DE102008028121A1 - Lens's centering error determining method, involves measuring displacement of energy center of gravity of image of blind on sensor during rotation of lens, and determining error of lens from value of displacement of centre of gravity - Google Patents

Lens's centering error determining method, involves measuring displacement of energy center of gravity of image of blind on sensor during rotation of lens, and determining error of lens from value of displacement of centre of gravity Download PDF

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Abstract

The method involves supporting a lens (100) on a lens retainer, and rotating the lens through a drive roller (216). A light source (220) is focused on a blind (224), and another blind (226) is arranged behind the formed blind in a light direction. An image-giving sensor (232) e.g. charge-coupled device camera, is arranged behind a third blind (230) in the direction. A displacement of an energy center of gravity of an image of the latter blind on the sensor is measured during the rotation of the lens, and a centering error of the lens is determined from the value of the displacement. An independent claim is also included for a device for determining a centering error of a lens through optical scanning of a lens surface.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Zentrierfehlers einer Linse mittels einer Einrichtung zur optischen Antastung der Linsenoberfläche.The The invention relates to a method for determining the centering error a lens by means of a device for optical probing the Lens surface.

Eine Linse 100 (siehe 1A) hat einen Zentrierfehler (auch genannt: Dezentrierung der Linse), wenn geometrische Achse 102 und optische Achse 104 gegeneinander verkippt sind. Die geometrische Achse 102 einer Linse 100 ist definiert durch die Symmetrieachse des Linsenrandes 106. Die optische Achse 102 ergibt sich z. B. bei Linsen 100, deren beide Linsenoberflächen 108, 110 sphärische Flächen sind, aus einer Geraden durch die beiden Krümmungsmittelpunkte der sphärischen Linsenoberflächen.A lens 100 (please refer 1A ) has a centering error (also called decentering the lens) when geometric axis 102 and optical axis 104 tilted against each other. The geometric axis 102 a lens 100 is defined by the symmetry axis of the lens edge 106 , The optical axis 102 arises z. B. in lenses 100 , whose two lens surfaces 108 . 110 Spherical surfaces are, from a straight line through the two centers of curvature of the spherical lens surfaces.

Der Zentrierfehler einer einzelnen Linsenoberfläche K (siehe 1B) in Bezug auf den Sollzustand K' ist durch die Krümmungsmittelpunktablage Δb bzw. durch die Verkippung Δϑ = Δb/r (r = Flächenradius) der Scheitelnormalen gegenüber der geometrischen Achse B definiert. Als Scheitelnormale wird eine Normale auf der Oberfläche im Schnittpunkt mit der geometrischen Achse B bezeichnet.The centering error of a single lens surface K (see 1B ) with respect to the desired state K 'is defined by the center of curvature Δb or by the tilt Δθ = Δb / r (r = surface radius) of the vertex normal with respect to the geometric axis B. The crest normal is a normal on the surface at the intersection with the geometric axis B.

Zentrierfehler entstehen bei der Randbearbeitung einer Linse. Er ist ein Fertigungsfehler.centering arise during edge processing of a lens. He is a manufacturing defect.

Stand der TechnikState of the art

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art ( DE 3407074 C2 ”Vorrichtung zur Messung des Abstandes und der Verkippung”) wird eine optoelektronische Antastvorrichtung beschrieben, bei der ein Lichtstrahl unter einem Winkel ungleich 90 Grad auf eine anzutastende Oberfläche auftrifft. Dabei wird durch ein optisches System eine punktförmige Lichtquelle auf die Solllage der Oberfläche fokussiert und in ein weiteres optisches System reflektiert. Das weitere optische System fokussiert den reflektierten Lichtstrahl in eine Raumfilterebene. Über eine Auswerteschaltung wird die seitliche Auslenkung des Lichtpunktes erfasst. Dies ermöglicht es, einer Verkippung bzw. Lageverschiebung der anzutastenden Oberfläche zu ermitteln. Die Auswerteschaltung weist dazu einen einachsigen positionsempfindlichen Photodetektor auf.In a known device of the aforementioned type ( DE 3407074 C2 "Device for measuring the distance and the tilting") an optoelectronic scanning device is described in which a light beam at an angle not equal to 90 degrees impinges on a surface to be touched. In this case, a point-shaped light source is focused on the desired position of the surface by an optical system and reflected in a further optical system. The further optical system focuses the reflected light beam into a spatial filter plane. An evaluation circuit detects the lateral deflection of the light spot. This makes it possible to determine a tilt or positional shift of the surface to be touched. The evaluation circuit has a uniaxial position-sensitive photodetector for this purpose.

Auch bei einer anderen bekannte Vorrichtung ( US 4,936,676 ”Surface Position Sensor”) wird eine derartige Vorrichtung offenbart, jedoch mit Besonderheiten zur unterschiedlichen Behandlung von hochspiegelnden bzw. diffusen Oberflächen. Die beschriebene Auswerteschaltung weist dazu ebenfalls nur einen einachsigen positionsempfindlichen Photodetektor (PSD) auf.Also in another known device ( US 4,936,676 "Surface Position Sensor"), such a device is disclosed, but with features for the different treatment of highly reflective or diffuse surfaces. The evaluation circuit described also has for this purpose only a single-axis position sensitive photodetector (PSD).

Aufgabetask

Aufgabe der Erfindung ist es, die Bestimmung des Zentrierfehlers von Einzellinsen sowie auch von Kittgliedern durch op tische Antastung der Linsenoberfläche zeitsparender realisieren zu können.task The invention is the determination of the centering error of individual lenses as well as of cemented components by op tical probing of the lens surface to realize time-saving.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindung umfasst auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.These Task is by the inventions with the characteristics of the independent Claims solved. Advantageous developments The inventions are characterized in the subclaims. The wording of all claims hereby by reference to the content of this description. The invention also includes all meaningful and especially all mentioned Combinations of independent and / or dependent Claims.

Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher beschrieben. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schildernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen.in the Below individual process steps are described in more detail. The steps do not necessarily have to be in the specified Order to be performed, and the procedure to be described may also have other, unspecified steps.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen des Zentrierfehlers einer Linse mittels einer Einrichtung zur optischen Antastung der Linsenoberfläche wird zunächst die zu prüfende Linse auf einer Linsenaufnahme gelagert.at the inventive method for determining the centering error of a lens by means of an optical device Touching the lens surface is the first to be tested lens stored on a lens mount.

In einem weiteren Schritt wird die Linse durch einen Antrieb gedreht.In In a further step, the lens is rotated by a drive.

Eine Lichtquelle wird auf eine kreisförmige erste Blende fokussiert.A Light source is focused on a circular first aperture.

In Lichtrichtung hinter der ersten Blende ist eine zweite Blende angeordnet. Diese zweite Blende weist eine größere Blendenöffnung auf als die erste Blende.In Light direction behind the first aperture, a second aperture is arranged. This second aperture has a larger aperture on as the first aperture.

In einem nächsten Schritt wird das Licht unter einem Winkel mit einem ersten optischen System auf die Oberfläche der zu prüfenden Linse fokussiert.In In a next step, the light is at an angle with a first optical system on the surface of the focused lens to be tested.

Von der Oberfläche der zu prüfenden Linse wird das Licht in ein zweites optisches System reflektiert.From the surface of the lens to be tested becomes the Reflected light into a second optical system.

Der Fokus des Lichtes auf der Linsenoberfläche wird in dem zweiten optischen System auf eine kreisförmige dritte Blende abgebildet.Of the Focus of the light on the lens surface is in the second optical system on a circular third aperture displayed.

In Lichtrichtung hinter der dritten Blende wird ein bildgebender Sensor derart angeordnet, dass sich der Sensor in der Ebene eines reellen Bilds der zweiten Blende befindet.In the light direction behind the third diaphragm, an imaging sensor is arranged such that the sensor is in the plane of a real image of the second aperture.

Als nächster Schritt wird eine Verlagerung eines Energieschwerpunktes des Bilds der zweiten Blende auf dem bildgebenden Sensor während der Rotation der Linse gemessen. Denn liegt eine Verkippung der Oberfläche der zu prüfenden Linse gegenüber der Rotationsachse der Linse vor (siehe unten), so führt diese zu einer periodischen Flächenwinkel-Änderung und Verschiebung der Oberfläche in Richtung der Hauptachse Z der Einrichtung (siehe unten). Dies kann durch die daraus resultierende Verlagerung des Energieschwerpunktes des Bildes der zweiten Blende auf dem bildgebenden Sensor erkannt werden.When The next step is a shift of energy focus the image of the second aperture on the imaging sensor during measured the rotation of the lens. Because is a tilt of the Surface of the lens to be tested the axis of rotation of the lens before (see below), so leads this to a periodic change in the surface angle and displacement of the surface in the direction of the major axis Z of the facility (see below). This can be due to the resulting Displacement of the energy focus of the image of the second aperture be recognized on the imaging sensor.

Abschließend wird aus der Größe der Verlagerung des Energieschwerpunktes der Zentrierfehler der zu prüfenden Linse bestimmt. Bei der Rotation der Linse ist die Größe der Energieschwerpunktsverlagerung ein Maß für die Verkippung der Linse bezogen auf ihre Rotationsachse.Finally becomes from the size of the shift of the energy focus the centering error of the lens to be tested determined. at The rotation of the lens is the magnitude of the energy center shift a measure of the tilt of the lens relative to its axis of rotation.

Besonders vorteilhaft ist dabei die Kombination des Reflexbildgerätes mit dem bildgebenden Sensor. Diese Kombination von Reflexbildgerät mit einem bildgebenden Sensor ermöglicht es, dass bei der erfindungsgemäßen Methode auch Verfahren der Bildverarbeitung angewendet werden können. Daher ist der hinter der dritten Blende angeordnete bildgebende Sensor vorzugsweise eine CCD-Flächenkamera.Especially advantageous is the combination of the reflective imaging device with the imaging sensor. This combination of reflex imaging device with an imaging sensor that allows for the method according to the invention also methods of image processing can be applied. Therefore, the third behind Aperture arranged imaging sensor preferably a CCD area camera.

Die Justage-Einstellungen, insbesondere in Richtung der Hauptachse Z (siehe unten), wird durch den bildgebenden Sensor erleichtert.The Adjustment settings, in particular in the direction of the main axis Z (see below) is facilitated by the imaging sensor.

Vorteilhaft ist auch, dass von der zu prüfenden Linse die Linsendaten nicht bekannt sein müssen.Advantageous is also that of the lens to be inspected the lens data need not be known.

Von besonderem Vorteil ist, dass der Verfahrensablauf zur Ermittlung des Zentrierfehlers relativ schnell ist. Die Erfindung ermöglicht es, dass aufgrund der bauartbedingten Rüstzeiten beispielsweise drei Linsen in weniger als fünf Minuten gemessen werden können. Das Messen von drei Linsen gleicher Bauart lässt sich schon in weniger als einer Minute realisieren. Bei bisher bekannten Vorrichtungen hingegen erforderte die Zentrierfehlermessung von drei Linsen unterschiedlicher Bauart wegen langer Rüstzeiten ca. 30 Minuten für die Ausführung.From It is particularly advantageous that the procedure for determining the centering error is relatively fast. The invention allows it, that due to the design-related set-up, for example, three Lenses can be measured in less than five minutes. The measurement of three lenses of the same design can already be realize in less than a minute. In previously known devices, however required the centering error measurement of three different lenses Due to long set-up times approx. 30 minutes for execution.

Für die Erfindung gibt es weitere Anwendungsgebiete, wie z. B. das Messen von Oberflächenhöhen.For the invention, there are other applications, such. B. measuring of surface heights.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist die zweite Blende die Form eines Spalts auf. Auch kann die zweite Blende in einer anderen vorteilhaften Ausführung die Form eines Kreuzes haben.In an advantageous embodiment of the invention, the second aperture on the form of a gap. Also, the second aperture in another advantageous embodiment, the shape of a Have cross.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zum Bestimmen des Zentrierfehlers einer Linse durch optische Antastung der Linsenoberfläche mit:

  • a) einer Linsenaufnahme, auf der die Linse gelagert wird;
  • b) einem Antrieb, der die Linse dreht;
  • c) einer Lichtquelle und Mitteln, die Lichtquelle auf eine kreisförmige erste Blende der Vorrichtung zu fokussieren;
  • d) einer zweiten Blende, die in Lichtrichtung hinter der ersten Blende angeordnet ist, d1) wobei die zweite Blende eine größere Blendenöffnung als die erste Blende aufweist;
  • e) einem ersten optischen System, welches das Licht unter einem Winkel auf die Oberfläche der zu prüfenden Linse fokussiert;
  • f) einem zweiten optischen System, in welches das Licht von der Oberfläche der zu prüfenden Linse reflektiert wird;
  • g) einer dritten Blende 230, auf welche der Fokus des Lichtes auf der Linsenoberfläche 206 durch das zweite optische System (228) abgebildet wird;
  • h) einem bildgebenden Sensor, der in Lichtrichtung hinter der dritten Blende angeordnet ist; h1) wobei der bildgebende Sensor in der Ebene eines reellen Bilds der zweiten Blende angeordnet ist;
  • i) Mitteln, eine Verlagerung eines Energieschwerpunktes des Bilds der zweiten Blende auf dem bildgebenden Sensor während der Rotation der Linse zu messen; und
  • j) Mitteln, aus der Größe der Verlagerung des Energieschwerpunktes den Zentrierfehler der zu prüfenden Linse bestimmt.
The object is also achieved by a device for determining the centering error of a lens by optical scanning of the lens surface with:
  • a) a lens mount on which the lens is stored;
  • b) a drive which rotates the lens;
  • c) a light source and means to focus the light source on a circular first aperture of the device;
  • d) a second diaphragm, which is arranged in the light direction behind the first diaphragm, d1) wherein the second diaphragm has a larger aperture than the first diaphragm;
  • e) a first optical system which focuses the light at an angle on the surface of the lens to be tested;
  • f) a second optical system in which the light is reflected from the surface of the lens to be tested;
  • g) a third aperture 230 on which the focus of the light on the lens surface 206 through the second optical system ( 228 ) is mapped;
  • h) an imaging sensor disposed in the light direction behind the third aperture; h1) wherein the imaging sensor is arranged in the plane of a real image of the second diaphragm;
  • i) means for measuring a shift of an energy center of gravity of the image of the second aperture on the imaging sensor during rotation of the lens; and
  • j) means, determined from the size of the displacement of the energy center the centering error of the lens to be tested.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.Further Details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments in connection with the dependent claims. Here, the respective features alone or in combination with each other be realized. The possibilities to solve the task are not limited to the embodiments.

Die Ausführungsbeispiele sind in verschiedenen Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:The Embodiments are schematic in various figures shown. Identical reference numbers in the individual figures designate the same or functionally identical or with regard to their functions corresponding elements. In detail shows:

1A eine schematische Darstellung einer Linse mit Zentrierfehler; 1A a schematic representation of a lens with centering error;

1B eine schematische Darstellung zur Definition des Zentrierfehlers einer Linse; 1B a schematic representation of Definition of the centering error of a lens;

2 den optischen Aufbau (schematisch) für die Zentrierfehlermessung einer Linse; 2 the optical design (schematic) for the Zentrierfehlermessung a lens;

3 das Prinzip der Linsenaufnahme bei der Messung an Linsen mit nur einem Zentrierfehler (Flächenkippfehler); 3 the principle of lens recording when measuring lenses with only one centering error (surface tilt error);

4 das Prinzip der Linsenaufnahme bei der Messung an Linsen mit zwei Zentrierfehlern (Flächenkippfehler). 4 The principle of lens recording when measuring lenses with two Zentrierfehlern (surface tilt error).

Der optische Aufbau für die Zentrierfehlermessung an einer Linse 100 mit zwei Zentrierfehlern (Flächenkippfehlern) ist in 2 schematisch dargestellt. Die Messvorrichtung 200 umfasst zwei getrennte optische Systeme (Messköpfe) 202 und 204 zur jeweiligen Messung des Zentrierfehlers der Prüflingsoberflächen 206 bzw. 208. Die Mess-Anordnung 200 weist eine Hauptachse ”Z” auf.The optical setup for the centering error measurement on a lens 100 with two centering errors (surface tilt errors) is in 2 shown schematically. The measuring device 200 includes two separate optical systems (measuring heads) 202 and 204 for the respective measurement of the centering error of the specimen surfaces 206 respectively. 208 , The measuring arrangement 200 has a major axis "Z".

Die zu prüfende Linse 100 wird auf einer Linsenaufnahme 210 (Auflagering) gelagert. Die Mantelfläche (Rand) 214 der Linse 100 (siehe 3) wird von rechts durch eine federnd gelagerte Antriebsrolle 216 an eine links angeordnete V-förmigen Anlage 218 gedrückt, die ebenfalls zur Linsenaufnahme 210 gehört. Die V-Teile werden an einer Schwalbenschwanzschiene mit einer Schraube geklemmt und werden auch in der Höhe eingestellt. Der Träger der V-förmigen Anlage 218 kann zur Einstellung auf einen bestimmten Linsendurchmesser verstellt werden. V-Anlage 218 und Antriebsrolle 216 sind möglichst auf den unteren Teil des zylindrischen Linsenrandes 214 einzustellen, die V-Anlage 218 etwas höher als die Antriebsrolle 216, wodurch ein Abheben der Linse vom Auflagering 210 vermieden wird.The lens to be tested 100 is on a lens holder 210 (Support ring) stored. The lateral surface (edge) 214 the lens 100 (please refer 3 ) is from the right by a spring-mounted drive roller 216 to a left V-shaped plant 218 pressed, which also to the lens holder 210 belongs. The V-parts are clamped to a dovetail rail with a screw and are also adjusted in height. The carrier of the V-shaped plant 218 can be adjusted for adjustment to a specific lens diameter. V system 218 and drive roller 216 are possible on the lower part of the cylindrical lens edge 214 to adjust the V-system 218 slightly higher than the drive roller 216 , whereby a lifting of the lens from the support ring 210 is avoided.

Die Antriebsrolle 216, die durch einen Motor angetrieben wird, versetzt die Linse 100, die sich auf der Aufnahmering 210 befindet, in eine Rotationsbewegung.The drive roller 216 , which is driven by a motor, offset the lens 100 that are on the recording ring 210 is in a rotational movement.

Die Rotationsachse, um die sich die Linse 100 durch die Einwirkung der Antriebsrolle 216 dreht, fällt mit der geometrischen Achse der Linse zusammen. Sie ist nicht zwingend identisch mit Richtung der Hauptachse Z der Mess-Vorrichtung 200.The axis of rotation around which the lens 100 by the action of the drive roller 216 turns coincides with the geometric axis of the lens. It is not necessarily identical to the direction of the main axis Z of the measuring device 200 ,

Sie kann mit der Hauptachse Z sowohl zusammenfallen als auch gegenüber der Hauptachse Z verkippt sein.she can coincide with the major axis Z as well as opposite the major axis Z tilted.

Zur Bestimmung des Zentrierfehlers der Linsenoberfläche 206 wird eine Lichtquelle 220 in einem ersten optischen System 222 (Projektor) der Messvorrichtung 200 auf eine kreisförmige erste Blende 224 fokussiert. In Lichtrichtung hinter der ersten Blende 224 ist eine zweite Blende 226 mit einer größeren Blendenöffnung als die erste Blende 224 angeordnet. Das Licht vom Projektor 222 wird unter einem Winkel auf die Oberfläche 206 der zu prüfenden Linse 100 (Prüfling) fokussiert. Das Licht wird von der Oberfläche 206 der zu prüfenden Linse 100 in ein zweites optisches System 228 (Empfänger) reflektiert. In dem zweiten optischen System 228 wird ein erster Fokus des Lichtes von der Linsenoberfläche 206 auf eine kreisförmige dritte Blende 230 abgebildet. In Lichtrichtung hinter der dritten Blende 230 wird in einem reellen Bild der zweiten Blende 226 ein photoelektronischer bildgebender Sensor 232 (vorzugsweise eine CCD-Matrixkamera) derart angeordnet, dass der Sensor mittels einer im Bild der zweiten Blende 226 befindlichen Oberfläche 234 eine Verlagerung eines Energieschwerpunktes des Lichtes während der Drehung der Linse 100 erkennt, sofern die angetastete Linsenoberfläche einen Flächenkippfehler gegenüber der geometrischen Achse aufweist.For determining the centering error of the lens surface 206 becomes a light source 220 in a first optical system 222 (Projector) of the measuring device 200 on a circular first aperture 224 focused. In the light direction behind the first panel 224 is a second aperture 226 with a larger aperture than the first aperture 224 arranged. The light from the projector 222 is at an angle to the surface 206 the lens to be tested 100 (Examinee) focused. The light gets off the surface 206 the lens to be tested 100 in a second optical system 228 (Receiver) reflected. In the second optical system 228 becomes a first focus of the light from the lens surface 206 on a circular third aperture 230 displayed. In the light direction behind the third aperture 230 will be in a real picture of the second aperture 226 a photoelectronic imaging sensor 232 (Preferably, a CCD matrix camera) arranged such that the sensor by means of a in the image of the second aperture 226 located surface 234 a shift of an energy center of light during the rotation of the lens 100 detects if the probed lens surface has a surface tilt error with respect to the geometric axis.

Die Verlagerung des Energieschwerpunktes des Lichtes wird durch eine Verschiebung der verkippten Oberfläche 206 in Richtung der Hauptachse Z während der Drehung der Linse 100 erzeugt. Diese Verlagerung der Oberfläche 206 erfasst der bildgebende Sensor (CCD-Flächenkamera) und ermöglicht dadurch die Bestimmung der Verschiebung der Oberfläche 206 der Linse 100 in Richtung der Hauptachse Z. Dabei ist der Radius des Schlagkreises bzw. die Größe der Verlagerung des Energieschwerpunktes ein Maß für den Zentrierfehler 236 der zu prüfenden Linse 100.The shift of the energy focus of the light is caused by a shift of the tilted surface 206 in the direction of the major axis Z during the rotation of the lens 100 generated. This shift of the surface 206 detects the imaging sensor (CCD area camera), thereby enabling the determination of the displacement of the surface 206 the lens 100 in the direction of the main axis Z. The radius of the striking circle or the size of the displacement of the energy center is a measure of the centering error 236 the lens to be tested 100 ,

Für die Messung des Zentrierfehlers der Linsenoberfläche 208 der Linse 100 wird eine identische, jedoch getrennte Messung des Zentrierfehlers mit dem zweiten optischen System (Messkopf) 204 ausgeführt.For measuring the centering error of the lens surface 208 the lens 100 is an identical but separate measurement of the centering error with the second optical system (measuring head) 204 executed.

Bei der in 3 gezeigten Linsenaufnahme (Aufnahmering) 210 ist die Linse 100 möglichst an der Fläche 208 aufzunehmen. Die sphärische oder plane Linsenoberfläche 208 (jedoch in diesem Falle nicht zu prüfende Oberfläche) der Linse 100 liegt auf dem auswechselbaren Auflagering 210 auf. Die Auflagekanten der verwendeten Auflageringe 210 sind hierzu formgenau aus Kunststoff gearbeitet. Die Auflageringe 210 müssen zu den Prüflingen passend gewählt werden.At the in 3 shown lens holder (receiving ring) 210 is the lens 100 preferably on the surface 208 take. The spherical or plane lens surface 208 (but in this case not to be tested surface) of the lens 100 lies on the replaceable support ring 210 on. The bearing edges of the bearing rings used 210 For this purpose, they are precisely made of plastic. The support rings 210 must be chosen appropriately for the test specimens.

Die Linse 100 soll möglichst nahe dem Rand auf dem Ring 210 aufliegen. Kleine Linsen (Ø < 40 mm) sollen zur sicheren Auflage angesaugt werden. Der regelbare Druck (Unterdruck) ist dabei so einzustellen, dass sich die Linse 100 durch die Antriebsrolle 216 noch gleichmäßig drehen lässt. Bei größeren schwereren Linsen ist ein Ansaugen nicht erforderlich.The Lens 100 should be as close to the edge on the ring 210 rest. Small lenses (Ø <40 mm) should be sucked in for secure support. The adjustable pressure (negative pressure) is to be adjusted so that the lens 100 through the drive roller 216 still rotate evenly. For larger heavier lenses, suction is not required.

Die Mantelfläche (Linsenrand) 214 der Linse 100 liegt an der links angeordneten V-förmigen Zweipunktanlage 218 (nicht dargestellt) an.The lateral surface (lens edge) 214 the lens 100 is located on the left V-shaped two-point system 218 (not shown).

Das Aufnehmen von Linsen mit zwei zu messenden Flächenkippfehlern wird in 4 gezeigt. Hierbei wird die Linse 100 mit der Planfläche 400 auf den Auflagering 210 gelegt. Die Mantelfläche (Linsenrand) 214 der Linse 100 liegt wie in 3 an der links angeordneten V-förmigen Zweipunktanlage 218 (nicht dargestellt) an.The recording of lenses with two surface tilt errors to be measured is in 4 shown. This is the lens 100 with the plane surface 400 on the support ring 210 placed. The lateral surface (lens edge) 214 the lens 100 is like in 3 on the left arranged V-shaped two-point system 218 (not shown).

Das Messverfahren ist, wie oben beschrieben, identisch mit dem in 2 beschriebenen, wird jedoch mit dem oberen und unteren Messkopf 204 ausgeführt. Es ist dabei zu beachten, dass das Messen mit dem oberen Messkopf 202 für die obere Linsenflä che 206 und das Messen mit dem unteren Messkopf 204 für die untere Linsenfläche 208 zwei völlig getrennte Messungen sind.As described above, the measuring method is identical to that in FIG 2 However, it is described with the upper and lower measuring head 204 executed. It should be noted that the measurement with the upper measuring head 202 for the upper Linsenflä surface 206 and measuring with the lower measuring head 204 for the lower lens surface 208 two completely separate measurements.

Die Höhenverstellungen entlang der Hauptachse Z für beide Messköpfe 202, 204 erfolgen dabei getrennt, da sie unabhängig voneinander sind. In einem konkreten Messablauf stellt man den Fokus des oberen Kopfes 202 auf die obere Linsenfläche 206 und den Fokus des unteren Kopfes 204 auf die untere Fläche 208 ein. Danach muss bei einem Linsenwechsel innerhalb der gleichen Bauart nicht mehr nachfokussiert werden.The height adjustments along the main axis Z for both measuring heads 202 . 204 They are separated, because they are independent of each other. In a specific measurement process, you set the focus of the upper head 202 on the upper lens surface 206 and the focus of the lower head 204 on the lower surface 208 one. Thereafter, no more refocusing is required with a lens change within the same design.

Es ist auch möglich, beide Linsenflächen 206, 208 gleichzeitig zu vermessen und die Messergebnisse mit dem Drehwinkel der Linse 100 zu kombinieren. Das Ergebnis ist der Linsenkippfehler mit den dazugehörigen Azimuten.It is also possible to use both lens surfaces 206 . 208 to measure simultaneously and the measurement results with the rotation angle of the lens 100 to combine. The result is the lens tilt error with the associated azimuths.

Beim Messen pendelt das Bild der zweiten Blende auf einem zur CCD-Flächenkamera gehörenden Anzeigedisplay synchron zur Linsendrehung. An Hand einer Skala wird die Summe der vom Bild überstrichenen Intervalle als Maß des Zentrierfehlers in Winkelminuten dargestellt.At the Measuring commutes the image of the second aperture on a CCD area camera associated with the display screen synchronously with the lens rotation. Based a scale becomes the sum of the images swept by the image Intervals as a measure of the centering error in angular minutes shown.

100100
Linselens
102102
geometrische Achsegeometric axis
104104
optische Achseoptical axis
106106
Linsenrand (Mantelfläche)lens edge (Lateral surface)
108108
Linsenoberflächelens surface
110110
Linsenoberflächelens surface
200200
Mess-VorrichtungMeasuring device
202202
Mess-KopfMeasuring head
204204
Mess-KopfMeasuring head
206206
Linsenoberflächelens surface
208208
Linsenoberflächelens surface
210210
Linsenaufnahme (Auflagering)lens holder (Support ring)
214214
Mantelfläche (Linsenrand)lateral surface (Lens edge)
216216
Antriebsrollecapstan
218218
V-förmige AnlageV-shaped investment
220220
Lichtquellelight source
222222
erstes optisches System (Projektor)first optical system (projector)
224224
erste Blendefirst cover
226226
zweite Blendesecond cover
228228
zweites optisches System (Empfänger)second optical system (receiver)
230230
dritte Blendethird cover
232232
bildgebender Sensor (CCD-Sensor)imaging Sensor (CCD sensor)
234234
Sensor-Oberfläche im Bild der zweiten BlendeSensor interface in the picture of the second aperture
236236
FlächenkippwinkelFlächenkippwinkel
240240
Planfläche einer Linseplane surface a lens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 3407074 C2 [0005] DE 3407074 C2 [0005]
  • - US 4936676 [0006] US 4936676 [0006]

Claims (6)

Verfahren zum Bestimmen des Zentrierfehlers einer Linse (100) mittels einer Einrichtung zur optischen Antastung der Linsenoberfläche mit folgenden Schritten: a) die zu prüfende Linse (100) wird auf einer Linsenaufnahme (210) gelagert, b) die Linse (100) wird durch einen Antrieb (216) gedreht; c) eine Lichtquelle (220) wird auf eine kreisförmige erste Blende (224) fokussiert; d) in Lichtrichtung hinter der ersten Blende (224) ist eine zweite Blende (226) angeordnet, d1) wobei die zweite Blende (226) eine größere Blendenöffnung als die erste Blende (224) aufweist; e) das Licht wird unter einem Winkel mit einem ersten optischen System (222) auf die Oberfläche 206 der zu prüfenden Linse (100) fokussiert; f) das Licht wird von der Oberfläche (206) der zu prüfenden Linse in ein zweites optisches System (228) reflektiert; g) in dem zweiten optischen System (228) wird der Fokus des Lichtes auf der Linsenoberfläche (206) auf eine kreisförmige dritte Blende (230) abgebildet; h) in Lichtrichtung hinter der dritten Blende (230) wird ein bildgebender Sensor (232) angeordnet; h1) wobei der bildgebende Sensor 232 in der Ebene (234) eines reellen Bilds der zweiten Blende (226) angeordnet ist; i) eine Verlagerung eines Energieschwerpunktes des Bilds der zweiten Blende (226) auf dem bildgebenden Sensor (232) während der Rotation der Linse (100) wird gemessen; und j) aus der Größe der Verlagerung des Energieschwerpunktes wird der Zentrierfehler der zu prüfenden Linse (100) bestimmt.Method for determining the centering error of a lens ( 100 ) by means of a device for optical scanning of the lens surface, comprising the following steps: a) the lens to be tested ( 100 ) is placed on a lens mount ( 210 ), b) the lens ( 100 ) is powered by a drive ( 216 ) turned; c) a light source ( 220 ) is placed on a circular first aperture ( 224 ) focused; d) in the light direction behind the first diaphragm ( 224 ) is a second aperture ( 226 d1), the second diaphragm ( 226 ) has a larger aperture than the first aperture ( 224 ) having; e) the light is at an angle with a first optical system ( 222 ) on the surface 206 the lens to be tested ( 100 ) focused; f) the light is emitted from the surface ( 206 ) of the lens to be tested in a second optical system ( 228 reflected); g) in the second optical system ( 228 ) the focus of the light on the lens surface ( 206 ) on a circular third aperture ( 230 ) shown; h) in the light direction behind the third diaphragm ( 230 ), an imaging sensor ( 232 ) arranged; h1) wherein the imaging sensor 232 in the plane ( 234 ) of a real image of the second aperture ( 226 ) is arranged; i) a shift of an energy center of gravity of the image of the second diaphragm ( 226 ) on the imaging sensor ( 232 ) during the rotation of the lens ( 100 ) is being measured; and j) from the magnitude of the shift of the energy center, the centering error of the lens to be tested ( 100 ) certainly. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Blende (226) die Form eines Spalts hat.Method according to the preceding claim, characterized in that the second diaphragm ( 226 ) has the form of a gap. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Blende (226) die Form eines Kreuzes hat.Method according to claim 1, characterized in that the second diaphragm ( 226 ) has the shape of a cross. Vorrichtung zum Bestimmen des Zentrierfehlers einer Linse (100) durch optische Antastung der Linsenoberfläche (206) mit: a) einer Linsenaufnahme (210), auf der die Linse (100) gelagert wird; b) einem Antrieb (216), der die Linse (100) dreht; c) einer Lichtquelle (220) und Mitteln, die Lichtquelle auf eine kreisförmige erste Blende (224) der Vorrichtung (200) zu fokussieren; d) einer zweiten Blende (226), die in Lichtrichtung hinter der ersten Blende (224) angeordnet ist, d1) wobei die zweite Blende (226) eine größere Blendenöffnung als die erste Blende (224) aufweist; e) einem ersten optischen System (222), welches das Licht unter einem Winkel auf die Oberfläche der zu prüfenden Linse (100) fokussiert; f) einem zweiten optischen System (228), in welches das Licht von der Oberfläche (206) der zu prüfenden Linse (100) reflektiert wird; g) einer dritten Blende (230), auf welche der Fokus des Lichtes auf der Linsenoberfläche (206) durch das zweite optische System (228) abgebildet wird; h) einem bildgebenden Sensor (232), der in Lichtrichtung hinter der dritten Blende (230) angeordnet ist; h1) wobei der bildgebende Sensor (232) in der Ebene (234) eines reellen Bilds der zweiten Blende (226) angeordnet ist; i) Mitteln, eine Verlagerung eines Energieschwerpunktes des Bilds (234) der zweiten Blende (226) auf dem bildgebenden Sensor (232) während der Rotation der Linse (100) zu messen; und j) Mitteln, aus der Größe der Verlagerung des Energieschwerpunktes den Zentrierfehler der zu prüfenden Linse (100) zu bestimmen.Device for determining the centering error of a lens ( 100 ) by optical probing of the lens surface ( 206 ) with: a) a lens mount ( 210 ) on which the lens ( 100 ) is stored; b) a drive ( 216 ), the lens ( 100 ) turns; c) a light source ( 220 ) and means, the light source on a circular first aperture ( 224 ) of the device ( 200 ) to focus; d) a second aperture ( 226 ) in the light direction behind the first diaphragm ( 224 ), d1) the second diaphragm ( 226 ) has a larger aperture than the first aperture ( 224 ) having; e) a first optical system ( 222 ), which directs the light at an angle to the surface of the lens to be tested ( 100 ) focused; f) a second optical system ( 228 ) into which the light from the surface ( 206 ) of the lens to be tested ( 100 ) is reflected; g) a third aperture ( 230 ), to which the focus of the light on the lens surface ( 206 ) by the second optical system ( 228 ) is mapped; h) an imaging sensor ( 232 ) in the light direction behind the third diaphragm ( 230 ) is arranged; h1) wherein the imaging sensor ( 232 ) in the plane ( 234 ) of a real image of the second aperture ( 226 ) is arranged; i) means, a shift of an energy focus of the image ( 234 ) of the second diaphragm ( 226 ) on the imaging sensor ( 232 ) during the rotation of the lens ( 100 ) to eat; and j) means, from the magnitude of the displacement of the energy center, the centering error of the lens to be tested ( 100 ). Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Blende (226) die Form eines Spalts hat.Device according to the preceding claim, characterized in that the second diaphragm ( 226 ) has the form of a gap. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Blende (226) die Form eines Kreuzes hat.Device according to claim 4, characterized in that the second diaphragm ( 226 ) has the shape of a cross.
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US8727372B2 (en) 2010-12-01 2014-05-20 Dalphi Metal Espana S.A. Fastening device for an airbag module
DE102014001151A1 (en) 2014-01-31 2015-08-06 Trioptics GmbH optische Instrumente Measurement of the positions of centers of curvature of optical surfaces of a multi-lens optical system

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DE3407074C2 (en) 1984-02-27 1987-11-12 Optische Werke G. Rodenstock, 8000 Muenchen, De
US4936676A (en) 1984-11-28 1990-06-26 Honeywell Inc. Surface position sensor

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