用于確定檢查對象的位置的系統(tǒng)以及相關(guān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的、用于確定檢查對象的位置的系統(tǒng)以及一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的、用于借助于所述系統(tǒng)進(jìn)行檢查對象的位置確定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)已知了用于測定透鏡和透鏡系統(tǒng)的位置變化、角度和角度變化或?qū)χ绣e誤變化的聚焦設(shè)備和自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(AKF)，其中借助于分束器和作為準(zhǔn)直儀和望遠(yuǎn)鏡起作用的物鏡，當(dāng)在待檢查的平面上反射之后分析合適的投影的圖像。例如，已知二維的傳感器單元作為分析單元或者在典型的情況下是人眼作為分析單元。如果檢查表面(球面)的曲率中心未精確地處于坐標(biāo)軸上，則照明光束不是垂直地入射在待測件表面上。這樣做的后果是，當(dāng)在待測件表面處發(fā)生反射之后，其并不沿原路返回，而是以一與表面偏離90°得到反射角返回。這種變差直接與檢查表面(球面)的定中錯誤成比例。
[0003]為了描述透鏡或透鏡部分或一組元件的位置，在此必須測量兩個表面。如果想要建立與另外的表面的關(guān)系，則必須也要測量這些另外的表面。該任務(wù)等同于沿著光學(xué)軸在每個任意地點(diǎn)描述標(biāo)記的圖像的任務(wù)。為了解決該任務(wù)，由現(xiàn)有技術(shù)已知了，使用可更換的附加光學(xué)件或者通過內(nèi)部聚焦裝置改變AKF的圖像距離(例如通過沿著光學(xué)軸可移動的透鏡或者透鏡組)，或者通過改變自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和待檢查的表面(待測件或檢查對象)之間的距離(直線引導(dǎo)部)實(shí)現(xiàn)了，從自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡由待檢查的表面的反射得到的圖像再次顯示在標(biāo)記的平面中，從而檢測單元可以接收該圖像。
[0004]例如，DE 10 2005 013 755 B4公開了一種具有二維傳感器單元的、用于進(jìn)行對中錯誤測量的自準(zhǔn)直探頭。所述自準(zhǔn)直探頭除了傳感器單元外還具有分束器板、被照亮的刻線板、物鏡和用于聚焦的額外的透鏡。二維傳感器單元精確地定位在自準(zhǔn)直器物鏡的圖像平面中。整個結(jié)構(gòu)安裝在支架上。上部測量頭連同直線引導(dǎo)部在臺子上方安裝且下部測量頭和直線引導(dǎo)部處于臺子下方。兩個測量頭在此可以通過相應(yīng)的直線引導(dǎo)部沿著軸引導(dǎo)，所述軸大致與坐標(biāo)軸一致。待測件可以圍繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種改進(jìn)的系統(tǒng)供使用，所述系統(tǒng)尤其在沒有直線引導(dǎo)部和替換光學(xué)件的情況下也夠用且還可以提供檢查對象的表面的加速地測量，以便例如由此推導(dǎo)出可能的對中錯誤。該任務(wù)通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的、用于確定檢查對象的位置的系統(tǒng)以及一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的、用于借助于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行檢查對象的位置確定的方法。通過從屬權(quán)利要求進(jìn)一步限定有利的改進(jìn)方案。
[0006]在本發(fā)明的基本構(gòu)思中，所述用于確定檢查對象的位置的系統(tǒng)包括如下特征:自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，具有用于發(fā)射光束的光束源，分束器，檢測器單元和物鏡，以及設(shè)計為聚焦設(shè)備的光學(xué)元件，其中檢查對象、光束源和聚焦設(shè)備沿著共同的光學(xué)軸(z)布置，用于控制聚焦設(shè)備的控制設(shè)備，所述聚焦設(shè)備如此設(shè)計，使得光束可以聚焦在具有坐標(biāo)(xl、yl)的、檢查對象的第一檢查面的曲率中心上以及至少可以聚焦在具有坐標(biāo)(x2、y2)的、檢查對象的第二檢查面的曲率中心上。
[0007]檢查面優(yōu)選設(shè)計為球面。然而，根據(jù)本發(fā)明的考慮也適用于特殊情況“平面”和“非球面”。在平面的特殊情況下，曲率中心的等價物作為同樣具有坐標(biāo)Xl和yl的平面的法線方向存在。在第二種特殊情況下，非球面的表面局部近似球面。利用這種局部考慮同樣存在局部的曲率中心，所述局部的曲率中心對這種考慮來說和常規(guī)球面的曲率中心一樣處理。
[0008]因此，存在以一定間距位于檢查面之前或之后的曲率中心。該點(diǎn)對于真實(shí)的或虛構(gòu)的標(biāo)記的圖像或測量結(jié)果來說是有效的。因此，檢查面通過其參數(shù)“曲率中心的位置”和“球體半徑”描述。下面概念“檢查面”也用作其標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的同義詞。
[0009]通過聚焦設(shè)備在至少兩個檢查面上在時間上迅速相繼地聚焦實(shí)現(xiàn)了，“近似同時地”可以確定兩個檢查面的位置或位置的變化。因此，整體實(shí)現(xiàn)了，確定檢查對象的位置。根據(jù)本發(fā)明可以省去額外的光學(xué)裝置或直線引導(dǎo)部。因此不僅可以加速對檢查對象，例如光學(xué)構(gòu)件的定位調(diào)整，還可以在質(zhì)量上進(jìn)行改進(jìn)。此外，必要的構(gòu)件優(yōu)選旋轉(zhuǎn)對稱且小。作為另一個優(yōu)點(diǎn)，這還導(dǎo)致了有限的結(jié)構(gòu)空間。
[0010]縮小系統(tǒng)和省去旋轉(zhuǎn)的可能性實(shí)現(xiàn)了，當(dāng)檢查對象例如由于其大小或由于輻射折疊(所述輻射折疊限制了 AKF的外部的向內(nèi)視線的可進(jìn)入性)而未能安裝在旋轉(zhuǎn)臺時，也使用對中方法。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)不同，借助于用于控制聚焦設(shè)備的控制設(shè)備不移動這種聚焦設(shè)備。相反，借助于控制設(shè)備改變光學(xué)特性，尤其是聚焦設(shè)備的折射能力，以便能夠聚焦在待檢查的表面的不同的曲率中心上。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，檢查對象理解為唯一的檢查對象或者由多個分檢查對象組成的總檢查對象。例如，在第二種情況下是可以是消色差透鏡，所述消色差透鏡由兩個、三個或多個透鏡元件組成，所述透鏡元件整面地彼此接合或通過插座彼此連接。
[0013]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡還包括測量結(jié)構(gòu)。因此可以借助于測量結(jié)構(gòu)在檢測器單元上形成可分析的圖像。根據(jù)本發(fā)明，可以使用任意用于測量電磁輻射的構(gòu)件作為檢測器單元(例如(XD傳感器或照相機(jī))。如果檢查對象是單個透鏡，則表示:由兩個圖像(所述圖像近似同時地或在使用兩個光色用于照明的情況下也實(shí)際上同時地在照相機(jī)上觀察)的位置能迅速計算出透鏡中心的位置和透鏡軸的斜度以及提供作為測量或控制信號供使用。
[0014]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，控制單元包括計算單元和/或顯示單元。因此，利用一種單元既可以控制聚焦設(shè)備也可以由得到的測量值借助于計算單元推導(dǎo)出檢查對象的位置并在顯示單元中顯示檢查對象的位置。
[0015]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚焦設(shè)備設(shè)計為具有可調(diào)節(jié)的折射能力的透鏡，尤其是可電改變的透鏡。這種透鏡的折射能力可以極迅速地通過相應(yīng)的控制設(shè)備改變。
[0016]在該實(shí)施方案中，聚焦設(shè)備與已知的現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，所述聚焦設(shè)備在不存在透鏡或透鏡系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動情況下也夠用。通過優(yōu)選使用具有在電路徑上可直接改變的焦距的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)了各個聚焦?fàn)顟B(tài)之間的短暫的切換時間。
[0017]因此，所述裝置能比目前為止已知的構(gòu)造得更簡單，其更迅速地工作，因為取消或減小了輔助時間，且可以使用其它算法用于定位調(diào)整過程，所述算法通過需要少的迭代循環(huán)實(shí)現(xiàn)了定位調(diào)整持續(xù)時間的進(jìn)一步減小。
[0018]當(dāng)檢查對象處于共同的光學(xué)軸上時，產(chǎn)生了直接在檢查面的曲率中心中的真實(shí)或虛擬的圖像。只要檢查對象仍未對準(zhǔn)，則來自自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光束豎直地入射到檢查面上。以相同的距離然而側(cè)向與自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)軸錯開地產(chǎn)生真實(shí)或虛擬的圖像。該側(cè)向錯開量(根據(jù)本發(fā)明對兩個檢查面來說稱作dl和d2)由自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡在檢測器單元上觀察到且作為測量信息存在?？梢詾榱藱z查目的分析該信息或者借助于該信息可以合適地影響檢查面，也就是說移動或傾斜，從而檢查面以其曲率中心位于共同的光學(xué)軸上。因此可以實(shí)現(xiàn)在隨后示出的附圖中示出的理想情況。通過這種方法可以最小化檢查面的位置的公差。由錯誤的坐標(biāo)(xl、yl、zl)(能夠以所述坐標(biāo)說明焦點(diǎn)(Foki)的位置或曲率中心的位置)則得到對焦點(diǎn)和曲率中心來說一致的坐標(biāo)(0、0、z 1)。
[0019]該轉(zhuǎn)換描述了本發(fā)明的重要應(yīng)用。然而，以不同距離近似平行地顯示曲率中心的位置的可能性呈現(xiàn)了定位調(diào)整的新的可能性。表面的位置變化改變了看起來的，也就是說從自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡觀察的、在后面看到的曲率中心的位置。因此，對典型的安裝來說有利地是，從自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的側(cè)面開始安裝。為了分析距自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡更遠(yuǎn)的表面