a, the further the image of the focal point 64 on the image sensor 66a moves outward.
  • the first autocollimator 36a thus makes it possible to measure the center of curvature of the measuring object 50. From the above explanations it can be seen that the autocollimator 36a can also be used as an instrument for measuring the inclination of a (partially) reflecting surface, here the surface 68 of the measuring objective 50.
  • the autocollimator 36a may of course be modified in many ways.
  • a beam splitter 56 for example, a geometric division of the beam path between the light emerging from the autocollimator 36 a and the light entering it can be achieved, as is known per se in the prior art.
  • the zoom lens 60 can also be replaced by a fixed converging lens.
  • the collimator lens 58 and this condenser lens can also be combined in a single lens with positive refractive power.
  • the second autocollimator 36b is similar in construction and function to the first autocollimator 36a described above. In the following the operation of the measuring device 24 will be explained with reference to Figures 5 to 7.
  • FIG. 5 shows only the two autocollimators 36a, 36b of the measuring device 24 in their relative position to the solid-line lens 10 which is mounted on the turntable 28 (not shown in FIG. 5).
  • the lens 10 can be fastened with its lens frame on the turntable.
  • the aspherical axis 20 is aligned exactly parallel, but with an offset C to the axis of rotation 30 of the turntable 28.
  • the axis of rotation 30 here represents a reference axis whose position is known with high accuracy.
  • the optical axis 62a of the first autocollimator 36a is coaxial with the axis of rotation 30 of the turntable 28.
  • the optical conditions on the aspherical lens surface 16 are similar to the measuring position shown in Figure 4. Due to the decentering of the aspherical axis 20 relative to the axis of rotation 30, the image of the focal point 64 on the image sensor 66a does not lie on the optical axis 62a, but displaces it. In the figure 6a this picture is on the Image sensor 66a indicated in the upper figure by a black, designated by the reference numeral 70 point. The location of the pixel 70 is transmitted from the image sensor 66a to the evaluation device 46.
  • the lens 10 is rotated on the turntable 28 by 90 °, as indicated in Figure 6b in the lower figure by a corresponding rotated arrow.
  • the pixel 70 travels around the optical axis 62a on the line 72 indicated by dashed lines in the upper illustration of FIG. 6a, until it finally reaches the location shown in FIG. 6b in the upper illustration.
  • the lens 10 assumes the position shown in dotted lines in FIG. 5 and identified by 10 ', while the pixel 70 on the sensor 66a continues on the circle 72 to that shown in FIG. 6c in the upper illustration Place wanders.
  • the pixel 70 assumes the location shown in FIG. 6d in the upper illustration.
  • a final 90 ° turn causes the pixel 70 to return to the original starting location shown in Figure 6a in the above figure.
  • the measurement would be sufficient at a single angle of rotation to determine from the position of the image 70 the position of the center of curvature of the spherical one Proportion relative to the axis of rotation 30 to determine.
  • the optical axis 62a of the first autocollimator 3 ⁇ a does not exactly align with the axis of rotation 30 of the turntable 28, a measurement error associated with the slight misalignment would go undetected in a single measurement.
  • an annular surface of the aspherical lens surface 16 is the measuring window of the second autocollimator 36b.
  • the size of this measuring window is determined by the cross section of the Lichtbundeis emerging from the second autocollimator 36b.
  • the focal point 74 of the second autocollimator 36b is now first set by moving the entire autocollimator 36b along the optical axis 62b and / or by adjusting the zoom lens 60 of the second autocollimator 36b to be at the local center of curvature of the annular surface of the aspherical lens surface 16 lies. In general, this center of curvature is not on the aspheric axis 20.
  • the section of the ring-shaped region located inside the measuring window essentially has the effect of a cylindrical lens, since the surface profile does not change in the azimuthal direction. Therefore, a point-like image of the punctiform opening of the pinhole aperture 54 does not form in the focal plane. Accordingly, the image on the image sensor 66b of the second autocollimator 36b is also line-shaped. In the middle illustration of FIG. 6a, this line-shaped image is denoted by 76.
  • the line-shaped image 76 travels along a line intersecting the optical axis 62a, which is designated by 78 in the middle illustration of FIG. 6b. That this is not
  • the circular movement of the image 76 as in the case of the first autocollimator 36a is due to the already mentioned fact that within the measuring window the lens surface 16 essentially has the effect of a cylindrical lens which reciprocates during rotation of the lens 10.
  • the line-shaped image 76 moves on the line 78 to the opposite side and returns after rotation of the lens 10 by a total of 360 ° back to its starting location.
  • the course shown in the middle illustrations of FIGS. 6a to 6d results only when the axis of the asphareline 20 is decentered but not tilted relative to the axis of rotation 30, as assumed in FIG.
  • the measured values provided by the first autocollimator 36a provide the location of the center of curvature of the spherical portion of the lens surface 16. Since the axis of the aspheric 20 contains this center of curvature and the measurement by the second autocollimator indicates that there is no tilt, the position of the axis of the axis 20 is Rotary axis 30 immediately derivable.
  • the image detected by the sensor 66a of the first autocollimator 36a remains largely the same, although the image during the rotation of the turntable 30, the image detected by the sensor 66b of the second autocollimator 36b is more deviated.
  • the line-shaped image 76 then still moves on a line 78 via the sensor 66b, there are deviations with respect to the amplitude and the phase of this "oscillation" of the line-shaped image 76 on the line 78.
  • Si C-cos ( ⁇ ) • cos (Ai + ⁇ ) + B-COs (O) -COs (A 1 HO) (1)
  • C is the radial distance measured by the first autocollimator 36a between the center of curvature of the spherical portion of the rotation axis 30, ⁇ the azimuth angle of the center of curvature of the spherical portion measured by the first autocollimator 3 ⁇ a with respect to the rotation axis 30,
  • D is the distance between the first center of curvature of the spherical portion measured by the first autocollimator 36a and the local center of curvature measured by the second autocollimator 36 (i.e., focus 74);
  • B is the amplitude at which the local center of curvature measured by the second autocollimator 36b (i.e., focus 74) is deflected as a function of rotational angle as the lens 10 rotates due to the inclination of the aspherical hub 20;
  • ⁇ is the angle of the second autocollimator 36b with respect to the axis of rotation 30.
  • the angle a. is predetermined by adjusting the second stator 34b and should be chosen so that the deflection of the st ⁇ chformigen image 76 on the sensor 66b is as large as possible without, however, the sensor field is left.
  • the large A 1 and ⁇ can be read directly on the measuring device.
  • the large S 1 supplies the second autocollimator 36b, the large ⁇ and C are from the of derived from the first autocollimator 36a in the manner described above. If one converts the equation (1) so that all determinable quantities stand on one side, one obtains the equation (2):
  • the tilt angle ⁇ can be determined.
  • the tilt angle ⁇ x , ⁇ y of the tilt angle ⁇ in the XZ plane or YZ plane the following results:
  • ⁇ x arctane (B-cos ( ⁇ ) / D)
  • the position of the aspherical axis 20 is completely determined. If the position of the axis of the aspheric axis 20 is not to be determined relative to the axis of rotation 30 but, for example, relative to the axis of symmetry 22 of the lens edge 18, the position of the axis of symmetry 22 of the lens edge 18 relative to the axis of rotation 30 still has to be determined. For this purpose, it is sufficient to measure the lens edge 18 by means of a probe relative to the turntable 28 (or its axis of rotation 30).
  • the lens 10 is received during the measuring process in a lens frame, which allows a simple positional adjustment of the lens 10 in the lens frame.
  • the lens 10 is then placed in its lens frame, which is e.g. around ring socket 12 may be as shown in the figure 1, mounted on the turntable 28.
  • the lens 10 is then adjusted in the lens frame until it is assumed that the position of the axis of the aspheric axis 20 coincides with its desired position. This agreement can then be verified by a further measurement, which is carried out as explained above. If further non-tolerable deviations of the axis 29 of the axis from the desired position are detected, the adjustment of the lens 10 in the lens frame and the verification measurement (possibly even several times) must be repeated.
  • the method described above and also the measuring device 24 used therefor can be modified in many ways: If, after carrying out the measurement described above, the second stator 34b is pivoted relative to the base 26 about the horizontal axis of rotation, as indicated by the double arrow 35 in FIG. 2, the angle ⁇ between the optical axis of the second autocollimator 36b and the second Rotary axis 30 changed. If a further measurement is carried out in the manner described above at this other angle ⁇ , then a second measured value for the position of the axis of the aspheric axis can be obtained. This leads to a reduction in measuring-statistic error limits, which are the smaller the more measuring operations are performed at different angles ⁇ . In particular with very weakly curved aspheric lenses, the repetition of the measurement at different angles ⁇ may be necessary in order to be able to achieve a sufficiently high measuring accuracy.
  • the measurement at a single rotation angle A is sufficient for the same measurement accuracy in order to determine the position of the center of curvature of the spherical component according to equation (2).
  • the first stator 34a is omitted with the first autocollimator 36a.
  • the role of the first autocollimator 36a then takes over the second autocollimator 36b, after it has been pivoted to the vertical position. This cheaper However, it requires twice the measuring time since the two measurements do not have to be carried out simultaneously but one behind the other. Furthermore, additional time is needed for the pivoting and readjustment of the second stator 34b.
  • FIG. 8 shows, in a representation attached to FIGS. 5 and 7, a further exemplary embodiment of a measuring device designated as a whole by 124. Further, not shown in the figure 8 parts of the measuring device 124 such.
  • a base 26, a turntable 28, fastening clamps 33 and stators 34a, 34b are not shown in FIG. 8 for the sake of clarity, but their basic arrangement corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. Parts of the measuring device 124, which correspond to parts of the measuring device 24 described above, are designated by 100 increased reference numerals and will not be explained again in more detail below.
  • the measuring device 124 differs from the measuring device 24 described above essentially in that the second autocollimator 36b is replaced by a distance sensor 136b. Also, the distance sensor 136b is, for. B. by means of a pivotable stator, not shown, pivotable about a horizontal axis, so that the angle between a measuring direction 186 and the axis of rotation 30 can be changed.
  • the distance sensor 136b In principle, all highly accurate non-contact or even tactile distance sensors come into consideration as the distance sensor 136b, as are known in the prior art.
  • the use of tactile touch sensors can be advantageous, for example, if the lens to be measured is coated with an emulsion-like protective layer whose thickness varies and therefore has to be penetrated in order to avoid measurement errors.
  • non-contact distance measurement is generally recommended because of the high sensitivity coatings.
  • Particularly suitable for this purpose are, for example, optical white light measuring systems, in which the chromatic aberration of a lens is utilized. Such measuring systems are described, for example, in an article by C. Dietz and M. Jurca entitled “An Alternative to the Laser", Sensor Magazine No. 4, November 3, 1997, pages 15-18.
  • the distance sensor 136b is aligned so that its measuring direction 186 is perpendicular to a surface element of the lens 10 and directed to a particular point 174 in the lens 10, the distance to the center of curvature 64 of the spherical portion from the design data of the lens 10 is known , In the measuring device 24 described above, this point 174 corresponded to the local center of curvature 74 detected by the second autocollimator 36b.
  • tilt angle ⁇ 0 °
  • the tilting axis passes through the center of curvature 64 of the spherical portion of the lens 10, the point 174 moves along a direction of movement 188 to a position 174th '.
  • the distance L between the distance sensor 136b and the surface of the lens 10 changes.
  • the amplitudes of the movement of the point 174 on the one hand and the surface 10 along the measuring direction 186 on the other hand are different since the measuring direction 186 and the direction of movement 188 are not parallel to one another are. From the figure 8 it follows that the deflection .DELTA.L of the surface of Lens 10 along the measuring direction 186 by the equation (5) is given:
  • the angle Y is the angle between the direction of movement 188 and the measuring direction 186th
  • the distance sensor 136b Similar to the second autocollimator 36b in the embodiment described above, the distance sensor 136b also detects both the changes in the distance caused by the decentering of the lens and those changes in the distance due to the tilt of the symmetry axis 20.
  • the measurement signal Si generated by the distance sensor 136b therefore again contains two contributions which, according to analytical calculations, result in:
  • Equation of the amplitude F ampl with B-cos ( ⁇ ) yields the equation (10):
  • the above explained to the measuring device 24 variants are also applicable to the measuring device 124 can be transferred.
  • the second autocollimator 36b is to be replaced by the distance sensor 136b.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung der Lage einer Symmetrieachse (20) einer asphärischen Linsenfläche (16) relativ zu einer Bezugsachse (30, 22) wird die Lage des Krümmungsmittelpunktes (21) des sphärischen Anteils der Linsenfläche (16) gemessen. Ferner wird eine Taumelbewegung gemessen, welche die Linsenfläche (16) während einer Drehung um eine Drehachse (30) beschreibt. Aus den auf diese Weise erhaltenen Meßwerten wird die Lage der Symmetrieachse (20) der asphärischen Linsenfläche (16) relativ zu der Drehachse (30) bestimmt Meßwerten. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung weist einen Autokollimator (36a; 136a) zur Messung des sphärischen Anteils der Linsenfläche (16) auf. Die Taumelbewegung wird mit einem zweiten Autokollimator (36b) oder einem Abstandssensor (136b) gemessen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur
Bestimmung der Lage einer Symmetrieachse einer asphärischen Linsenfläche
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer Symmetrieachse einer asphärischen Linsenfläche relativ zu einer Bezugsachse.
Bei der Herstellung und Einfassung von Linsen kann es vorkommen, daß die Symmetrieachse einer asphärischen Linsenfläche nicht mit einer Bezugsachse fluchtet, bei der es sich z.B. um eine Symmetrieachse eines zylindrischen Linsenrandes handeln kann. Die Symmetrieachse der asphärischen Linsenfläche kann dabei gegenüber der Bezugsachse parallel versetzt (d.h. dezentriert) und/oder verkippt sein. Solche Lagefehler der Symmetrieachse der asphärischen Fläche rufen im allgemeinen Abbildungsfehler hervor, die nicht oder nur mit großem Aufwand korrigiert werden können.
Deswegen besteht häufig die Aufgabe, bei der Qualitätssicherung im Rahmen der Herstellung asphärischer Linsen, aber auch bei deren Einbau in optische Systeme die Lage der Symmetrieachse der asphärischen Fläche relativ zu einer Bezugsachse hochgenau bestimmen zu können.
Bei einem im Stand der Technik bekannten Verfahren wird mit Hilfe eines Meßtasters die gesamte asphärische Lin- senfläche abgetastet, um auf diese Weise ein dreidimensionales Bild der asphärischen Linsenfläche zu erhalten. Aus diesem Bild kann dann die Symmetrieachse der Linsenfläche ermittelt werden. Im Prinzip läßt sich die Symmet- rieachse der Linsenfläche sogar durch Vermessung zweier orthogonaler Profile der Linsenfläche bestimmen. Von diesem Verfahren macht beispielsweise ein von der Firma Taylor & Hobsen unter dem Namen "Form Talysurf PGI 1240" vertriebenes Asphärenmeßsystem Gebrauch. Dieses bekannte Meßverfahren ist allerdings relativ zeitaufwendig und auch nicht berührungsfrei durchführbar.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der sich die Lage der Symmetrieachse einer asphärischen Linsenfläche relativ zu einer Bezugsachse schneller mit hoher Genauigkeit ermitteln läßt.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:
a) Messen der Lage des Krümmungsmittelpunktes des sphä- rischen Anteils der Linsenfläche;
b) Messen einer Taumelbewegung, welche die Linsenfläche während einer Drehung um eine Drehachse beschreibt; c) Ermitteln der Lage der Symmetrieachse der asphärischen Linsenfläche relativ zu der Drehachse aus den in den Schritten a) und b) bestimmten Meßwerten.
Die Erfinder haben erkannt, daß man die Lage der Symme- trieachse der asphärischen Linsenfläche relativ zu einer Bezugsachse ermitteln kann, wenn man einerseits die Lage des Krümmungsmittelpunktes des sphärischen Anteils der Linsenfläche und andererseits eine Taumelbewegung mißt, welche die Linsenfläche während einer Drehung um eine Drehachse beschreibt. Die Reihenfolge der Messungen in den Schritten a) und b) spielt dabei keine Rolle, so daß die Schritte a) und b) auch in der umgekehrten Reihenfolge durchgeführt werden können.
Eine Taumelbewegung der Linsenfläche entsteht bei einer Drehung immer dann, wenn die Symmetrieachse der asphärischen Linsenfläche dezentriert und/oder verkippt ist. Die Taumelbewegung schlägt sich sowohl in einer Veränderung der Neigung als auch einer Veränderung des Abstands eines radialen Profils der Linsenfläche von einem Bezugspunkt nieder. Aus der Messung der Neigungs- oder Abstandsänderung kann dann in Kenntnis des Krümmungsmittelpunkts des sphärischen Anteils auf die Lage der Symmetrieachse der asphärischen Linsenfläche zurückgeschlossen werden.
Wird die Taumelbewegung durch Vermessung der Neigung ei- nes radialen Profils der Linsenfläche in verschiedenen Drehstellungen gemessen, so kann die Messung folgende weitere Schritte umfassen:
bl) Bestimmung der Neigung des radialen Profils der Linsenfläche in einem Bereich der Linsenfläche, der in- nerhalb eines Meßfensters liegt;
b2 ) Verdrehen der Linsenfläche um die Drehachse, so daß ein anderer Bereich der Linsenfläche in das Meßfenster gelangt;
b3) Bestimmen der Neigung des radialen Profils der Lin- senfläche in dem anderen Bereich der Linsenfläche;
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert zunächst die Lage der Symmetrieachse relativ zu der Drehachse, um welche die Linse während der Messung gedreht wird. Soll die Lage der Symmetrieachse zu einer anderen Bezugsachse bestimmt werden, deren Lage relativ zu der Drehachse bekannt ist, so läßt sich dies einfach unter Berücksichtigung der gemäß dem Verfahren erhaltenen Lage der Symmetrieachse bezüglich der Drehachse ableiten.
Im Prinzip genügen bereits Messungen bei einigen wenigen oder sogar nur zwei Drehstellungen, um die Lage der Symmetrieachse der asphärischen Linsenfläche bestimmen zu können. Der gesamte während der Messungen überstrichene Winkelbereich kann dabei auch relativ klein sein und z.B. weniger als 90° betragen. Eine höhere Meßgenauigkeit wird jedoch erzielt, die Schritte b2) und b3) ein- oder mehrfach wiederholt werden. Im Verlauf der Wiederholungen dieser Schritte wird die Linsefläche um insgesamt 360° gedreht. Dabei wird die Linsenfläche vorzugsweise nach jeder Messung um den gleichen Drehwinkel 360°/M verdreht, wobei M die Gesamtzahl der Messungen ist.
Zur Bestimmung der Lage des Krümmungsmittelpunktes des sphärischen Anteils der Linsenfläche kann ein erster Autokollimator verwendet werden, dessen bildseitiger Brenn- punkt in den Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Anteils der Linsenfläche gebracht wird. Dadurch wird eine relativ einfache und berührungslose Bestimmung des Krümmungsmittelpunkts möglich. Alternativ hierzu kann aber auch ein Abstandssensor verwendet werden, welcher den Abstand für einen Punkt auf der Drehachse in unterschiedlichen Drehstellungen der Linse mißt. Da die Abstandsänderungen dort jedoch bei der Drehung relativ klein sind, wird die Verwendung eines Autokollimators im allgemeinen eine höhere Meßgenauigkeit liefern.
Um Meßungenauigkeiten bei der Messung des Krümmungsmittelpunkts des sphärischen Anteils der Linsefläche zu verringern, kann der Schritt a) zumindest einmal während der Messung der Taumelbewegung in Schritt b) wiederholt werden. Bei Verwendung eines Autokollimators für die Messung in Schritt a) können auf diese Weise z. B. Meßungenauigkeiten aufgrund eines Versatzes zwischen der optischen Achse des Autokollimators und der Drehachse bestimmt und bei der Auswertung berücksichtigt werden.
Zur Bestimmung der Neigung kann ein zweiter Autokollimator verwendet werden, dessen bildseitiger Brennpunkt in den Krümmungsmittelpunkt des im Meßfenster liegenden Bereichs gebracht wird. Mit Autokollimatoren lassen sich derartige Neigungen hochgenau mit relativ geringem Aufwand messen.
Alternativ hierzu kann zur Messung der Taumelbewegung in Schritt b) der Abstand eines radialen Profils der Linsenfläche zu einem Bezugsort in verschiedenen Drehstellungen der Linse gemessen werden. Eine Vielzahl bekannter taktil oder berührungslos arbeitender Abstandssensoren kann zu diesem Zweck verwendet werden. Die Bestimmung der Taumel- bewegung über eine Abstandsmessung dürfte eine noch höhere Genauigkeit im Vergleich zur Neigungsmessung ermöglichen .
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung, welche die eingangs bezüglich der Vorrichtung ge- nannte Aufgabe löst, weist auf:
a) einen um eine Drehachse drehbaren Drehtisch, auf dem eine die asphärische Linsenfläche tragende Linse a- nordenbar ist, b) eine ersten Meßeinrichtung zum Messen der Lage des Krümmungsmittelpunktes des sphärischen Anteils der Linsenfläche,
c) einer zweiten Meßeinrichtung zum Messen einer Tau- melbewegung, welche die Linsenfläche während einer
Drehung um eine Drehachse beschreibt, und
d) eine Auswerteeinrichtung, die aus dem von der ersten Meßeinrichtung und der zweiten Meßeinrichtung bei verschiedenen Drehwinkeln des Drehtischs gelieferten Meßsignalen die Lage der Symmetrieachse der asphärischen Linsenfläche relativ zu der Drehachse ermittelt.
Bei der ersten und zweiten Meßeinrichtung kann es sich entweder um eine Einrichtung handeln, mit der sich die Neigung einer Oberfläche bestimmen läßt, z. B. einen Autokollimator, oder aber um einen Abstandssensor, mit dem der Abstand zwischen einem Bezugsort und einem radialen Profil der Linsenfläche entlang einer Meßrichtung meßbar ist.
Im Fall der zweiten Meßeinrichtung ist bei Verwendung eines Abstandssensors der Winkel zwischen der Meßrichtung und der Drehachse vorzugsweise veränderbar. Insbesondere kann der Abstandssensor um eine horizontale Achse verschwenkbar angeordnet sein. Durch Vorsehen einer dritten Meßeinrichtung sowie einer vierten Meßeinrichtung, die entsprechend der ersten und der zweiten Meßeinrichtung ausgebildet, jedoch auf einer der ersten Meßeinrichtung abgewandten Seite des Dreh- tischs angeordnet sind, können gleichzeitig oder sukzessive, jedoch ohne Neujustierung der Linse, die Symmetrieachsen von beidseitig gekrümmten Linsen sehr rasch in der erfindungsgemäßen Weise ermittelt werden.
Weist der Drehtisch eine justierbare Halterung zur Befes- tigung der Linsenfassung auf, so ist es möglich, die zu vermessende Linse nach der Durchführung der Messung in der Fassung neu zu justieren. Mit einer erneuten Messung der Symmetrieachse kann dann verifiziert werden, ob sich die Symmetrieachse der Linse nach der Neujustierung in der Linsenfassung ihrer Solllage ausreichend angenähert hat. In diesem Fall kann der Drehtisch beispielsweise eine Öffnung enthalten, die zur Aufnahme der Linse dient, so daß diese von beiden Seiten her zugänglich ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
Figur 1 einen meridionalen Schnitt durch eine Linse, die in einer Ringfassung aufgenommen ist; Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht;
Figur 3 einen meridionalen Schnitt durch ein kugelförmiges Meßobjekt und einen Autokollimator, der Bestandteil der in der Figur 2 gezeigten Vorrichtung ist;
Figur 4 eine der Figur 3 entsprechende Darstellung, jedoch mit einem senkrecht zur optischen Achse des Autokollimators versetzten Meßobjekt;
Figur 5 die beiden in der Figur 2 gezeigten Autokollimatoren und eine zu vermessende Linse in einem meridionalen Schnitt, wobei die Asphärenachse der Linse parallel zur optischen Achse eines der Autokollimatoren versetzt ist;
Figuren 6a bis 6d von den Bildsensoren der Autokollimatoren aufgenommene Bilder bei der in der Figur 5 gezeigten Konstellation;
Figur 7 eine der Figur 5 entsprechende Darstellung, je- doch mit einer zusätzlichen Verkippung der
Asphärenachse gegenüber der optischen Achse eines der Autokollimatoren; Figur 8 eine der Figur 7 entsprechende Darstellung für ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der zweite Autokollimator durch einen Abstandssensor ersetzt ist.
Die Figur 1 zeigt in einem meridionalen Schnitt eine Linse 10, die von einer zylindrischen Ringfassung 12 gehalten ist. Die Linse 10 hat eine Planfläche 14, eine asphärisch-konvexe Linsenfläche 16 sowie einen umlaufenden zylindrischen Linsenrand 18, der an einer zylindrischen In- nenflache der Ringfassung 12 anliegt.
Mit einer strich-doppelpunktierten Linie ist eine Symmetrieachse 20 angedeutet, bezüglich der die asphärische Linsenfläche 16 rotationssymmetrisch ist. Der Einfachheit halber wird die Symmetrieachse im folgenden kurz als Asphärenachse bezeichnet. Auf der Asphärenachse 20 liegt der mit 21 bezeichnete Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Anteils der Linsenfläche 16. Die Lage der Linse 10 in der Ringfassung 12 wird durch den zylindrischen Linsenrand 18 bestimmt, dessen Symmetrieachse in der Figur 1 durch eine strichpunktierte Linie 22 angedeutet ist. Nach dem Einfassen der Linse 10 fällt die Symmetrieachse 22 des Linsenrandes 18 mit der Symmetrieachse der Ringfassung 12 zusammen. In optischen Systemen werden Ringfassungen derart hintereinander, z.B. in einem zylindrischen Rohr, angeordnet, daß ihre Symmetrieachsen koaxial verlaufen und die optische Achse des optischen Systems definieren . Die Planfläche 14, die asphärische Linsenfläche 16 und der -Linsenrand 18 werden üblicherweise in unterschiedlichen Prozessen gefertigt. Dadurch kann es vorkommen, daß die Asphärenachse 20 der asphärischen Linsenfläche 16 nicht exakt koaxial zu der Symmetrieachse 22 des Linsenrandes 18 - und damit auch nicht exakt koaxial zur optischen Achse eines übergeordneten optischen Systems - verläuft.
Ist die Asphärenachse 20 zur Symmetrieachse 22 des Lin- senrandes 18 parallel versetzt, so spricht man üblicherweise von einer Dezentrierung der Asphärenachse 20. In der Figur 1 ist der Fall der Verkippung dargestellt, bei der die Asphärenachse 20 einen Kippwinkel ß mit der Symmetrieachse 22 des Linsenrandes 18 einschließt. In der Figur 1 ist der Winkel ß aus Gründen der Übersichtlichkeit stark übertrieben dargestellt; bei hochpräzise gefertigten asphärischen Linsen liegen die Kippwinkel ß in der Größenordnung von wenigen Bogensekunden . Die Verkip- pung kann durch eine zusätzliche Dezentrierung überlagert sein, so daß die Asphärenachse 20 nicht mehr die Symmetrieachse 22 des Linsenrandes 18 schneidet.
Ist die Asphärenachse 20 nicht koaxial zur optischen Achse eines übergeordneten optischen Systems angeordnet, so entstehen Abbildungsfehler, die häufig kaum durch andere Maßnahmen korrigierbar sind. Deswegen muß man vor allem bei optisch hochpräzisen Systemen vor dem Zusammenbau des optischen Systems überprüfen, ob die Asphärenachse 20 ko- axial zu der Symmetrieachse 22 des Linsenrandes 18 verläuft. Anstelle der Symmetrieachse 22 des Linsenrandes 18 kann auch eine andere Bezugsachse gewählt werden, relativ zu der die korrekte Lage der Asphärenachse 20 ermittelt wird. Im Falle der Linse 10 kommt beispielsweise als Bezugsachse auch eine parallel zur Planfläche 14 verlaufende Achse in Betracht.
Die Figur 2 zeigt eine insgesamt mit 24 bezeichnete Meßvorrichtung, mit der sich die Lage der Asphärenachse 20 bezüglich einer Bezugsachse bestimmen läßt. Die Meßvorrichtung 24 weist eine Basis 26 auf, auf der ein Drehtisch 28 um eine Drehachse 30 drehbar angeordnet ist. Die Drehbarkeit ist in der Figur 2 durch einen Doppelpfeil 32 angedeutet. Mit Hilfe von lediglich schematisch angedeu- teten Befestigungsklemmen 33 kann die hier nur punktiert dargestellte Linse 10 auf dem Drehtisch 28 zentriert und befestigt werden. Vorzugweise sind die Befestigungsklemmen 33 so ausgebildet, daß sie nicht die Linse 10 als solche, sondern eine diese aufnehmende Linsenfassung, z.B. die Ringfassung 12, halten kann.
An der Basis 26 ist ein erster Ständer 34a befestigt, an dem ein erster Autokollimator 36a gehalten ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Autokollimator 36a entlang seiner optischen Achse an dem ersten Ständer 34a verfahrbar, wie dies in der Figur 2 durch einen Doppelpfeil 38a angedeutet ist. Ein zweiter Ständer 34b ist derart an der Basis 26 befestigt, daß er um eine horizontale Achse 37 verschwenkt werden kann, wie dies durch einen Doppelpfeil 35 angedeutet ist. An dem zweiten Ständer 34b ist ein zweiter Autokollimator 36b befestigt, der ebenfalls entlang seiner optischen Achse verfahrbar ist, was in der Figur 2 durch einen Doppelpfeil 38b angedeutet ist.
Der erste Autokollimator 36a und der zweite Autokollimator 36b sind über nicht näher bezeichnete Datenleitungen mit einer Auswerteeinrichtung 46 verbunden. Von einer Zentralsteuerung 48, die den Drehtisch 28 ansteuert, sind der Auswerteeinrichtung 46 Informationen über den momentanen Drehwinkel des Drehtischs 28 zuführbar.
Im folgenden wird die Funktion der Autokollimatoren 36a, 36b mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläutert.
Die Figur 3 zeigt den ersten Autokollimator 36a in einer Meßposition über einem hier als kugelförmig angenommenen Meßobjekt 50. Der erste Autokollimator 36a enthält eine Lichtquelle 52, die eine Lochblende 54 ausleuchtet. Das aus der Lochblende 54 austretende Licht wird über einen Strahlteiler 56 auf eine Kollimatorlinse 58 gerichtet und verläßt dieses als paralleles Strahlenbündel. Eine entlang der optischen Achse 62a verfahrbare Zoomlinse 60 bündelt das parallele Licht in einem Brennpunkt 64. Im Brennpunkt 64 liegt somit das Bild der Lochblende 54. Wird anstelle der Lochblende 54 eine Blende mit einer anders geformten Öffnung, z.B. einer Kreuzschlitzöffnung, gewählt, so entsteht in der Brennebene der Zoomlinse 60 ein Bild des Kreuzschlitzes.
Wird das aus dem ersten Autokollimator 36a austretende Licht an einer optischen Grenzfläche reflektiert, so durchtritt es die Zoomlinse 60 und die Kollimatorlinse 58 in umgekehrter Richtung. Ein Teil des reflektierten Lichts durchtritt den Strahlteiler 56 und trifft auf einen Bildsensor 66a, worunter hier ein lichtempfindlicher ortsauflösender Sensor verstanden wird. Geeignet als Bildsensoren sind beispielsweise an sich bekannte CCD- Sensoren oder CMOS-Sensoren.
Wird der erste Autokollimator 36a so gegenüber dem kugelförmigen Meßobjekt 50 ausgerichtet, daß der Brennpunkt 64 mit dem Krümmungsmittelpunkt des Meßobjekts zusammen- fällt, so treffen die Lichtstrahlen senkrecht auf die O- berfläche 68 des Meßobjekts 50 auf. Der reflektierte Anteil des Lichts wird somit in sich zurückgeworfen, wodurch in der Ebene des Bildsensors 66a auf der optischen Achse 62a ein Bild des Brennpunkts 64 entsteht.
Wird das Meßobjekt 50 aus der in der Figur 3 gezeigten Meßposition geringfügig in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse 62a verlagert, wie dies in der Figur 4 gezeigt ist, so treffen die Lichtstrahlen nicht mehr senkrecht auf die Oberfläche 68 des Meßobjekts 50 auf. Dadurch werden die Lichtstrahlen nicht mehr in sich zurückreflektiert, so daß das Bild des Brennpunkts 64 auf dem Bildsensor 66a auch nicht mehr auf der optischen Achse 62a, sondern versetzt hierzu liegt. Je weiter das Meßobjekt 50 senkrecht zur optischen Achse 62a verlagert wird, desto weiter wandert das Bild des Brennpunkts 64 auf dem Bildsensor 66a nach außen. Der erste Autokollimator 36a ermöglicht es somit, den Krümmungsmittelpunkt des Meßobjekts 50 zu messen. Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß der Autokollimator 36a auch als Instrument zur Messung der Neigung einer (teilweise) re- flektierenden Oberfläche, hier der Oberfläche 68 des Meßobjektivs 50, verwendet werden kann.
Der Autokollimator 36a kann selbstverständlich in vielfältiger Weise abgewandelt werden. Anstelle eines Strahlteilers 56 kann beispielsweise eine geometrische Auftei- lung des Strahlenganges zwischen dem aus dem Autokollimator 36a austretenden und dem eintretenden Licht erreicht werden, wie dies an sich im Stand der Technik bekannt ist. Falls wie hier der gesamte Autokollimator 36a entlang seiner optischen Achse 62a verfahrbar angeordnet ist, so kann die Zoomlinse 60 auch durch eine feststehende Sammellinse ersetzt werden. In diesem Fall kann die Kollimatorlinse 58 und diese Sammellinse auch in einer einzigen Linse mit positiver Brechkraft vereinigt werden.
Der zweite Autokollimator 36b entspricht in Aufbau und Funktion dem vorstehend beschriebenen ersten Autokollimator 36a. Im folgenden wird die Funktionsweise der Meßvorrichtung 24 mit Bezug auf die Figuren 5 bis 7 erläutert.
Die Figur 5 zeigt aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit lediglich die beiden Autokollimatoren 36a, 36b der Meßvorrichtung 24 in ihrer relativen Lage zu der mit durchgezogener Linie dargestellten Linse 10, die auf dem (in der Figur 5 nicht dargestellten) Drehtisch 28 befestigt ist. Wie bereits erwähnt, kann dabei die Linse 10 mit ihrer Linsenfassung auf dem Drehtisch befestigt sein. Der Einfachheit halber sei hier zunächst angenommen, daß die Asphärenachse 20 exakt parallel, aber mit einem Versatz C zur Drehachse 30 des Drehtischs 28 ausgerichtet ist. Die Drehachse 30 stellt hier eine Bezugsachse dar, deren Lage mit hoher Genauigkeit bekannt ist.
Die optische Achse 62a des ersten Autokollimators 36a verläuft koaxial zur Drehachse 30 des Drehtischs 28. Wird nun durch Verfahren des gesamten Autokollimators 36a entlang der optischen Achse 62a und/oder durch Verstellen der Zoomlinse 60 des ersten Autokollimators 36a dessen Brennpunkt 64 in den Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Anteils der Linse 10 gelegt, so sind die optischen Verhältnisse an der asphärischen Linsenfläche 16 ähnlich wie bei der in der Figur 4 gezeigten Meßposition. Durch die Dezentrierung der Asphärenachse 20 relativ zu der Dreh- achse 30 liegt das Bild des Brennpunkts 64 auf dem Bildsensor 66a nicht auf der optischen Achse 62a, sondern versetzt hierzu. In der Figur 6a ist dieses Bild auf dem Bildsensor 66a in der oberen Abbildung durch einen schwarzen, mit der Bezugsziffer 70 bezeichneten Punkt angedeutet. Der Ort des Bildpunktes 70 wird von dem Bildsensor 66a an die Auswerteeinrichtung 46 übermittelt.
Es sei nun angenommen, daß die Linse 10 auf dem Drehtisch 28 um 90° gedreht wird, wie dies in der Figur 6b in der unteren Abbildung durch einen entsprechend gedrehten Pfeil angedeutet ist. Während der Drehung wandert der Bildpunkt 70 auf der in der oberen Abbildung der Figur 6a gestrichelt angedeuteten Linie 72 um die optische Achse 62a herum, bis er schließlich den in der Figur 6b in der oberen Abbildung dargestellten Ort erreicht. Nach einer weiteren Drehung um 90° nimmt die Linse 10 die in der Figur 5 gepunktet dargestellte und mit 10' bezeichnete Lage ein, während der Bildpunkt 70 auf dem Sensor 66a weiter auf dem Kreis 72 an den in der Figur 6c in der oberen Abbildung gezeigten Ort wandert. Nach einer weiteren Drehung um 90° nimmt der Bildpunkt 70 den in der Figur 6d in der oberen Abbildung gezeigten Ort ein. Eine letzte Dre- hung um 90° läßt den Bildpunkt 70 wieder an den ursprünglichen, in der Figur 6a in der oberen Abbildung gezeigten Ausgangsort zurückkehren.
Wenn die optische Achse 62a des ersten Autokollimators 36a exakt entlang der Drehachse 30 des Drehtischs 28 aus- gerichtet ist, so würde im Prinzip die Messung bei einem einzigen Drehwinkel genügen, um aus der Lage des Bildes 70 die Lage des Krümmungsmittelpunktes des sphärischen Anteils relativ zu der Drehachse 30 zu bestimmen. Fluchtet die optische Achse 62a des ersten Autokollimators 3βa jedoch nicht exakt mit der Drehachse 30 des Drehtischs 28, so würde bei einer einzigen Messung ein mit dem ge- ringen Versatz einhergehender Meßfehler unentdeckt bleiben .
Führt man die Messung jedoch wie beschrieben in mehreren unterschiedlichen Drehwinkelpositionen der Linse 10 durch, so läßt sich ein solcher geringfügiger Versatz an den Meßwerten dadurch erkennen, daß der Kreis 72 nicht bezüglich der optischen Achse 62a des ersten Autokollimators 36a zentriert ist. Zur Bestimmung der Lage des Krümmungsmittelpunktes des sphärischen Anteils der asphärischen Linsenfläche 16 wird deswegen die Lage des BiId- punktes 70 relativ zum Mittelpunkt des Kreises 72 (und nicht relativ zur optischen Achse 62a) ausgewertet.
Allein mit dem ersten Autokollimator 36a ist es jedoch nicht möglich festzustellen, ob die Asphärenachse 20 nicht zusätzlich zur Dezentrierung eine Verkippung gegen- über der Drehachse 30 aufweist. Um dies erkennen und ggf. den Kippwinkel ß bestimmen zu können, wird während der Drehung der Linse 10 auf dem Drehtisch 28 eine Messung mit Hilfe des zweiten Autokollimators 36b durchgeführt.
Da die optische Achse 62b des zweiten Autokollimators 36b um einen Winkel α geneigt zur optischen Achse 62a des ersten Autokollimators 36a angeordnet ist, überstreicht wahrend der Drehung der Linse 10 ein ringflächenformiger Ausschnitt der aspharischen Linsenflache 16 das Meßfenster des zweiten Autokollimators 36b. Die Größe dieses Meßfensters wird dabei durch den Querschnitt des aus dem zweiten Autokollimator 36b austretenden Lichtbundeis bestimmt. Der Brennpunkt 74 des zweiten Autokollimators 36b wird nun zunächst durch Verfahren des gesamten Autokolli- mators 36b entlang der optischen Achse 62b und/oder durch Verstellen der Zoomlinse 60 des zweiten Autokollimators 36b so eingestellt, daß er im lokalen Krümmungsmittelpunkt des ringflächenformigen Ausschnitts der asphärischen Linsenflache 16 liegt. Im allgemeinen liegt dieser Krummungsmittelpunkt nicht auf der Asphärenachse 20.
Der innerhalb des Meßfensters liegende Ausschnitt des ringflächenformigen Bereichs hat im wesentlichen die Wirkung einer Zylinderlinse, da sich das Oberflachenprofil in azimutaler Richtung nicht verändert. Daher entsteht in der Brennebene kein punktförmiges, sondern ein strichfor- miges Bild der punktförmigen Öffnung der Lochblende 54. Dementsprechend ist auch das Bild auf dem Bildsensor 66b des zweiten Autokollimators 36b strichformig . In der mittleren Abbildung der Figur 6a ist dieses strichformige Bild mit 76 bezeichnet.
Wird die Linse 10 um 90° gedreht, so wandert das strich- formige Bild 76 auf einer die optische Achse 62a schneidenden Linie entlang, die in der mittleren Abbildung der Figur 6b mit 78 bezeichnet ist. Daß es hier nicht zu ei- ner kreisförmigen Bewegung des Bildes 76 wie bei dem ersten Autokollimator 36a kommt, liegt an der bereits erwähnten Tatsache, daß innerhalb des Meßfensters die Linsenflache 16 im wesentlichen die Wirkung einer Zylinder- linse hat, die wahrend einer Drehung der Linse 10 hin und her wandert .
Bei Fortsetzung der Drehung der Linse 10 wandert das strichformige Bild 76 auf der Linie 78 bis auf die gegenüberliegender Seite und kehrt nach einer Drehung der Linse 10 um insgesamt 360° wieder an seinen Ausgangsort zurück.
Der in den mittleren Abbildungen der Figuren 6a bis 6d gezeigte Verlauf ergibt sich nur, wenn die Aspharenachse 20 dezentriert, aber nicht verkippt zur Drehachse 30 ver- lauft, wie dies in der Figur 5 angenommen ist. Die von dem ersten Autokollimator 36a gelieferten Meßwerte liefern den Ort des Krummungsmittelpunkts des sphärischen Anteils der Linsenflache 16. Da die Aspharenachse 20 diesen Krummungsmittelpunkt enthalt und die Messung durch den zweiten Autokollimator ergeben hat, daß keine Verkippung vorliegt, ist die Lage der Aspharenachse 20 bezuglich der Drehachse 30 sofort ableitbar.
Ist die Aspharenachse 20 jedoch relativ zur Drehachse 30 um einen Winkel ß verkippt, wie dies in der Figur 7 ge- zeigt ist, so bleibt das von dem Sensor 66a des ersten Autokollimators 36a erfaßte Bild weitgehend gleich, wah- rend das von dem Sensor 66b des zweiten Autokollimators 36b erfaßte Bild während der Drehung des Drehtischs 30 stärker abweicht. Das strichförmige Bild 76 bewegt sich dann zwar nach wie vor auf einer Linie 78 über den Sensor 66b, jedoch gibt es Abweichungen bezüglich der Amplitude und der Phase dieser "Schwingung" des strichförmigen Bildes 76 auf der Linie 78.
Im folgenden wird erläutert, wie man aus dieser "Schwingung" und dem mit Hilfe des ersten Autokollimators 36a ermittelten Krummungsmittelpunkt des sphärischen Anteiles die Lage einer relativ zu der Drehachse 30 verkippten Asphärenachse 20 bestimmen kann.
Analytische Berechnungen ergeben für die von dem Sensor 66b erfaßte Auslenkung Si des strichförmigen Bildes 76 folgende Gleichung:
Si = C-cos(α) • cos(Ai+Δ) + B-COs(O)-COs(A1H-O) (1)
Dabei bezeichnet
Ax den Drehwinkel des Drehtisches 30 bei der i-ten Messung,
C den vom ersten Autokollimator 36a gemessenen radia- len Abstand zwischen dem Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Anteils von der Drehachse 30, Δ den vom ersten Autokollimator 3βa gemessenen Azimutwinkel des Krummungsmittelpunkts des sphärischen Anteils bezuglich der Drehachse 30,
δ den Azimutwinkel zwischen der Aspharenachse 20 und der Drehachse 30,
D den Abstand zwischen dem von dem ersten Autokollimator 36a gemessenen ersten Krummungsmittelpunkt des sphärischen Anteils und dem von dem zweiten Autokollimator gemessenen lokalen Krummungsmittelpunkt (d.h. Brennpunkt 74),
B die Amplitude, mit welcher der vom zweiten Autokollimator 36b gemessene lokale Krummungsmittelpunkt (d.h. Brennpunkt 74) drehwinkelabhangig bei der Drehung der Linse 10 infolge der Neigung der Asphare- nachse 20 ausgelenkt wird, und
α den Winkel des zweiten Autokollimators 36b bezuglich der Drehachse 30. Der Winkel a. wird durch Verstellen des zweiten Standers 34b vorgegeben und sollte so gewählt sein, daß die Auslenkung des stπchformigen Bildes 76 auf dem Sensor 66b möglichst groß ist, ohne daß jedoch das Sensorfeld verlassen wird.
Die Großen A1 und α können unmittelbar an der Meßvorrichtung abgelesen werden. Die Große S1 liefert der zweite Autokollimator 36b, die Großen Δ und C werden aus den von dem ersten Autokollimator 36a erhaltenen Meßwerten in der oben geschilderten Weise abgeleitet. Stellt man die Gleichung (1) so um, daß alle ermittelbaren Größen auf einer Seite stehen, so erhält man die Gleichung (2) :
B-cos (Ai+δ) = (Si - C-cos (α) -cos (Ai+Δ) ) /cos (α) (2!
Trägt man die rechte Seite der Gleichung (2) für alle Messungen i = 1, 2, 3, ... auf und verbindet die Werte durch eine Fit-Kurve, so ergibt sich eine Sinusfunktion, aus der sich die unbekannten Werte B und δ ableiten lassen .
Aus den Werten für B und δ läßt sich der Kippwinkel ß bestimmen. Für die Projektionen ßx, ßy des Kippwinkels ß in der X-Z-Ebene bzw. Y-Z-Ebene ergibt sich:
ßx = arctan (B-cos (δ) /D)
(3; ßx = arctan(B-sin(δ) /D)
In kartesischen Koordinaten ergibt sich als Ort des Krüm¬ mungsmittelpunktes des sphärischen Anteils
Cx = C • cos (Δ)
(4) Cx = C • sin(Δ)
Damit ist die Lage der Asphärenachse 20 vollständig bestimmt . Soll die Lage der Aspharenachse 20 nicht relativ zu der Drehachse 30, sondern z.B. relativ zu der Symmetrieachse 22 des Linsenrandes 18 bestimmt werden, so muß noch die Lage der Symmetrieachse 22 des Linsenrandes 18 relativ zu der Drehachse 30 bestimmt werden. Hierfür genügt es, den Linsenrand 18 mit Hilfe eines Meßtasters relativ zu dem Drehtisch 28 (bzw. dessen Drehachse 30) zu vermessen.
Gunstig ist es, wenn die Linse 10 wahrend des Meßvorgangs in einer Linsenfassung aufgenommen ist, die eine einfache Lagejustierung der Linse 10 in der Linsenfassung ermöglicht. Die Linse 10 wird dann in ihrer Linsenfassung, bei der es sich z.B. um Ringfassung 12 wie in der Figur 1 gezeigt handeln kann, auf dem Drehtisch 28 befestigt. Nach Durchfuhrung der Lagebestimmung der Aspharenachse 20 wird die Linse 10 dann so lange in der Linsenfassung justiert, bis man eine Übereinstimmung der Lage der Aspharenachse 20 mit ihrer Solllage vermutet. Diese Übereinstimmung kann dann durch eine weitere Messung verifiziert werden, die wie vorstehend erläutert durchgeführt wird. Werden weiterhin nicht tolerierbare Abweichungen der Aspharenachse 29 von der Solllage festgestellt, so müssen die Justierung der Linse 10 in der Linsenfassung und die Verifikationsmessung (ggf. sogar mehrfach) wiederholt werden .
Das vorstehend beschriebene Verfahren und auch die dafür verwendete Meßvorrichtung 24 lassen sich in vielfaltiger Weise abwandeln: Verschwenkt man nach Durchfuhrung der vorstehend beschriebenen Messung den zweiten Stander 34b relativ zu der Basis 26 um die horizontale Drehachse, wie dies in der Figur 2 durch den Doppelpfeil 35 angedeutet ist, so wird der Winkel α zwischen der optischen Achse des zweiten Autokollimators 36b und der Drehachse 30 verändert. Fuhrt man bei diesem anderen Winkel α eine weitere Messung in der vorstehend beschriebenen Weise durch, so laßt sich ein zweiter Meßwert für die Lage der Aspharenachse gewinnen. Dies fuhrt zu einer Verringerung meßstatistischer Fehlergrenzen, die um so kleiner werden, je mehr Meßvorgange bei verschiedenen Winkeln α durchgeführt werden. Insbesondere bei sehr schwach gekrümmten asphari- schen Linsen kann die Wiederholung der Messung bei ver- schiedenen Winkeln α notwendig sein, um eine ausreichend hohe Meßgenauigkeit erzielen zu können.
Erhöht man den Aufwand für eine exakte Ausrichtung der optischen Achse 62a des ersten Autokollimators 36a zur Drehachse 30, so genügt bei gleicher Meßgenauigkeit die Messung bei einem einzigen Drehwinkel A, um gemäß der Gleichung (2) die Lage des Krummungsmittelpunktes des sphärischen Anteils zu ermitteln.
Bei einer anderen Abwandlung wird auf den ersten Stander 34a mit dem ersten Autokollimator 36a verzichtet. Die Rolle des ersten Autokollimators 36a übernimmt dann der zweite Autokollimator 36b, nachdem dieser in die vertikale Position verschwenkt wurde. Diese kostengünstigere Va- riante erfordert allerdings die doppelte Meßzeit, da die beiden Messungen nicht gleichzeitig, sondern hintereinander durchgeführt werden müssen. Ferner wird zusatzliche Zeit für das Verschwenken und Nachjustieren des zweiten Standers 34b benotigt.
Bei Linsen mit zwei aspharischen Linsenflachen können diese gleichzeitig vermessen werden, wenn zwei weitere Autokollimatoren unterhalb der zu vermessenden Linse angeordnet werden. Die beiden weiteren Autokollimatoren werden dabei in der gleichen Weise wie die Autokollimatoren 36a, 36b, jedoch an der Ebene des Drehtischs gespiegelt angeordnet. Dies erfordert selbstverständlich eine andere Auslegung der Basis 26 sowie des Drehtischs 28.
Die Figur 8 zeigt in einer an die Figuren 5 und 7 ange- lehnten Darstellung ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel für eine insgesamt mit 124 bezeichnete Meßvorrichtung. Weitere, in der Figur 8 nicht gezeigte Teile der Meßvorrichtung 124 wie z. B. eine Basis 26, ein Drehtisch 28, Be- festigungsklemmen 33 und Stander 34a, 34b sind der Uber- sichtlichkeit halber in der Figur 8 nicht gezeigt, entsprechen in ihrer grundsätzlichen Anordnung jedoch dem in der Figur 2 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel. Teile der Meßvorrichtung 124, die Teilen der oben beschriebenen Meßvorrichtung 24 entsprechen, sind mit um 100 erhöhten Be- zugsziffern bezeichnet und werden im Folgenden nicht nochmals naher erläutert. Die Meßvorrichtung 124 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Meßvorrichtung 24 im wesentlichen dadurch, daß der zweite Autokollimator 36b durch einen Abstandssensor 136b ersetzt ist. Auch der Abstandssensor 136b ist, z. B. mit Hilfe eines nicht gezeigten verschwenkbaren Ständers, um eine horizontale Achse verschwenkbar, so daß der Winkel zwischen einer Meßrichtung 186 und der Drehachse 30 verändert werden kann.
Als Abstandssensor 136b kommen im Prinzip alle hoch ge- nauen berührungsfreien oder aber auch taktilen Abstandssensoren in Betracht, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Die Verwendung taktiler Berührungssensoren kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn die zu vermessende Linse mit einer emulsionsartigen Schutz- schicht überzogen ist, deren Dicke variiert und deswegen durchdrungen werden muß, um Meßfehler zu vermeiden. Bei Linsen, die bereits zur Verringerung von Reflexen in geeigneter Weise beschichtet sind, empfiehlt sich im Allgemeinen wegen der hochempfindlichen Beschichtungen eine berührungslose Abstandsmessung. Besonders geeignet hierfür sind beispielsweise optische Weißlicht-Meßsysteme, bei denen die chromatische Aberration eines Objektivs ausgenutzt wird. Beschrieben sind derartige Meßsysteme beispielsweise in einem Aufsatz von C. Dietz und M. Jurca mit dem Titel "Eine Alternative zum Laser", Sensormagazin Nr. 4, 3. November 1997, Seiten 15-18. Die Vermessung der Taumelbewegung der Linse 10 während ihrer Drehung um die Drehachse 30 erfolgt im Prinzip in der gleichen Weise, wie dies weiter oben für die Meßvorrichtung 24 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel be- schrieben wurde. Zunächst wird der Abstandssensor 136b so ausgerichtet, daß seine Meßrichtung 186 senkrecht auf einem Flächenelement der Linse 10 steht und auf einen bestimmten Punkt 174 in der Linse 10 gerichtet ist, dessen Abstand zu dem Krύmmungsmittelpunkt 64 des sphärischen Anteils aus den Designdaten der Linse 10 bekannt ist. Bei der oben beschriebenen Meßvorrichtung 24 entsprach dieser Punkt 174 dem von dem zweiten Autokollimator 36b erfaßten lokalen Krümmungsmittelpunkt 74.
In der Figur 8 ist die Linse 10 in einer unverkippten Stellung (Kippwinkel ß = 0°) dargestellt. Unterstellt man nun eine Verkippung der Linse 10 um einen Winkel ß ≠ 0° , wobei hier der Einfachheit halber die Kippachse durch den Krümmungsmittelpunkt 64 des sphärischen Anteils der Linse 10 verläuft, so wandert der Punkt 174 entlang einer Bewe- gungsrichtung 188 an eine Position 174'. Gleichzeitig verändert sich der Abstand L zwischen dem Abstandssensor 136b und der Oberfläche der Linse 10. Die Amplituden der Bewegung des Punkts 174 einerseits und der Oberfläche 10 entlang der Meßrichtung 186 andererseits sind unter- schiedlich, da die Meßrichtung 186 und die Bewegungsrichtung 188 nicht zueinander parallel sind. Aus der Figur 8 ergibt sich, daß die Auslenkung ΔL der Oberfläche der Linse 10 entlang der Meßrichtung 186 durch die Gleichung (5) gegeben ist:
ΔL = B-cos(γ) (5)
Der Winkel Y ist dabei der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung 188 und der Meßrichtung 186.
Ähnlich wie der zweite Autokollimator 36b in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erfaßt auch der Abstandssensor 136b sowohl die Abstandsänderungen, die durch die Dezentrierung der Linse hervorgerufen sind, als auch solche Abstandsänderungen, die auf die Verkippung der Sym- metrieachse 20 zurückgehen. Das von dem Abstandssensor 136b erzeugte Meßsignal Si enthält deswegen wieder zwei Beiträge, für die sich nach analytischer Rechnung ergibt:
S1 = C-cos (α)- cos (Ai+ Δ) +
(6) D- tan (ß) • cos (Y) -COS (Ai+ δ)
Dabei ist
B = D- tan(ß) (7)
Die Großen C, D, Δ, α, A1 und δ sind dabei genauso defi- niert, wie dies weiter oben zu dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde. Das Umstellen der Gleichung (6) ähnlich wie oben bei der Gleichung (2) ergibt die Gleichung (8):
B-cos (Y) -cos (Ai+δ) = Si - C • cos (α) • cos (A1H-A) ) (8)
Die rechts in der Gleichung (8) stehenden Größen ergeben sich aus der Messung. Eine gemäß Gleichung (9) vorgegebe- ne Fitkurve
Fampl = B • COS (Y) (9)
liefert den Azimutwinkel δ zwischen der Asphärenachse 20 und der Drehachse 30. Gleichsetzen der Amplitude Fampl mit B-cos(γ) liefert die Gleichung (10):
ß = arctan(Fampl) / (D-cos (Y) ) (10)
Die Projektionen des Kippwinkels in die x-z und y-z- Ebenen ergeben sich wieder gemäß Gleichung (3) .
Die oben zu der Meßvorrichtung 24 erläuterten Varianten sind entsprechend auch auf die Meßvorrichtung 124 übertragbar. In diesem Fall ist lediglich der zweite Autokollimator 36b durch den Abstandssensor 136b zu ersetzen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Lage einer Symmetrieachse (20) einer aspharischen Linsenflache (16) relativ zu einer Bezugsachse (30, 22), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Messen der Lage des Krummungsmittelpunktes
(21) des sphärischen Anteils der Linsenflache (16);
b) Messen einer Taumelbewegung, welche die Linsenflache (16) wahrend einer Drehung um eine Drehachse (30) beschreibt;
c) Ermitteln der Lage der Symmetrieachse (20) der aspharischen Linsenflache (16) relativ zu der Drehachse (30) aus den in den Schritten a) und b) bestimmten Meßwerten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Taumelbewegung in Schritt b) die Neigung eines radialen Profils der Linsenflache (16) in verschiedenen Drehstellungen der Linse (16) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Taumelbewegung in Schritt b) folgende Schritte umfaßt:
bl) Bestimmen der Neigung des radialen Profils der Linsenflache (16) in einem Bereich der
Linsenflache (16), der innerhalb eines Meßfensters liegt;
b2) Verdrehen der Linsenflache (16) um die Drehachse (30), so daß ein anderer Bereich der Linsenflache (16) in das Meßfenster gelangt;
b3) Bestimmen der Neigung des radialen Profils der Linsenflache (16) in dem anderen Bereich der Linsenflache;
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Taumelbewegung in Schritt b) der Abstand eines radialen Profils der Linsenflache (16) zu einem Bezugsort in verschiedenen Drehstellungen der Linse (16) gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand beruhrungslos gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsachse die Drehachse (30) ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Bezugsachse (22) relativ zu der Drehachse (30) bekannt ist, und daß die Lage der Symmetrieachse (20) relativ zu der Be- zugsachse (22) aus der Lage der Symmetrieachse (22) relativ zu der Drehachse (30) einerseits und der Lage der Bezugsachse (22) relativ zu der Drehachse (30) andererseits bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Drehung der
Linse (16) in Schritt b) die Linsenfläche (16) um insgesamt 360° um die Drehachse (30) gedreht wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Messung der Taumelbewegung in Schritt b) der Schritt a) zumindest einmal wiederholt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Lage des Krümmungsmittelpunktes (21) in Schritt a) ein erster Autokollimator (36a) verwendet wird, dessen bildseitiger Brennpunkt (64) in den Krümmungsmittelpunkt (21) des sphärischen Anteils der Linsenfläche (16) gebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da- durch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Nei- gung ein zweiter Autokollimator (36b) verwendet wird, dessen bildseitiger Brennpunkt (64) in den Krümmungsmittelpunkt (21) des im Meßfenster liegenden Bereichs gebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 und nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Lage des Krümmungsmittelpunktes (21) in Schritt a) und die Bestimmung der Neigung in Schritt b) mit einem einzigen Autokollimator (36a) durchgeführt wird, der zwischen den Schritten a) und b) um eine horizontale Achse (37) verschwenkt wird .
13. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte bl) bis b3) wiederholt werden für weitere Bereiche, die auf einer Linie parallel zu den zunächst vermessenen Bereichen liegen.
14. Verfahren nach Anspruch 11 und nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Wiederholung der Schritte bl) bis b3) für die weiteren Bereiche der zweite Autokollimator (36b) um eine horizontale Achse (37) verschwenkt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12 und nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Wiederholung der Schritte bl) bis b3) für die weiteren Bereiche der einzige Autokollimator (36b) um die horizontale Achse (37) verschwenkt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (10) während der Schritte a) bis c) in einer Linsenfassung (12) justierbar aufgenommen ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellen einer Abweichung der Lage der Symmetrieachse (20) der Linse (10) von einer SoIl- läge die Linse (10) in der Linsenfassung (12) justiert und die Schritte a) bis c) wiederholt werden.
18. Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer Symmetrieachse einer asphärischen Linsenfläche (16) relativ zu einer Bezugsachse (22, 30), gekennzeichnet durch:
a) einen um eine Drehachse (30) drehbaren Drehtisch (28), auf dem eine die asphärische Linsenfläche (16) tragende Linse (10) anordenbar ist,
b) eine ersten Meßeinrichtung zum Messen der Lage des Krümmungsmittelpunktes (21) des sphärischen Anteils der Linsenfläche (16) , c) einer nicht notwendigerweise von der ersten Meßeinrichtung verschiedenen zweiten Meßeinrichtung zum Messen einer Taumelbewegung, welche die Linsenflache (16) während einer Drehung um eine Drehachse (30) beschreibt, und
d) eine Auswerteeinrichtung (46) , die aus den von der ersten Meßeinrichtung (36a; 136a) gelieferten Meßsignalen und den von der zweiten Meßeinrichtung (36b; 136b) bei verschiedenen
Drehwinkeln des Drehtischs (28) gelieferten Meßsignalen die Lage der Symmetrieachse (20) der aspharischen Linsenfläche (16) relativ zu der Drehachse (30) ermittelt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßeinrichtung (36a; 136a) einen ersten Autokollimator aufweist, dessen optische Achse (62a) koaxial zur Drehachse (30) ausgerichtet xst und dessen bildseitiger Brennpunkt (64) in un- terschiedlichen Längspositionen entlang seiner optischen Achse (62a) positionierbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung einen zweiten Autokollimator (36b) aufweist, dessen opti- sehe Achse (62b) einen von Null verschiedenen Winkel zu der Drehachse (30) einschließt und dessen bildseitiger Brennpunkt (74) in unterschiedlichen Längspositionen entlang seiner optischen Achse (62b) positionierbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich- net, daß der Winkel zwischen der optischen Achse
(62b) des zweiten Autokollimators (36b) und der Drehachse (30) veränderbar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Autokollimator (36b) um eine horizontale Achse (37) verschenkbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Autokollimator (36a, 36b; 136a) ein leuchtendes Urbild erzeugt, das über eine Optik (58, 60) in eine Brenn- ebene abbildbar ist, wobei in die Optik von einem
Meßobjekt (10, 50) zurückreflektiertes Licht zumindest teilweise auf einen lichtempfindlichen ortsauflosenden Sensor (66a, 66b) gerichtet wird.
24. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch ge- kennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung einen
Abstandssensor (136b) aufweist, mit dem der Abstand zwischen einem Bezugsort und einem radialen Profil der Linsenflache (16) entlang einer Meßrichtung (186) meßbar ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, daß der Winkel zwischen der Meßrichtung (186) und der Drehachse (30) veränderbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich- net, daß der Abstandssensor (136b) um eine horizontale Achse (37) verschenkbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, gekennzeichnet durch:
a) eine dritte Meßeinrichtung zum Messen der La- ge des Krümmungsmittelpunktes des sphärischen
Anteils einer der Linsenfläche abgewandten weiteren Linsenfläche, wobei die dritte Meßeinrichtung auf einer der ersten Meßeinrichtung abgewandten Seite des Drehtischs ange- ordnet ist;
b) eine vierte Meßeinrichtung zum Messen einer Taumelbewegung, welche die weitere Linsenfläche während einer Drehung um die Drehachse beschreibt, wobei die vierte Meßeinrichtung auf einer der ersten Meßeinrichtung abgewandten Seite des Drehtischs angeordnet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (28) eine Halterung zur Befestigung einer Linsenfassung aufweist .
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