Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings, eine Vorrichtung und ein Messsystem.

Für die Brechzahlmessungen an optischen Prismen mit kleinen Prismenwinkeln beziehungsweise optischen Keilen sind verschiedene Ansätze bekannt, welche mithilfe eines Autokollimators einen rückwärtigen Reflex an einer Innenseite des Prismas beziehungsweise des Keils detektieren können. Beispielsweise kann mithilfe des snelliusschen Brechungsgesetzes bei bekanntem Einfalls- und Apex-Winkel der Brechungsindex des Keilmaterials bestimmt werden. Die im Stand der Technik beschriebenen Methoden haben die Gemeinsamkeit, dass der Apex-Winkel im Vorfeld der Messung mithilfe eines Goniometers ermittelt wird, wodurch der Messaufwand insgesamt erhöht wird.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund wird mit dem vorliegenden Ansatz ein Verfahren zum Ermitteln eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings, eine Vorrichtung und ein Messsystem gemäß dem Hauptanspruch vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass der Brechungsindex eines keilförmigen Prüflings gemessen werden kann, ohne dass der Keilwinkel beziehungsweise der Apex-Winkel bekannt sind, wodurch eine einfache Messung mit geringem Zeitaufwand ermöglicht werden kann, beziehungsweise der Messprozess deutlich vereinfacht werden kann.

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings vorgestellt, wobei der Prüfling mindestens eine erste Fläche und eine in einem Keilwinkel zur ersten Fläche angeordnete zweite Fläche umfasst. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Erfassens eines ersten Reflexionslichtstrahls, eines zweiten Reflexionslichtstrahls und eines dritten Reflexionslichtstrahls. Dabei repräsentiert der erste Reflexionslichtstrahl einen an einer Außenseite der ersten Fläche reflektierten Lichtstrahl und der zweite Reflexionslichtstrahl repräsentiert einen an einer Innenseite der zweiten Fläche re- flektierten Lichtstrahls und der dritte Reflexionslichtstrahl repräsentiert einen an einer Spiegeloberfläche eines Spiegelelements reflektierten Lichtstrahls. Dabei wird das Spiegelelement als auf einer den Lichtstrahl aussendenden Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Prüflings angeordnet interpretiert. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Bestimmens eines ersten Winkels mithilfe des ersten Reflexionslichtstrahls und/oder des zweiten Reflexionslichtstrahls und Bestimmen eines zweiten Winkels mithilfe des dritten Reflexionslichtstrahls. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Berechnens des Brechungsindexes unter Verwendung des ersten Winkels und des zweiten Winkels.

Mit dem hier vorgestellten Verfahren kann zum Beispiel eine Brechungsindexmessung an einer zumindest teilweise keilförmig ausgeformten Linse oder einem anderen zum Beispiel prismenförmigen optischen Element durchgeführt werden. Entsprechend kann der Prüfling im Folgenden auch als Keil oder als Prisma bezeichnet werden. Dabei werden in einem Verfahrensschritt Reflexionen eines von einer Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahls erfasst. Unter Verwendung dieser erfassten Reflexionslichtstrahlen wird ein erster Winkel a bestimmt. Dieser wird von zwei, an verschiedenen Prüflingsflächen, reflektierten Lichtstrahlen eingeschlossen. Je nach Orientierung des Prüflings, kann der Winkel a in einer Ausführungsform nur mithilfe des an der ersten Prüflingsoberfläche reflektierten Lichtstrahls bestimmt werden. Bei einer solchen Ausführung sollte die Orientierung des Prüflings mithilfe eines zusätzlichen Sensors überwacht werden. Der erste Reflex kann dabei zum Beispiel an der Prüflingsoberfläche entstehen, welche zuerst von den einfallenden Lichtstrahlen getroffen wird. Der zweite Reflex kann dabei an einer Innenseite des Prüflings entstehen, welche der ersten Prüflingsoberfläche gegenüber liegt und den Keilwinkel des Prüflings mit dieser einschließt. Zudem wird ein zweiter Winkel ß bestimmt. Dieser wird zwischen den einfallenden Lichtstrahlen, und Lichtstrahlen welche an einem Spiegel, der sich beispielsweise unterhalb des Prüflings befinden kann, reflektiert werden und ein zweites Mal durch den Prüfling propagieren, eingeschlossen. Die Lage der einfallenden Lichtstrahlen, sollte im Vorfeld der Messung, ohne Prüfling im Strahlengang, durch Reflexion am Spiegel bestimmt werden. Dabei sollte der Spiegel näherungsweise orthogonal zu den einfallenden Lichtstrahlen positioniert sein. Wenn der Prüfling allerdings rotierbar gelagert ist, was die bevorzugte Messkonfiguration darstellt, kann die genannte Referenzmessung ohne Prüfling entfallen. Der Winkel ß ist dann direkt aus dem Durchmesser, des Schlagkreises auf der Kamera, bestimmbar. Im Schritt des Berechnens wird schließlich der Brechungsindex n des Prüflingsmaterials berechnet. Beispielsweise kann dieser mithilfe des folgenden Zusammenhangs aus den beiden Winkeln bestimmt werden: a n = n _A ^A _i ^l _r ^r — a-ß - n _A ir bezeichnet den Brechungsindex des umgebenden Mediums.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Aussendens eines Bündels von kollimierten Lichtstrahlen von der Lichtquelle in Richtung der ersten Fläche aufweisen. Beispielsweise können die Lichtstrahlen von einer zum Beispiel als LED ausgebildeten Lichtquelle ausgegeben werden und beispielsweise unter Verwendung eines Kollimators kollimiert werden. Dabei können zum Beispiel während des Aussendens der Lichtstrahlen die Lichtquelle, beziehungsweise der Kollimator, sequenziell mit dem Prüfling, beziehungsweise mit einer den Prüfling haltenden Halterung, sowie dem Spiegel Element angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann dadurch der Prüfling optimal beleuchtet werden und es können Reflexionslichtstrahlen mit maximaler Intensität erzeugt werden.

Zudem kann im Schritt des Aussendens der Lichtstrahl in einem Winkel zwischen 80 und 100 Grad, insbesondere rechtwinklig, bezüglich der ersten Fläche des Prüflings, ausgesandt werden. Beispielsweise kann der Lichtstrahl oder eine Mehrzahl an kollimierten Lichtstrahlen orthogonal auf die Außenseite der ersten Fläche gerichtet werden. Das bietet den Vorteil, dass sich sowohl der erste Winkel als auch der zweite Winkel mit hoher Präzision bestimmen lassen. Eine solche Ausrichtung stellt lediglich einen Spezialfall, zwecks Veranschaulichung, dar. Das Verfahren funktioniert auch, wenn die Außenseite der ersten Fläche nicht orthogonal zu den einfallenden Lichtstrahlen ausgerichtet ist.

Von Vorteil ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem der Prüfling zunächst so orientiert wird, dass erste und zweite Fläche bezüglich ihrer Orientierung vertauscht sind. Der erste Winkel a kann nun ohne Durchlauf durch das Prüflingsmaterial mithilfe des ersten Reflexionslichtstrahls gemessen werden. Für den zweiten Winkel ß ergibt sich keine Änderung. Der Brechungsindex n kann nun beispielsweise mithilfe der folgenden Formel bestimmt werden:

Diese leicht modifizierte Formel hat den Vorteil, dass der Messfehler für hohe Brechungsindizes verringert werden kann, wie später noch ausgeführt wird.

Für das Funktionieren dieser Variante ist es hilfreich zu wissen, wie stark die auf dem Prüflingstisch aufliegende Seite zur optischen Achse des einfallenden Lichtstrahls verkippt ist. Zu diesem Zweck wird die Messvorrichtung um einen Sensor erweitert, welcher mithilfe eines, an der Prüflingsunterseite reflektierten Lichtstrahls, deren Verkippung bestimmt, damit diese im Rahmen der Messung herausgerechnet werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Ausrichtens der Spiegeloberfläche des Spiegelelements orthogonal zu dem einfallenden Lichtstrahl aufweisen. Beispielsweise kann das Spiegelelement mit einer planaren spiegelnden Spiegeloberfläche ausgebildet sein. Im Schritt des Ausrichtens kann die Spieloberfläche hierfür näherungsweise bzw. hinreichend orthogonal zu dem einfallenden Lichtstrahl ausgerichtet werden, wobei sie beispielsweise parallel mit der ersten Fläche des Prüflings ausgerichtet werden kann. Eine vorhergehende Kalibrierung (Bestimmung der Nulllage) des Spiegels ohne Prüfling ist notwendig, wenn die Messung des Brechungsindexes ohne Prüflingsrotation erfolgt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können im Schritt des Erfassens der erste Reflexionslichtstrahl, der zweite Reflexionslichtstrahl und der dritte Reflexionslichtstrahl simultan erfasst werden. Beispielsweise können kollimierte Lichtstrahlen in Richtung des Prüflings beziehungsweise des ausgehend von der Lichtquelle hinter dem Prüfling angeordneten Spiegelelements ausgesendet werden und die Reflexionen dieser Lichtstrahlen gleichzeitig erfasst werden. Das bietet den Vorteil, dass das hier vorgestellte Verfahren zeitsparend durchgeführt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Schritte des Erfassens, des Bestimmens und des Berechnens wiederholt durchgeführt werden, wobei im wiederholten Schritt des Erfassens die Reflexionslichtstrahlen als Reflexionen von unterschiedlichen Wellenlängen interpretiert werden. Beispielsweise kann die Messung des Brechungsindexes sequenziell bei mehreren verschiedenen Wellenlängen durchgeführt werden. Hierfür kann zum Beispiel die Lichtquelle polychromatisch beispielsweise als Weißlicht-LED realisiert sein. Zur Einstellung einer oder mehrerer Messwellenlänge kann zum Beispiel ein Autokollimator oder die Lichtquelleneinheit über austauschbare optische Filter verfügen. Das Objektiv des Autokollimators kann so ausgelegt sein, dass es linear verfahren werden kann, um dadurch longitudinale, chromatische Aberrationen zu kompensieren. Vorteilhafterweise kann dadurch der Brechungsindex besonders präzise bestimmt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Ansteuerns einer Rotation des Prüflings um eine parallel zu dem Lichtstrahl angeordneten Rotationsachse aufweisen. Dabei kann der Schritt des Rotierens zeitgleich mit dem Schritt des Erfassens durchgeführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Schritt des Rotierens auch zeitgleich mit einem Schritt des Aussendens von Licht durch eine Lichtquelle durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Prüfling mittels einer entsprechenden Halterung um eine Achse rotiert werden, welche parallel zu den einfallenden, kollimierten Lichtstrahlen verlaufen kann. Das bietet den Vorteil, dass der zweite Winkel, ohne Ausrichtung des Spiegelelements, direkt aus dem Durchmesser eines, durch die Rotation entstehenden Schlagkreises, bestimmt werden kann.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern beziehungsweise umzusetzen. Mithilfe dieser Vorrichtung kann, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicheroder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung ausgeben oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung eingeben kann.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Zudem wird ein Messsystem zum Messen eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings vorgestellt, wobei das Messsystem eine Variante der zuvor vorgestellten Vorrichtung umfasst. Dabei ist die Vorrichtung ausgebildet, um eine Lichtquelle und zusätzlich oder alternativ ein Aufnahmeelement und zusätzlich oder alternativ ein Spiegelelement des Messsystems anzusteuern. Weiterhin umfasst das Messsystem die Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtstrahls, das Aufnahmeelement zum Aufnehmen des Prüflings und das Spiegelelement, wobei das Spiegelelement auf einer der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Aufnahmeelements angeordnet ist. Das hier vorgestellte Messsystem bietet den Vorteil, dass ein Verfahren wie es vorangehen beschrieben wurde optimal umgesetzt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Messsystem einen die Lichtquelle umfassenden Kollimator aufweisen, wobei der Kollimator eine Mehrzahl von austauschbaren optischen Filtern zum Filtern des Lichtstrahls umfassen kann. Beispielsweise kann das Messsystem einen Autokollimator zur Beleuchtung des Prüflings und zum Erfassen der an den jeweiligen Prüflingsflächen entstehenden Reflexe umfassen. Im Beleuchtungsarm des Autokollimators können zum Beispiel die Lichtquelle und ein Reticle angeordnet sein. Dabei kann die Lichtquelle beispielsweise polychromatisch und zum Beispiel als Weißlicht-LED realisiert sein. Der Autokollimator oder die Lichtquelleneinheit kann über austauschbare optische Filter verfügen, um vorteilhafterweise eine oder mehrere Messwellenlängen einstellen zu können. Zusätzlich oder alternativ kann das Objektiv des Autokollimators so aus- gelegt sein, dass es linear verfahren werden kann, um dadurch longitudinale, chromatische Aberrationen zu kompensieren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Spiegelelement eine einstellbare Aperturblende aufweisen. Der Spiegel kann zum Beispiel über eine zusätzliche, einstellbare Aperturblende zur Strahlbegrenzung verfügen. Das bietet den Vorteil, dass, durch Veränderung der Intensität der reflektierten Lichtstrahlen, der Kontrast der detektierten Reflexe untereinander angepasst werden kann. Weiterhin kann die Reflektivität der Spiegeloberfläche vorteilhafterweise in einer vergleichbaren Größenordnung wie die Reflektivität der Prüflingsoberfläche liegen, damit die Reflexe an den einzelnen Oberflächen ohne Anpassung der Integrationszeiten einer Kamera detektiert werden können.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Aufnahmeelement rotierbar gelagert sein. Beispielsweise kann das Aufnahmeelement optional drehbar, um eine zur optischen Achse des Autokollimators parallel verlaufende Drehachse, gelagert sein, wodurch vorteilhafterweise eine Verkippung zwischen der Rotationsachse der Prüflingshalterung und der Spiegeloberfläche beziehungsweise eine Verkippung des Spiegels zur optischen Achse des Autokollimators rechnerisch ausgeglichen werden kann. Der Prüfling kann alternativ auch auf einen Prüflingstisch gelegt werden. In dieser Ausführung würde sich der Autokollimator vorteilhafter Weise unterhalb des Prüflings und der Spiegel oberhalb des Prüflings befinden und man würde den Keil am besten mit einer der langen Seiten auf den Prüflingstisch auflegen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Lichtquelle und das Spiegelelement um eine gemeinsame Achse rotierbar sein. Beispielsweise kann alternativ zur Rotation der Prüflingshalterung auch der Autokollimator zusammen mit dem Spiegel um eine entsprechende, gemeinsame Achse rotiert werden. Der Prüfling mitsamt der Aufnahme kann dabei ortsfest verbleiben. Auch durch diese Variante kann vorteilhafterweise eine Verkippung zwischen der Rotationsachse der Prüflingshalterung und der Spiegeloberfläche beziehungsweise eine Verkippung des Spiegels zur optischen Achse des Autokollimators rechnerisch ausgeglichen werden. Ohne Rotation des Aufnahmeelements sollte in einem vorbereitenden Schritt die Spiegeloberfläche zum Autokollimator hin ausgerichtet beziehungsweise ein Restfehler bezüglich der Verkippung der Spiegeloberfläche zur optischen Achse des Autokollimators bestimmt werden. Dieser vorbereitende Schritt wird ohne den Prüfling durchgeführt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Aufnahmeelement ausgebildet sein, um eine Flüssigkeit und zusätzlich oder alternativ einen Festkörper aufzunehmen. Beispielsweise kann das Messsystem vorteilhafterweise auch eingesetzt werden, um den Brechungsindex einer Flüssigkeit zu messen. Zu diesem Zweck sollte die zu messende Flüssigkeit in einer geeigneten Weise stabilisiert werden. Die Flüssigkeit kann zum Beispiel zwischen zwei planparallele Platten derart eingeklemmt werden, dass diese die Form eines Keils annimmt. Die Messung kann somit vorteilhafterweise analog zu der Messung eines Festkörpers durchgeführt werden. Bei dieser Konstellation sollte der Prüfling ortsfest bleiben und der Autokollimator samt Spiegel rotiert werden. Weiterhin ist auf sehr gute Planität der planparallelen Platten zu achten.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Prüflings gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines optischen Prüflings sowie einem Messverfahren;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines optischen Prüflings; Fig. 4b eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines optischen Prüflings;

Fig. 4c eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Messung eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings;

Fig. 4d eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Messung eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings

Fig. 4e Ein Diagramm zur Darstellung der Veränderung des Brechungsindex gegenüber einem Verhältnis der beiden Winkel a und ß;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 6a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems zum Messen eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings;

Fig. 6b eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems zum Messen eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings;

Fig. 7a ein beispielhaftes Kamerabild detektierter Reflexe bei einer Prüflingsrotation (Azimut) von 0°;

Fig. 7b ein beispielhaftes Kamerabild detektierter Reflexe bei einer Prüflingsrotation (Azimut) von 180°; und

Fig. 8 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Aufnahmeelements zum Aufnehmen eines flüssigen Prüflings.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Prüflings 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der hier dargestellte Prüfling 100 ist lediglich beispielhaft als keilförmiges Prisma ausgeformt und umfasst eine erste Fläche 102 sowie eine in einem Keilwinkel co zur ersten Fläche 102 angeordnete zweite Fläche 104. Der Keilwinkel co kann allgemein auch als Apex-Winkel A bezeichnet werden. Bei einem Beleuchten des Prüflings 100 mit einem Lichtstrahl 110 von seitens der ersten Fläche 102 ist das Licht im allgemeinen Verlauf durch das Prisma beziehungsweise den Keil ablenkbar. Die Ablenkung 6 des Lichtstrahls 110 hängt dabei vom Brechungsindex n sowie dem Keilwinkel co ab. Die Ablenkung 8 ist dabei mit folgender Formel darstellbar:

8 = (n - n _A ir) ro

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Prüflings 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der hier dargestellte Prüfling 100 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur beschriebenen Prüfling. Das in dieser Figur gezeigte Messverfahren, entspricht dem Stand der Technik, wobei mittels eines Autokollimators 200, ein rückwertiger Reflex an einer Innenseite des Prismas/Keils, detektierbar ist. Bei dieser Methode ist mithilfe des snelliusschen Brechungsgesetztes bei bekanntem Einfallswinkel i und Apex-Winkel A der Brechungsindex des Keilmaterials bestimmbar.

Das hier veranschaulichte Messverfahren gemäß Stand der Technik hat den Nachteil, dass der Apex-Winkel A beziehungsweise der Keilwinkel co im Vorfeld der Messung des Brechungsindexes mithilfe eines Goniometers ermittelt wird, wodurch der Messaufwand insgesamt erhöht wird.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Ermitteln eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Verfahren wird bei einem Prüfling angewandt, wie er in den vorangegangenen Figuren beschrieben wurde, mit annahmegemäß mindestens einer ersten Fläche und einer in einem Keilwinkel zur ersten Fläche angeordneten zweiten Fläche.

Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 305 des Erfassens eines ersten Reflexionslichtstrahls, eines zweiten Reflexionslichtstrahls und eines dritten Reflexionslichtstrahls. Dabei repräsentiert der erste Reflexionslichtstrahl einen an einer Außenseite der ersten Fläche reflektierten Lichtstrahl und der zweite Reflexionslichtstrahl repräsentiert einen an einer Innenseite der zweiten Fläche reflektierten Lichtstrahls und der dritte Reflexionslichtstrahl repräsentiert einen an einer Spiegeloberfläche eines Spiegelelements reflektierten Lichtstrahls. Dabei wird das Spiegelelement als auf einer den Lichtstrahl aussendenden Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Prüflings angeordnet interpretiert.

Das Verfahren 300 umfasst weiterhin einen Schritt 310 des Bestimmens eines ersten Winkels zwischen dem ersten Reflexionslichtstrahl und dem zweiten Reflexionslichtstrahl und Bestimmen eines zweiten Winkels mithilfe des dritten Reflexionslichtstrahls.

Zudem weist das Verfahren 300 einen Schritt 315 des Berechnens des Brechungsindexes unter Verwendung des ersten Winkels und des zweiten Winkels auf.

Dem hier beschriebenen Verfahren 300 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Brechungsindex eines keilförmigen Prüflings gemessen werden kann, ohne dass der Keilwinkel beziehungsweise der Apex-Winkel bekannt sein müssen, wodurch keine mehrstufige Messung erforderlich ist beziehungsweise der Messprozess deutlich vereinfacht wird.

Die Figuren 4a und 4b zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines optischen Prüflings 100, an dem ein Verfahren zum Ermitteln eines Brechungsindexes, wie es in der vorangegangenen Figur 3 beschrieben wurde, durchführbar ist. Dabei ist in der Figur 4a ein Bestimmen eines ersten Winkels a veranschaulicht und in der Figur 4b ein Bestimmen eines zweiten Winkels ß.

In einem Ausführungsbeispiel ist bei der Messung der Prüfling 100 mit lediglich beispielhaft kollimiertem Licht beleuchtet, welches in der hier gezeigten Darstellung mittels eines Lichtstrahls 110 verbildlicht ist. In einer vorteilhaften Ausführung ist dabei die erste Fläche 102 des Prüflings 100, das heißt eine Prüflingsoberfläche, lediglich beispielhaft orthogonal zu den einfallenden Lichtstrahlen orientiert.

In einem ersten, in der Figur 4a gezeigten Messschritt ist ein erster Winkel a bestimmbar. Dieser ist zwischen einem ersten Reflexionslichtstrahl 401 und einem zweiten Reflexionslichtstrahl 402 angeordnet, wobei der erste Reflexionslichtstrahl 401 den an einer Außenseite 405 der ersten Fläche 102 reflektierten Lichtstrahl 110 repräsentiert und der zweite Reflexionslichtstrahl 402 den an einer Innenseite 410 der zweiten Fläche 104 re- flektierten Lichtstrahl 110 repräsentiert. Anders ausgedrückt ist der erste Winkel a von zwei, an verschiedenen Prüflingsflächen 102, 104, reflektierten Lichtstrahlen eingeschlossen. Der erste Reflex entsteht dabei an der Prüflingsoberfläche, welche zuerst von den einfallenden Lichtstrahlen getroffen wird. Der zweite Reflex entsteht dabei an einer Innenseite des Prüflings 100, welche der ersten Prüflingsoberfläche gegenüber liegt und den Keilwinkel co mit dieser einschließt.

In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Winkel a unter Anwendung folgender Formel berechenbar: a * «Air = 2 n <Jj

In einem zweiten, in der Figur 4b gezeigten Messschritt ist ein zweiter Winkel ß bestimmbar. Dieser ist zwischen dem einfallenden Lichtstrahl 110 und einem dritten Reflexionslichtstrahl 413 angeordnet, wobei der dritte Reflexionslichtstrahl 413 einen an einer Spiegeloberfläche 415 eines Spiegelelements 420 reflektierten Lichtstrahl repräsentiert. In der hier gezeigten Abbildung ist das Spiegelelement 420, das auch schlicht als Spiegel bezeichnet werden kann, seitens der zweiten Fläche 104 des Prüflings 100 derart angeordnet, dass die Spiegeloberfläche 415 parallel zu der ersten Fläche 102 und gegenüber einer den Lichtstrahl 110 ausgebenden Lichtquelle 225 ausgerichtet ist. Weiterhin verläuft der einfallende Lichtstrahl 110 orthogonal zur Spiegeloberfläche 415. Entsprechend handelt es sich bei dem zweiten Winkel ß um einen Winkel, der zwischen den Lichtstrahlen, an einem Spiegel, der sich in der hier gezeigten Abbildung unterhalb des Prüflings 100 befindet, reflektiert werden und ein zweites Mal durch den Prüfling propagieren und Lichtstrahlen, welche an dem genannten Spiegel reflektiert werden, ohne dass der Prüfling sich im Strahlengang befindet, eingeschlossen ist. Das Verfahren funktioniert allerdings auch dann, wenn die erste Prüflingsfläche 405 und die Spiegeloberfläche 415 nicht parallel zueinander und auch nicht orthogonal zu dem einfallenden Lichtstrahl 110 ausgerichtet sind. Ander ausgedrückt wird der Winkel ß zwischen dem Lichtstrahl 413 und einen Referenzreflexionslichtstrahl, welcher an der Spiegeloberfläche 415 entsteht, ohne dass der Prüfling sich im Strahlengang befindet, eingeschlossen. Der Referenzreflexionslichtstrahl ist hier aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt, da dieser für den Fall, dass der Spiegel orthogonal zu dem einfallenden Lichtstrahl 110 ausgerichtet ist, mit dem einfallenden Lichtstrahl 110 zusammenfällt. Im bevorzugten Anwendungsfall, bei dem der Prüfling rotiert wird, ist eine Referenzmessung ohne Prüfling nicht erforderlich. Bei der Rotation des Prüflings erzeugt der Reflexionslichtstrahl 413 einen Schlagkreis auf der De- tektionsoberfläche. Aus dem Durchmesser dieses Schlagkreises kann der Winkel ß direkt berechnet werden. Dieser Zusammenhang wird später in Zusammenhang mit Fig. 7 genauer erläutert. Zusammenfassend kann an dieser Stelle gesagt werden, dass der Winkel ß mithilfe des Reflexionslichtstrahls 413 bestimmt werden kann.

Alternativ kann der Prüfling auch von der Unterseite beleuchtet werden. In diesem Fall befindet sich der Spiegel oberhalb des Prüflings.

Der zweite Winkel ß ist beispielhaft unter Anwendung folgender Formel berechenbar: ß * n _A ir = 2 (n - n _A ir) M

Weiterhin ist die Messung in einem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass alle Reflexe zeitgleich erfassbar sind, sodass beide Winkel a, ß simultan messbar sind.

Der Brechungsindex des Prüflingsmaterials ist nun mithilfe des folgenden Zusammenhangs aus den beiden Winkeln a, ß bestimmbar: a n = n A _Ai i _r r — - a-ß

In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass keine Messung der Absolutwinkel notwendig ist. Ein Kalibrierfaktor des Winkelmesssystems fällt bei der Messung heraus, da im Zähler und Nenner der Formel ein Winkel steht.

Der Prüfling 100 ist dabei lediglich beispielhaft so ausgelegt, dass der Keilwinkel OJ einen Wert < 1 ° beziehungsweise < 0,5° aufweist.

Ein weiterer Vorteil des hier beschriebenen Messverfahrens liegt darin, dass keine Kalibrierung des Messsystems erforderlich ist, da für die Messung des Brechungsindexes nur das Verhältnis der beiden Winkel a und ß entscheidend ist.

Fig. 4c zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Messung eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings 100 an dem ein Verfahren zum Ermitteln eines Brechungsindexes, wie es in der vorangegangenen Figur 3 beschrieben wurde, durchführbar ist. Im Unterschied zur Darstellung in den Figuren 4a und 4b wird der Prüf- ling so orientiert, dass die Seite 104 nach oben zeigt, sodass nun der einfallende Lichtstrahl 1 10 an Seite 104 unter dem Winkel a reflektiert wird. Der Winkel a kann nun mithilfe des ersten Reflexionslichtstrahls 401 über den folgenden Zusammenhang bestimmt werden: t — 260

Für den Winkel ß gilt der oben beschriebene Zusammenhang. Für das Funktionieren dieses Ausführungsbeispiels ist es erforderlich, dass die Prüflingsfläche 102 möglichst senkrecht zu einer Referenzachse, z. B. die optische Achse des einfallenden Lichtstrahls 1 10, orientiert ist. Falls ein Kippwinkel 5 zwischen der Seite 102 und einer Referenzachse, z. B. der optischen Achse des einfallenden Lichtstrahls 110, vorhanden ist, sollte dieser bestimmt werden. Dieser Kippwinkel kann dann im Rahmen der Messung herausgerechnet werden.

Die Bestimmung dieses Kippwinkels 5 kann beispielsweise durch einen in der Fig. 4c nicht dargestellten Sensor erfolgen, der einen Sensorlichtstrahl 430 auf die Seite 102 des Prüflings 100 ausstrahlt und einen entsprechenden Sensorreflexionslichtstrahl 435 auf einer gegenüberliegenden Seite erfasst und dessen Richtung bestimmt. Aus der Kenntnis der Richtungen des Sensorlichtstrahls 430 und des Sensorreflexionslichtstrahls 435 kann dann der Kippwinkel 5 und/oder die Position des Prüflings 100 in Bezug zu diesem Sensor ermittelt oder erfasst werden. Bei einer Ausrichtung der Seite 102 des Prüflings 100 zur optischen Achse des einfallenden Lichtstrahls 110 in einem Winkel von 90° kann angenommen werden, dass für den ersten Winkel a = 2-co gilt. Für den zweiten Winkel ß, der den Winkel des durch den Prüfling 100 transmittierten Lichts darstellt oder abbildet, gilt ein Zusammenhang von ß = 2-(n-nA)-co/nA. Löst man beide Gleichungen nach n auf ergibt sich der folgende Zusammenhang:

Fig. 4d zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Messung eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings 100 an dem ein Verfahren zum Ermitteln eines Brechungsindexes, wie es in der vorangegangenen Figur 3 beschrieben wurde, durchführbar ist. Im Unterschied zu der Vorgehensweise gemäß der Darstellung aus Fig. 4c wird nun noch eine Rotation 440 des Prüflings 100 mitberücksichtigt. Hierdurch beträgt der Zusammenhang für den ersten Winkel a und den zweiten Winkel ß a = 4-co und ß = 4-(n-nA)-co/nA Die Rotation des Prüflings, unabhängig davon wie dieser orientiert ist, bewirkt, dass ein Faktor 2 in den Formeln für die Winkel a und ß hineinkommt. Auf die Be- rechnung des Brechungsindexes hat die Rotation keinen Einfluss. Messtechnisch ist sie allerdings vorteilhaft, da so die Datenmenge erhöht wird, insbesondere, wenn ein voller Schlagkreis gemessen wird. Auch können Justagefehler des Messsystems, welche zu Messfehlern bei den Winkeln führen, leichter durch eine Verschiebung des Schlagkreises erkannt und korrigiert werden.

Fig. 4e zeigt in Diagramm 450 zur Darstellung der Veränderung des Brechungsindex gegenüber einem Verhältnis v der beiden Winkel a und ß, um den Hintergrund der Messkonfigurationen zu erläutern. In diesem Diagramm 450 ist auf der Abszisse das Verhältnis v der beiden Winkel a und ß mit v= ß/a und auf der Ordinate der Brechungsindex q des Prüflings 100 bei einem Brechungsindex der Luft r)Air aufgetragen. Ein erster Graf 455 bezeichnet dabei eine Bestimmung des Brechungsindex q des Prüflings 100 bei Verwendung der Ausführung von Figur 4a und Figur 4b ein zweiter Graf 460 den bestimmten Brechungsindex q des Prüflings 100 unter Verwendung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 4c bzw. Figur 4d. Der Messfehler für den Brechungsindex korreliert mit der Steigung der jeweiligen Kurve. Die vorgestellte Vorgehensweise gemäß Figur 4c und 4d kann somit speziell bei hohen Brechungsindizes helfen, die Auswirkung von Messfehlern zu reduzieren oder gering zu halten.

Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Ermitteln eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Verfahren 300 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 3 dargestellten Verfahren, mit dem Unterschied, dass das Verfahren 300 in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zusätzliche und/oder optionale Schritte aufweist.

In diesem Ausführungsbeispiel geht dem Schritt 305 des Erfassens ein Schritt 500 des Aussendens voran. In diesem Schritt 500 des Aussendens wird ein Bündel von kollimier- ten Lichtstrahlen von einer Lichtquelle in Richtung der ersten Fläche des Prüflings ausgesendet.

In diesem Ausführungsbeispiel wird dabei im Schritt 500 des Aussendens der Lichtstrahl rechtwinklig bezüglich der ersten Fläche des Prüflings ausgesandt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Lichtstrahl auch in einem Winkel zwischen 80 und 100 Grad bezüglich der ersten Fläche des Prüflings ausgesandt werden. Zudem umfasst das Verfahren 300 in diesem Ausführungsbeispiel einen optionalen Schritt 505 des Ausrichtens der Spiegeloberfläche des Spiegelelements orthogonal zu dem Lichtstrahl. Das Ausrichten der Spiegeloberfläche ist immer dann erforderlich, falls eine Rotation des keilförmigen Prüflings bzw. des Autokollimators technisch nicht möglich ist. Der Schritt des Ausrichtens wird ohne Prüfling im Strahlengang durchgeführt.

Lediglich beispielhaft erfolgt der Schritt 305 des Erfassens in diesem Ausführungsbeispiel erst anschließend an den Schritt 500 des Aussendens. Zeitgleich mit dem Schritt des Erfassens wird in diesem Ausführungsbeispiel weiterhin ein Schritt 510 des Ansteuerns durchgeführt. Im Schritt 510 des Ansteuerns wird lediglich beispielhaft ein Rotieren des Prüflings um eine parallel zu dem Lichtstrahl angeordneten Rotationsachse angesteuert, sodass die Reflexionslichtstrahlen in verschiedenen Rotationspositionen des Prüflings erfasst werden.

Dabei werden lediglich beispielhaft im Schritt 305 des Erfassens der erste Reflexionslichtstrahl, der zweite Reflexionslichtstrahl und der dritte Reflexionslichtstrahl simultan erfasst.

Zudem werden in einem Ausführungsbeispiel die Schritte 305 des Erfassens, 310 des Bestimmens und 315 des Berechnens wiederholt durchgeführt, wobei im wiederholten Schritt 305 des Erfassens die Reflexionslichtstrahlen als Reflexionen von unterschiedlichen Wellenlängen interpretiert werden.

Mit anderen Worten lässt sich das in dieser sowie in der vorangegangenen Figur 3 dargestellte Verfahren 300 zur Messung des Brechungsindexes eines keilförmigen Prüflings wie folgt beschreiben:

Zuerst werden kollimierte Lichtstrahlen in Richtung einer ersten Fläche des Prüflings ausgesendet und in einem optionalen, vorbereitenden Schritt wird die Spiegeloberfläche des Spiegelelements zu den einfallenden, kollimierten Lichtstrahlen orthogonal ausgerichtet, ohne dass sich der Prüfling im Strahlengang befindet. Dabei treffen die einfallenden kollimierten Lichtstrahlen die erste Fläche des Prüflings lediglich beispielhaft unter einem Winkel von näherungsweise 90°. In einem Ausführungsbeispiel wird der Prüfling dabei um eine Achse rotiert, welche parallel zu den einfallenden, kollimierten Lichtstrahlen verläuft. In diesem Fall entfällt der Schritt des Ausrichtens der Spiegeloberfläche. Anschließend werden erste, an der ersten Fläche des Prüflings reflektierte Lichtstrahlen erfasst. Zudem werden zweite, an der inneren Seite einer zweiten Fläche des Prüflings reflektierter Lichtstrahlen erfasst, wobei die zweite Fläche einen Keilwinkel mit der ersten Fläche einschließt. Zwischen den ersten und zweiten reflektierten Lichtstrahlen wird ein erster Winkel a bestimmt.

Weiterhin werden dritte, an einem in Strahlrichtung sequenziell hinter der zweiten Fläche des Prüflings angeordneten Spiegel reflektierte Lichtstrahlen erfasst, nachdem diese nach der Reflexion an der Spiegeloberfläche erneut durch den Prüfling propagiert sind. Mithilfe der dritten reflektierten Lichtstrahlen wird ein zweiter Winkel ß bestimmt. Dabei erfolgt das Erfassen der ersten, zweiten und dritten reflektierten Lichtstrahlen in einem Ausführungsbeispiel simultan.

Anschließend wird aus dem ersten und zweiten Winkel der Brechungsindexes des keilförmigen Prüflings errechnet. In einem Ausführungsbeispiel wird die Messung des Brechungsindex sequenziell bei mehreren verschiedenen Wellenlängen durchgeführt.

Fig. 6a zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems 600 zum Messen eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings 100. Das Messsystem 600 umfasst eine Lichtquelle 225 zum Aussenden eines Lichtstrahls 110, ein Aufnahmeelement 610 zum Aufnehmen des Prüflings 100, ein Spiegelelement 420 und eine Vorrichtung 620, die ausgebildet ist, um ein Verfahren zum Ermitteln eines Brechungsindexes des optischen Prüflings 100, wie es in den vorangegangenen Figuren 3 und 5 beschreiben wurde, zu steuern.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 225 als Teil eines Autokollimators 200 ausgebildet, um das von der Lichtquelle 225 ausgegebene Licht zu kollimieren und zu dem Prüfling 100 zu leiten. Dabei umfasst der Autokollimator die lediglich beispielhaft polychromatische Lichtquelle 225 sowie optional, eine Mehrzahl von austauschbaren optischen Filtern im Strahlengang, um das von der Lichtquelle 225 ausgegebene Licht zu filtern.

Das Spiegelelement 420 ist auf einer der Lichtquelle 225 gegenüberliegenden Seite des Aufnahmeelements 610 angeordnet. Mit anderen Worten sind, der Autokollimator, die Prüflingshalterung und der Spiegel sequenziell nacheinander angeordnet. Dabei ist das Aufnahmeelement 610 in diesem Ausführungsbeispiel als eine mechanische Halterung für den keilförmigen Prüfling 100 ausgebildet und lediglich beispielhaft rotierbar gelagert. In ähnlicher Weise sind auch der Autokollimator 200 mit der Lichtquelle 225 und das Spiegelelement 420 in einem Ausführungsbeispiel um eine gemeinsame Achse 630 rotierbar.

Lediglich beispielhaft ist das Spiegelelement 420 in den Strahlengang mithilfe einer kinematischen Vorrichtung eingebracht und umfasst optional eine einstellbare Aperturblende. Die Oberfläche des Spiegels und die Oberflächen des Prüflings können zudem ausgebildet sein, um einen ähnlichen Grad an Reflexion aufzuweisen. Allerdings ist es wichtig darauf zu achten, dass Reflexe, welche an den Prüflingsflächen entstehen, von Reflexen, welche an der Spiegeloberfläche entstehen, voneinander unterscheidbar sind, um die detektierten Signale den entsprechenden Lichtstrahlen zuordnen zu können. Dazu ist es hilfreich den Reflexionskoeffizienten des Prüflings für die gewünschten Wellenlängen zu kennen. Mithilfe der einstellbaren Aperturblende kann der Grad an Intensität der von der Spiegeloberfläche reflektierten Lichtstrahlen angepasst werden, was für die Unterscheidung der vom Detektor erfassten Lichtstrahlen hilfreich ist.

Die Vorrichtung 620 ist in einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um lediglich beispielhaft neben einem Ausgeben von Licht mittels der Lichtquelle auch ein beispielhaftes Verfahren eines Objektivs des Autokollimators parallel zu dessen optischer Achse anzusteuern. Zusätzlich oder alternativ ist eine Rotation des Aufnahmeelements 610 oder eine Rotation des Autokollimators 200 und des Spiegelelements 420 ansteuerbar.

Fig. 6b zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems 600 zum Messen eines Brechungsindexes eines optischen Prüflings 100. Im Unterschied zu dem in der Fig. 6a dargestellten Ausführungsbeispiel für das Messsystem 600 ist nun in dem in der Fig. 6b dargestellten Messsystem 600 noch ein Erfassungssensor 650 für den Kippwinkel ö vorgesehen, dessen Ergebnis in der Vorrichtung 620 mitberücksichtigt oder mitverarbeitet wird, wie es vorstehend beschrieben wurde. Das Messsystem 600 gemäß der Darstellung aus der Fig. 6b wird somit beispielhaft um die folgenden Merkmale erweitert, derart, dass der erste Winkel a mithilfe des ersten an der schrägen Kante des Prüflings reflektierten, Lichtstrahls bestimmt wird und die Messvorrichtung um einen zusätzlichen Sensor 650 (der hier Tilt-Sensor genannt wird) erweitert wird, wel- eher zur Detektion einer Verkippung der Seite 102 bezüglich der Referenzachse des Lichtstrahl 110 (optische Achse) dient.

Mit anderen Worten lässt sich das hier vorgestellte Messsystem 600 sowie das damit durchführbare Verfahren wie folgt beschreiben:

Das Messsystem 600 umfasst einen Autokollimator zur Beleuchtung des Prüflings 100 und zum Erfassen der an den jeweiligen Prüflingsflächen entstehenden Reflexe. Im Beleuchtungsarm des Autokollimators befindet sich ein Reticle, welches zum Beispiel als Pinhole oder Kreuz ausgestaltet sein kann. Der Detektionsarm umfasst beispielsweise eine CMOS- oder CCD-Kamera. Die Lichtquelle 225 ist beispielsweise polychromatisch und zum Beispiel als Weißlicht-LED realisiert. Zur Einstellung einer oder mehrerer Messwellenlänge kann der Autokollimator oder die Lichtquelleneinheit über austauschbare optische Filter verfügen. Das Objektiv 210 des Autokollimators kann so ausgelegt sein, dass es linear verfahren werden kann, um dadurch longitudinale, chromatische Aberrationen zu kompensieren.

Der Prüfling 100 wird in einer geeigneten Halterung befestigt. Diese kann optional drehbar, um eine zur optischen Achse des Autokollimators parallel verlaufende Drehachse, gelagert sein, wodurch eine Verkippung zwischen der Rotationsachse der Prüflingshalterung und der Spiegeloberfläche beziehungsweise eine Verkippung des Spiegels zur optischen Achse des Autokollimators rechnerisch ausgeglichen werden kann. Alternativ zur Rotation der Prüflingshalterung kann auch der Autokollimator zusammen mit dem Spiegel um eine entsprechende, gemeinsame Achse 630 rotiert werden. Ohne Rotation der Prüflingshalterung sollte in einem vorbereitenden Schritt die Spiegeloberfläche zum Autokollimator hin ausgerichtet beziehungsweise ein Restfehler bezüglich der Verkippung der Spiegeloberfläche zur optischen Achse des Autokollimators bestimmt werden. Dieser vorbereitende Schritt wird ohne den Prüfling 100 durchgeführt.

Der Prüfling 100 kann alternativ auch auf einen Prüflingstisch gelegt werden. In dieser Ausführung würde sich der Autokollimator vorteilhafter Weise unterhalb des Prüflings und der Spiegel oberhalb des Prüflings befinden und man würde den Keil am besten mit einer der langen Seiten auf den Prüflingstisch auflegen. Der Spiegel kann weiterhin über eine kinematische Halterung in den Strahlengang einbeziehungsweise aus dem Strahlengang herausschwenkbar sein.

Weiterhin sollte die Reflektivität der Spiegeloberfläche vorteilhafterweise in einer vergleichbaren Größenordnung wie die Reflektivität der Prüflingsoberfläche liegen, damit die Reflexe an den einzelnen Oberflächen ohne Anpassung der Integrationszeiten der Kamera detektiert werden können. Der Spiegel kann optional über eine zusätzliche, einstellbare Aperturblende zur Strahlbegrenzung verfügen. Dadurch kann, durch Veränderung der Intensität der reflektierten Lichtstrahlen, der Kontrast der detektierten Reflexe untereinander angepasst werden.

Fig. 7a zeigt beispielhaft ein erstes Kamerabild der drei Reflexionslichtstrahlen 401, 402, 413. Die korrespondierenden Detektionssignale sind mit den Bezugszeichen 701, 702, 713 gekennzeichnet. Aus dem Abstand der Signale 701 und 702 ist in diesem Beispiel der Winkel a bestimmbar. Zur Bestimmung des Winkels ß müsste in diesem Fall der Spiegel orthogonal zur optischen Achse des Autokollimators ausgerichtet sein. Dann kann der Winkel ß aus dem Abstand des Signals 713 zu einem Referenzsignal (nicht dargestellt), welches ohne Prüfling im Strahlengang erfasst wird, bestimmt werden.

Fig. 7b zeigt eine beispielhaft ein zweites Kamerabild der Reflexionslichtstrahlen. In diesem Fall wurde der Prüfling um einen Winkel (Azimut) von 180° rotiert. Neben den Signalen 701, 702, 713 werden zusätzliche Signale 701 ', 702' und 713'detektiert, welche auf einer Kreisbahn eines jeweiligen Schlagkreises liegen. Wie in der Figur gezeigt, kann mithilfe der Verbindung der Signale 713 und 713', welche den Durchmesser eines Schlagkreises darstellt, der Winkel ß bestimmt werden. Eine Verkippung des Spiegels sorgt lediglich dafür, dass der Schlagkreis mit dem Durchmesser 713-713' linear auf dem Detektor verschoben wird, ohne dass der Durchmesser und damit der Winkel ß sich verändert.

Fig. 8 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Aufnahmeelements 610 zum Aufnehmen eines flüssigen Prüflings 100. Das hier dargestellte Aufnahmeelement 610 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 6 beschriebenen Aufnahmeelement. Dabei ist das Aufnahmeelement 610 in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um einen Prüfling 100 aufzunehmen, bei dem es sich lediglich beispielhaft um eine Flüssigkeit handelt. Das in der vorangegangenen Figur 6 beschriebene Messsystem beziehungsweise das in den vorangegangenen Figuren 3 und 5 beschriebene Verfahren kann auch eingesetzt werden, um den Brechungsindex einer Flüssigkeit zu messen. Zu diesem Zweck sollte die zu messende Flüssigkeit in einer geeigneten Weise stabilisiert werden, wie dies ist in der hier gezeigten Figur dargestellt ist. Die Flüssigkeit ist dabei beispielhaft zwischen zwei planparallelen Platten des Aufnahmeelements 610 derart eingeklemmt, dass diese die Form eines Keils annimmt. Die Messung kann somit analog zu der Messung eines Festkörpers durchgeführt werden. Bei dieser Konstellation sollte der Prüfling 100 ortsfest bleiben und der Autokollimator samt Spiegel rotiert werden. Weiterhin ist auf sehr gute Planität der planparallelen Platten zu achten.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder" -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.