用于通过调节体调节测量装置的方法、调节体以及用于调节调节体的方法与流程

本发明涉及一种用于调节测量装置的方法，该测量装置包括干涉仪单元、光学距离或位移测量装置以及可沿滑动轴线移动的支撑滑块。测量装置特别被配置成测量球形工件例如透镜上的半径。本发明还涉及一种可用于调节测量装置的调节体以及一种用于调节多件式调节体的方法，该多件式调节体包括球形制品和后向反射器。

背景技术：

对于球形工件的半径测量，工件定期被带入两个特征位置。在一个特征位置，从干涉仪单元发射的球形波前在波前的焦点处照射在工件的表面上。这个位置被称为“猫眼位置”。在另一个特征位置（共焦位置），球形波前的传播方向在每个照射位置处平行于待测量工件的相应表面法线，使得球形波前的焦点位于工件的球面的中心点。事实上，球形波前可能无法到达其焦点——因为它之前会照射球面，因此焦点也可以称为共焦位置中的虚焦点或目标焦点。这两个特征位置之间的距离对应于工件球面的半径。

在这种方法和测量装置中，如果确定两个特征位置之间的差异的距离测量装置的测量轴线相对于干涉仪单元的光轴或工件的球面的中心点没有精确对齐，则难以避免或减少测量误差。因此，可在测量期间产生abbe（阿贝）误差。

ep0561178a2总体上描述了用于干涉测量确定球形工件半径的方法和装置。

在该文献中描述了这些方法对测量精度的影响，例如，l.a.selberg，《光学工程》，1992年，第31（9）卷第1961-1966页的“通过干涉测量法的半径测量”。在理想条件下，可以实现20nm的可重复性（u.griesmann等人，《cirp年鉴-制造技术（cirpannals-manufacturingtechnology）》，2004年，第53（1）卷第451-454页的“用干涉测量法测量球体的形状和半径”）。然而，可重复性不是市场上可获得的装置的测量不确定性的主要影响因素，这些装置具有一位数微米范围内的测量不确定性。

如果存在测量轴线和移动轴线之间的偏移（abbe偏移），则可能由于倾斜而产生abbe误差。为了能够最小化abbe误差，必须减少abbe偏移。

为了减小温度影响，使用干涉仪单元和工件之间的距离由三个单独的距离测量装置测量的测量装置。为了能够在如此做的同时最小化abbe误差，三个距离测量装置必须跨越等边三角形，并且干涉仪单元的焦点必须位于等边三角形的重心处。这种装置复杂且难以调节（erlongmiao等人，proc.spie9282，第七届先进光学制造和测试技术国际研讨会：光学测试和测量技术与设备，9282om（2014年9月18日），doi：10.1117/12.2070796，“在垂直干涉仪工作站中实现亚微米曲率半径测量”）。

其他方法和测量装置的目标是通过校正计算最小化或消除由abbe误差产生的调节不准确度（schmitz等人，《应用光学》，2008年12月20日，卷47，第36号，第6692-6700页，“使用阶段误差运动数据改进光座具测量”）。

校正计算不利之处在于必须非常精确地知道误差的原因，例如，倾斜角度、轴线偏移（abbe偏移）等，以便能够执行校正计算。因此，在一些测量装置中，取代一个距离测量装置，三个单独的距离测量装置或者单个距离测量装置和附加的角度传感器被用于确定倾斜或偏斜角度。在这种测量装置中，还可以通过可控致动器消除倾斜角和轴线偏移来消除或最小化abbe误差。然而，由这种致动器产生热量，其中，与abbe误差相比，温度波动对可实现的测量精度具有很大的不利影响。

us2003/0223081a1描述了一种用于校准用于测量球形工件的半径测试台的方法。为了校准，使用以衍射元件形式的调节体，其包括多个同轴布置的环，这些环被布置成使得它们本身可以反射球形波前。为了能够用这种调节体校准半径测试台，需要精确地知道由衍射元件限定的半径。如果更换干涉仪单元的物镜，则通过该方法仅实现对待测量工件和干涉仪单元之间的非常特定的相对位置的调节，并且该调节必须再次完全执行。

us8,947,678b2和us9,857,169b2描述了另外的方法，以便最小化测量误差，其中分别使用复杂的装置。

替代方法和装置使用短相干光（us6,801,323b2）或具有可变波长的激光（us6,894,788b2）代替工件的机械运动。

技术实现要素：

从现有技术出发，可以认为本发明的目的是通过使用允许快速且简单地最小化或消除abbe误差的调节体来创建用于调节测量装置的方法，并且可以独立于球形工件的半径使用。特别是在如此做时，应使用调节体的实际尺寸不必是已知的或者不必精确地知道的方法。另外，本发明还应提供一种与该方法一起使用的调节体以及一种简单且精确调节多件式调节体的方法。

该目的由独立权利要求解决。

根据本发明，提出了一种用于调节测量装置的方法。测量装置包括具有光轴的干涉仪单元，具有测量轴线的光学距离测量装置和布置在干涉仪单元和光学距离测量装置之间的支撑滑块，该支撑滑块可沿滑动轴线移动。光学距离测量装置被配置成测量或确定支撑滑块在滑动轴线方向上的位置。待测量的工件可以布置在支撑滑块上。测量装置特别配置用于测量球形工件或球形工件部分的半径。例如，测量装置可用于透镜的半径测量。

在优选实施例中，干涉仪单元被配置为斐索干涉仪。优选地，斐索干涉仪具有可替换或可更换的斐索物镜。光学距离测量装置可以形成为测量位移或距离的干涉仪（位移测量干涉仪，简称为：dmi）。

在根据本发明的用于调节测量装置的方法中，光学距离测量装置的测量轴线首先平行于滑动轴线对齐。另外，作为选项，干涉仪单元的光轴可以与滑动轴线平行地对齐。

对于进一步的方法，使用可以在测量轴线对齐之前或优选地在测量轴线对齐之后布置在支撑滑块上的对齐体。调节体具有正面和与正面相对的背面。正面面向干涉仪单元，并且背面面向距离测量装置。调节体可以通过支撑滑块沿滑动轴线移动。调节体可以相对于支撑滑块以若干平移自由度和/或旋转自由度定位，例如，可以在正交于滑动轴线的一个或两个方向上位移和/或围绕与滑动轴线正交的一个或两个方向倾斜或偏斜。为此，支撑滑块具有带有相应调节装置的保持装置。

调节体具有至少一个球形反射和/或衍射表面，每个球形反射和/或衍射表面分别在正面具有一个中心点。优选地，在调节体处存在至少两个并且特别是恰好两个球形反射和/或衍射表面。作为选项，另外可以存在一个或多个平面反射和/或衍射表面。优选地，与至少一个球形反射和/或衍射表面相比，至少一个平面反射和/或衍射表面具有在径向方向上距调节体的正面的至少一个中心点或中心轴线的更大距离。

球形反射和/或衍射表面意指改变入射光的方向的表面。可以通过反射和/或衍射实现重定向。在本文上下文中，术语“球形”是指实现的重定向的效果——其对应于球形反射表面的重定向效应——特别是用于区别于平面反射和/或衍射表面。如果重定向是由反射引起的，则反射表面也具有球面。对于通过衍射的重定向，衍射表面的表面被结构化，例如，通过计算机生成的全息图（cgh），并且没有球面，而是通常为平面表面。

调节体在背面具有后向反射器，其包括顶点。顶点和至少一个球形反射和/或衍射表面的至少一个中心点位于共同的中心点线上。顶点可以例如由几个相邻的反射器表面（例如三镜反射器）的角点或由球形反射器的半球的共同中心点形成。顶点为后向反射器相对于入射和反射光线的对称点。后向反射器的特征在于入射光线平行于入射方向并与入射方向偏移地被反射，其中，沿入射光线和反射光线延伸的两条线距顶点的距离相等。

调节体的每个球形反射和/或衍射表面的中心点位于中心点线上。优选地，恰好一个中心点被布置在后向反射器的顶点处。

后向反射器与光学距离测量装置的距离或距离变化可以通过将光线特别是激光束发射到后向反射器上、通过接收反射的光或激光射线并通过评估时间延迟、相位取向等来确定。光学距离测量装置发射平行于测量轴线的光或激光束。

为了能够补偿温度影响和对距离测量的其他环境影响，支撑滑块可以在参考点中移动。在该参考点中，确定后向反射器与光学距离测量装置或第二干涉仪之间的距离（死距离），以便能够计算对距离测量的环境影响。

为了调节测量装置，消除了物镜特别是斐索物镜关于干涉仪单元的光轴的倾斜。在如此做时，在猫眼位置中布置任意测试对象，并且物镜绕笛卡尔坐标系的x和/或y方向倾斜或偏斜，直到在干涉图案中看不到或仅有少量干涉条纹可见。随后，代替测试对象，调节体被用于进一步调节。球形波前通过干涉仪单元发射到至少一个球形反射和/或衍射表面上，在该表面处被重定向（反射和/或衍射）并且被干涉仪单元接收为球形返回波前。在干涉仪单元中，基于球形返回波前和在干涉仪单元中产生的参考波前产生干涉图案。可以参考发射的球形波前的焦点相对于球形反射和/或衍射表面的特征位置来评估干涉图案。调节体借助于平行于滑动轴线的支撑滑块位移，直到球形波前的焦点和球形反射和/或衍射表面的中心点基本上重合。随后，干涉仪单元的物镜正交于滑动轴线移动，直到在干涉图案中看不到或仅有少量条纹可见。然后，球形波前的焦点在与滑动轴线正交的平面中的位置与球形反射和/或衍射表面的中心点重合。可以省略沿滑动轴线的微调。球形波前的焦点和球形反射和/或衍射表面的中心点在与滑动轴线正交的平面中重合并且至少基本上在滑动轴线的方向上重合的定位是足够的。这个位置被称为共焦位置。

在该共焦位置中，中心点线延伸通过球形波前的焦点。测量轴线总是延伸通过顶点并且优选地也通过球形波前的焦点延伸，特别是在球形反射和/或衍射表面的顶点和中心点重合的情况下。因为测量轴线与滑动轴线平行地对齐，所以可以在不产生abbe误差的情况下在工件的半径测量期间通过位移支撑滑块执行从共焦位置开始在另一特征位置中的移动。

在通过使用调节体调节测量装置之后，调节体可以保持在支撑滑块上并且不必为了工件在测量装置中的测量而被移除。在打开位置和关闭位置之间可切换的孔可以存在于支撑滑块处并且可以布置在用于工件的固定件和调节体之间、在用于工件的固定件的背离干涉仪单元的一侧。在如此做时，调节体的后向反射器可用于在测量工件期间测量支撑滑块的距离或位移。

在调节体和干涉仪单元之间的与滑动轴线平行和/或正交的相对运动期间和/或通过相对于滑动轴线倾斜或偏斜，干涉图案可以具有一个抛物线分量和两个线性分量。如果执行该相对运动使得抛物线分量和线性分量被最小化或完全消除，是有利的。如果干涉图案基本上或完全没有条纹，则发射的球形波前的目标焦点或虚焦点在与滑动轴线正交的平面中的位置与球形波前被反射处的球形反射和/或衍射表面的中心点重合。

如果调节体包括第一球形反射和/或衍射表面以及在正面具有不同半径的第二球形反射和/或衍射表面，则也是有利的。第一反射和/或衍射表面以及第二反射和/或衍射表面的中心点被布置在共同的中心点线上。在如此做时，第一球形反射和/或衍射表面的中心点可以布置在调节体的正面的后面，并且第二球形反射和/或衍射表面的中心点可以布置在调节体的正面的前面。

为了使调节体的中心点线平行于滑动轴线对齐，调节体可以在由第一球形反射和/或衍射表面限定的第一共焦位置以及由第二球形反射和/或衍射表面限定的第二共焦位置中移动。在第一共焦位置，调节体沿正交于滑动轴线的至少一个方向线性地位移，并且在第二共焦位置，调节体围绕正交于滑动轴线定向的至少一个方向倾斜或偏斜。调节体在两个共焦位置的位移和/或倾斜可以反复地重复。执行位移和/或倾斜，直到第一共焦位置中的干涉图案以及第二共焦位置中的干涉图案指示中心点线平行于滑动轴线定向。尤其是这种情况，如果两个共焦位置中的干涉图案中的条纹数量最小或者不再可见条纹。

优选地，调节体在第一共焦位置中仅仅相对于滑动轴线位移，并且在第二共焦位置中仅仅相对于滑动轴线倾斜或偏斜。

进一步有利的是，在中心点线对齐之后，调节体沿着与滑动轴线正交的至少一个方向位移，以便改善测量位移的干涉仪（dmi）的信号强度和/或信号质量。在这种干涉仪中，光线或激光射线被发射到后向反射器上，并且接收平行于发射的光线延伸的反射光线。对于干涉测量，反射光线与参考光线的叠加是必需的。因此，发射光线与接收的反射光线的距离由测量位移的干涉仪预定义，在该干涉仪处可以获得最佳信号强度或信号质量。在对齐中心点线之后，可以减小测量位移的干涉仪中的信号强度或信号质量，并且可以以这种方式再次改善。

可以通过使用调节装置来执行测量轴线相对于滑动轴线的对齐。在一个实施例中，调节装置包括重定向单元，例如至少一个分束器和/或至少一个反射镜以及检测器，特别是区域检测器。例如，检测器可以由相机，特别是ccd相机形成。

调节装置被布置在支撑滑块上，用于调节测量轴线。支撑滑块可以在平行于滑动轴线彼此远离的两个滑动位置中移动。在每个滑动位置，光束从距离测量装置被引导到重定向单元上，重定向光束从重定向单元被引导到检测器上。重定向的光束分别照射在检测器上的照射位置。如果照射位置在滑动位置中没有变化或者在预定的公差内，则测量轴线与滑动轴线充分平行地定向。如果照射位置在两个滑动位置之间以不满足预定公差的方式改变，则可以校正距离测量装置的调节。优选地，具有最大距离的支撑滑块的两个端部位置被选择为滑动位置，以便实现高精度。

为了确定照射位置，可以分别计算照射到检测器上的光波的重心。

在一个实施例中，调节体可以包括位于正面的平面反射和/或衍射表面。反射和/或衍射表面尤其在正交于中心点线取向的平面中延伸。平面反射和/或衍射表面可以形成为环形平面，并且可以围绕至少一个球形反射和/或衍射表面同轴布置。

在一个优选实施例中，可以通过使用平面反射和/或衍射表面来实现中心点线和从干涉仪单元发射的波前之间的正交定向。为此目的，由干涉仪单元通过透射板（也称为“透射平面”）发射到平面反射和/或衍射表面上的平面波前作为平面返回波前被重定向回干涉仪单元（反射和/或衍射），其中，干涉仪单元通过使用在干涉仪单元中产生的平面返回波前和参考波前来产生干涉图案。调节体可以围绕与滑动轴线正交的至少一个方向倾斜或偏斜，直到干涉图案指示平面反射和/或衍射表面正交于干涉仪单元的光轴定向。该调节可以用作粗调预调节，以便简化或加速干涉仪单元的光轴相对于滑动轴线的后续、更精确的调节。

粗调预调节可以优选地包括以下步骤中的一个或多个：

-用透射板代替干涉仪单元的物镜，并使用调节装置使离开透射板的发射的激光束或光束平行于滑动轴线定向。

-调节透射板的透射表面，在该透射表面处反射参考波前，以通过使用布置在支撑滑块处的反射器装置，特别是反向反射器，产生与滑动轴线正交的干涉图案。

-使用支撑滑块上的调节体，通过使调节体相对于滑动轴线倾斜或偏斜，使调节体的中心点线与滑动轴线平行对齐。

随后完成预调节。透射板被移除。

然后，通过使用具有类似方法步骤的调节装置，干涉仪单元的光轴可以与滑动轴线平行地对齐，如上面参考光学距离测量装置的测量轴线所解释的。

根据本发明的调节体，其可以优选地用于通过使用如上所述的方法调节测量装置，具有正面和与正面相对的背面。正面包括第一球形反射和/或衍射表面以及具有不同半径的第二球形反射和/或衍射表面。作为选项，正面可以另外包括平面反射和/或衍射表面。两个球形反射和/或衍射表面的中心点被布置在共同的中心点线上。优选地，任选存在的平面反射和/或衍射表面正交于中心点线定向。

优选的是，调节体的正面恰好具有两个或恰好三个反射和/或衍射表面：第一球形反射和/或衍射表面、第二球形反射和/或衍射表面以及可选地另外的平面反射和/或衍射表面。平面反射和/或衍射表面优选地同轴地布置到中心点线，并且特别是关于中心点线径向向外地直接邻接第二球形反射和/或衍射表面。

调节体在背面处具有后向反射器。后向反射器定义顶点。中心点线延伸通过球形反射和/或衍射表面的顶点和中心点。优选地，后向反射器具有与第一球形反射和/或衍射表面的中心点重合的顶点。第一球形反射和/或衍射表面的中心点比附加球形反射和/或衍射表面的中心点或其他中心点至少布置得更靠近顶点。特别地，两个球形反射和/或衍射表面的中心点具有与后向反射器的顶点不同的距离。

棱镜后向反射器和/或球形后向反射器可用作后向反射器。

优选的是，调节体包括具有球形反射和/或衍射表面的球形制品，并且作为选项具有平面反射和/或衍射表面。后向反射器正交于中心点线可移动地直接或间接地布置在球形制品上，使得在调节和/或组装调节体期间可以调节中心点线上的顶点。

在优选实施例中，在从正面观看时，第一球形反射和/或衍射表面为凸面的，在从正面观看时，第二球形反射和/或衍射表面为凹面的。优选地，第一反射和/或衍射表面由球形帽的外层表面或外表面形成。球形帽优选地关于中心点线对称地布置。在如此做时，如果第二球形反射和/或衍射表面形成环绕第一球形反射和/或衍射表面的环表面，则是有利的。优选地，在径向于中心点线观看时，第一和第二球形反射和/或衍射表面直接彼此邻接。

具有球形制品和后向反射器的多件式调节体可以如下调节或组装：

为了利用干涉仪单元调节测量装置，使用了光学距离测量装置和支撑滑块以及另外的调节装置。在一个实施例中，调节装置包括重定向单元，例如至少一个分束器和/或至少一个反射镜以及检测器，特别是区域检测器。例如，检测器可以由相机，特别是ccd相机形成。调节装置被布置在支撑滑块处。

在支撑滑块处，已经调节的球形后向反射器被布置作为参考。这种球形后向反射器也称为“球形安装的后向反射器”（smr），并且具有球形帽表面以及后向反射器，其中后向反射器的顶点与球形帽表面的中心点重合。球形波前由干涉仪单元发射、在球形帽表面上反射并在干涉仪单元中作为反射球形返回波前接收，以用于产生干涉图案。球形反向反射器在由球形帽表面限定的共焦位置中与滑动轴线平行以及正交地移动。

在该共焦位置中，通过距离测量装置和调节装置测量表征共焦位置的参考测量值。例如，光束可以从距离测量装置引导到后向反射器上，可以在后向反射器处被反射并且可以被重定向单元重定向到检测器上。光束在检测器上的照射位置限定了测量值，该测量值表征径向地相对于测量轴线或滑动轴线的后向反射器的位置，并且可以用作参考测量值。

随后，将球形后向反射器从测量装置中去除并由调节体代替。然后球形波前由干涉仪单元被再次发射，被反射并因此在干涉仪单元中产生干涉图案。为了产生反射的球形返回波前，特别是使用第一球形反射和/或衍射表面，即例如内反射和/或衍射表面。调节体在共焦位置（特别是由使用的球形反射和/或衍射表面限定的第一共焦位置）中移动。

当达到调节体的共焦位置时，球形制品的位置保持不变，并且后向反射器相对于球形制品关于中心点线正交地位移。通过调节装置连续地或重复地确定表征后向反射器的位置的测量值。执行后向反射器的位移，直到轴向测量的测量值与先前确定的参考测量值一致。如果到达后向反射器的位置，则后向反射器和球形制品相对于彼此固定。

附图说明

本发明的优选实施例源自从属权利要求、说明书和附图。在下文中，参考附图详细解释本发明的优选实施例。附图示出：

图1为测量装置的实施例的透视图，

图1a和图1b为图1的测量装置在不同视图中的支撑滑块，

图2和图3为示意性框图，比如分别示出了用于通过根据图1的测量装置测量半径的球形工件的不同测量位置，

图4为示意性框图，比如在测量球形工件的半径期间产生abbe误差的图示，

图5为调节体的球形制品的实施例的透视图，

图6为图5的球形制品在正面的平面图，

图7为沿图6中的切割线vii-vii截取的横截面中的根据图5和图6的球形制品，

图8为调节体的后向反射器的基本示意图，

图9为调节体的实施例的基本示意图，该调节体包括根据图5和图7的球形制品和根据图8的后向反射器，

图10为根据图5至图7的具有球形制品的调节体的另一实施例和球形后向反射器的基本示意图，

图11和图12为示意性框图，比如用于调节具有球形制品和后向反射器的调节体的方法的图示，

图13为比如根据图1的测量装置的图示的示意性框图，该测量装置具有处于第一共焦位置的根据图9的调节体，

图14为图13的测量装置和调节体的图示，其中调节体位于第二共焦位置，

图15为比如图示用于使图1的测量装置的测量轴线与滑动轴线平行对齐的方法的示意性框图，

图16-图19为比如图示用于使干涉仪单元的光轴与图1的测量装置的滑动轴线平行对齐的方法的相应示意性框图，

图20为比如用于调节物镜的方法步骤的图示的示意性框图，

图21和图22为比如可以替代地应用的用于调节物镜的另一个方法步骤的图示的相应示意性框图，

图23和图24为不同视图中的调节体的球形部分的实施例，

图25为调节体的球形制品的另一个实施例。

具体实施方式

图1示出了用于测量工件21的球面半径的测量装置20的实施例（图2-图4）。测量装置20具有干涉仪单元22，该干涉仪单元22被实施为斐索干涉仪23。干涉仪单元22包括第一干涉仪24和物镜25，例如具有斐索表面27的可更换的斐索物镜26。干涉仪单元22限定光轴a。

测量装置20另外包括光学距离测量装置30，该光学距离测量装置30在本实施例中由距离测量干涉仪（dmi）形成，该距离测量干涉仪（dmi）随后被称为第二干涉仪31。第二干涉仪31限定测量轴线m。第二干涉仪31发射平行于该测量轴线m的激光束，该激光束称为发射激光束le。

测量装置20另外包括支撑滑块32，支撑滑块32被布置在第一干涉仪单元22和第二干涉仪31之间，即可沿滑动轴线s移动。支撑滑块32用于保持待测量的工件21。

如图1所示，支撑滑块32沿滑动轴线s可移动地支撑在导轨33上。导轨33、第一干涉仪单元22和第二干涉仪31被安装在测量装置20的机架34上。光轴a和测量轴线m相对于滑动轴线s的对齐可通过相应的调节装置调节。

具有导轨33的机架34限定了具有空间方向x、空间方向y和空间方向z的笛卡尔坐标系。空间方向z平行于滑动轴线s定向。空间方向x和空间方向y正交于滑动轴线s定向。

支撑滑块32在图1a和图1b中示出。它包括用于保持主体（例如工件21）的保持装置36。保持装置36具有调节装置37，以便相对于笛卡尔坐标系x、y、z在其定向和位置调节布置在保持装置36处的主体。调节装置37可提供若干旋转自由度和/或平移自由度。

图2和图3示例性地公开了用于测量球形工件21的半径的测量原理。工件21保持在支撑滑块32上。支撑滑块32使工件21在沿着滑动轴线s的彼此远离的两个特征位置中移动。干涉仪单元22发射包括焦点f的球形波前ws。在也被称为“猫眼位置”的一个特征位置中，焦点f位于工件21的表面处（图2）。球形波前ws关于工件21的球面上的焦点f被点对称反射，并被反射为回到干涉仪单元22的球形返回波前wr。另外，参考波前在干涉仪单元22中产生并且受接收到的球形返回波前wr干扰。基于干涉图案，可以识别工件21的特征位置（图2和图3）。

在另一特征位置中（图3），工件21的球面的中心点位于球形波前ws的焦点f。因此，球形波前ws以直角照射在工件21的球面上，并且可以说本身反射回来。在如此做时，再次在第一干涉仪单元22的第一干涉仪24中产生特征干涉图案。

在根据图2的一个特征位置（猫眼位置）中，支撑滑块32具有沿滑动轴线s的第一轴线位置z1。在根据图3的共焦位置中，支撑滑块32具有沿着滑动轴线s的第二轴线位置z2。第一轴线位置z1和第二轴线位置z2之间的距离d由光学距离测量装置30确定，并且根据第二干涉仪31的示例确定。该距离d对应于工件21的球面的半径。为了分别测量轴线位置z1、z2或距离d，在支撑滑块32处布置有反射器35，其将来自第二干涉仪31的发射激光束le反射为回到第二干涉仪31的反射激光束lr。在第二干涉仪31处，反射的激光束lr例如与参考激光束干涉，并且由此确定距反射器35的距离。基于该值，可以确定距离d的轴线位置，通过这些轴线位置，支撑滑块32沿着滑动轴线s移动。

如果没有理想地调节测量装置20，则在确定球形工件21的半径期间可以产生测量误差，特别是abbe误差。如果测量轴线m没有延伸贯穿球形波前ws的焦点f，则会产生abbe误差（图4）。

借助于调节体40，提供了根据本发明的用于调节测量装置20并使轴线a、m、s相对于彼此对齐的方法可能性。

在如此做时，使用调节体40，其在优选实施例中构造成两部分（图9和图10）。根据本发明的调节体具有球形制品41和后向反射器42。球形制品41和后向反射器42可相对于彼此移动，并且可相对于彼此固定，或者可直接或间接地彼此固定在期望的相对位置。调节体40的两个实施例在图9和图10中示意性地示出。球形制品41的优选实施例在图5-7中示出。

调节体40具有正面43以及与正面43相对的背面44。后向反射器42被布置在背面44处。

在图9所示的实施例中，后向反射器42由棱镜反射器表面布置45形成，其在图8中示意性地示出。反射器表面布置45具有3个反射器表面46，它们在形成顶点47的角点处彼此邻接。从顶点47开始，反射器表面布置45具有三个边缘48，两个反射器表面46分别在所述边缘处邻接。边缘48邻接于顶点47。在公共边缘48处邻接的两个反射器表面46包括直角。因此，三个反射器表面46形成立方体的角部区域。反射器表面46的尺寸和形状例如是相同的。三个反射器表面46特别地形成为三角形。在与反射器表面布置45的顶点47相对的一侧，设置开口49，光或激光束可以通过该开口49进入，并且在反射器表面46处反射的光或激光束可以通过开口49离开。

这种棱镜反射器表面布置45在图8和图9中示出。图10示出了作为球形后向反射器或球形安装的后向反射器的后向反射器42的替代实施例。存在它们的球形和例如半球形凹面反射器表面50。与反射器表面50相比具有较小半径的半球51以半球的中心点重合的方式布置在包括反射器表面50的半球处。顶点47由半球的中心点形成。

在后向反射器42的两个实施例中，入射的发射激光束le被平行对齐地反射为反射激光束lr。发射的激光束le和反射的激光束lr关于平行于激光束延伸通过顶点47的线正好相反地布置。

球形制品41具有至少一个球形反射和/或衍射表面，并且在这里描述的优选实施例中，具有第一球形反射和/或衍射表面54以及第二球形反射和/或衍射表面55。另外，球形制品41包括第三平面反射和/或衍射表面56。在该实施例中，球形反射和/或衍射表面54、55、56形成正面43的一部分并形成球形制品41的正面43。

如图7、图9和图10所示，在从正面43观看时，第一球形反射和/或衍射表面54为凸形的，并且例如由球形帽的外表面或外层表面形成。第一球形反射和/或衍射表面54具有第一半径r1和第一中心点p1。

在该实施例中，在从正面43观看时，第二球形反射和/或衍射表面54为凹形表面，其完全以环形方式环绕第一球形反射和/或衍射表面54并且根据示例直接邻接第一球形反射和/或衍射表面54。第二球形反射和/或衍射表面55具有第二半径r2和第二中心点p2。

在优选实施例中，第一半径r1的量小于第二半径r2的量。

两个中心点p1、p2位于共同的中心点线g上。球形制品41和后向反射器42以相对于彼此的方式定位，使得中心点线g延伸通过顶点47。

第一中心点p1距顶点47的距离小于所有其他中心点的距离，并且根据第二中心点p2距顶点47的示例。在优选实施例中，第一中心点p1与后向反射器42的顶点47相同，或者至少以距离顶点47至多0.5mm或至多0.25mm或至多0.1mm的较小距离布置。

在该实施例中，平面反射和/或衍射表面56直接邻接第二球形反射和/或衍射表面55。平面反射和/或衍射表面56形成为环形表面并环绕球形反射和/或衍射表面54、55。

随后，解释用于调节测量装置20和通过使用测量装置20调节调节体40的过程。

首先，由第二干涉仪31限定的测量轴线m平行于滑动轴线s对齐。原理在图15中示出。为了对齐测量轴线m，使用包括重定向单元61以及检测器62的调节装置60并将其布置在支撑滑块32处。发射的激光束le从第二干涉仪31发射并被引导到重定向单元61上。从重定向单元61将重定向的激光束la重定向到检测器62。重定向的激光束la照射在检测器62上的照射位置。检测器62优选地为区域检测器，并且可以由相机，特别是ccd相机形成。

支撑滑块32在第一滑动位置s1中移动，即例如第一滑动位置s1尽可能靠近第二干涉仪31定位并且可以限定支撑滑块32的端部位置。重定向的激光束la照射在检测器62上的第一照射位置b1。随后，支撑滑块32与调节装置60一起在第二滑动位置s2中移动，即该第二滑动位置s2特别地尽可能靠近干涉仪单元22定位并且可以为支撑滑块32的相对的端部位置。在该第二滑动位置s2中，重定向的激光束la照射在检测器52上的第二照射位置b2上。如果第一照射位置b1和第二照射位置b2是相同的，如果两个照射位置b1、b2都位于公差范围内，则测量轴线m足够精确地平行于滑动轴线s定向。如果不是这种情况，则第二干涉仪31相对于滑动轴线s的位置和/或定向必须通过相应的调节装置改变，例如通过绕空间方向y和/或空间方向x的倾斜。

重复执行以上说明的方法步骤，直到实现测量轴线m平行于滑动轴线s的足够精确对齐。

照射在检测器表面上的光的重心位置可以被确定为照射位置b1、b2。

如图19中示意性地示出的，可以以相同的方式实现光轴a相对于滑动轴线s的对齐。在如此做时，发射的激光束le优选地通过孔68从第一干涉仪24发射到重定向单元61上。通过孔68，发射的激光束le的直径减小，优选地减小到近似等于从第二干涉仪31发射的发射激光束le的直径的直径。在两个滑动位置s1、s2中，确定重定向的激光束la的相应的照射位置b1或b2，并且评估两个照射位置b1、b2是否在预定的公差内。如果不是这种情况，则校正第一干涉仪24相对于滑动轴线s的位置和/或定向，从而可以执行沿空间方向x和/或空间方向y的位移和/或绕空间方向x和/或空间方向y的倾斜或偏斜。

需指出，第一滑动位置s1和第二滑动位置s2以及第一照射位置b1和第二照射位置b2在测量轴线m的对齐期间和在光轴a的对齐期间必须不重合并且可以彼此不同。

在第一干涉仪24相对于滑动轴线s对齐期间，物镜25被移除并且不产生聚焦光。

为了简化或加速布置在支撑滑块32处的调节体40的中心点线g的以下精确调节，可以在第一干涉仪24的光轴a与滑动轴线s平行对齐（如上面参考图19所述的）之前，首先执行图16-图18中所示的方法步骤。

在图16所示的方法步骤中，首先使用调节装置60，类似于参考图19所解释的方法过程。透射板63插入从第一干涉仪24发射的发射激光束le的射线路径中。透射板63具有两个彼此非平行定向的透射表面64a、64b，因此透射板63具有楔形形状。第一透射表面64a面向第一干涉仪24。相对的第二透射表面64b面向调节装置60的分束器61。孔68优选地布置在透射板63和分束器61之间。发射的激光束le照射在第一透射表面64a上。穿过透射板63的光作为透射光束或透射激光束lt离开第二透射表面64b并且由孔68的直径限制。透射激光束lt通过调节装置60与滑动轴线s平行对齐。在如此做时，支撑滑块32与分束器61和检测器62一起可以沿着滑动轴线s在不同的滑动位置s1、s2中移动，直到照射位置b1、b2至少在预定的公差范围内。第一干涉仪24并且因此光轴a通过适当的调节装置相对于滑动轴线s倾斜，特别是绕x方向和/或y方向倾斜，直到透射激光束lt与滑动轴线s充分平行地对齐。

在图6所示的方法过程中，透射板63的定向是未知的。一个或两个透射表面64a、64b可以相对于滑动轴线s倾斜地倾斜，并且可以相对于滑动轴线s特别是非正交地定向。由于透射板63的楔角，第一干涉仪24的光轴a相对于滑动轴线s倾斜并且相对于透射激光束lt倾斜。

随后移除孔68和调节装置60（图17）。反射器装置65沿滑动轴线s在任意滑动位置设置在支撑滑块32上，其中反射器装置65可由反向反射器形成。反射器装置65被配置为反射平行于照射方向的入射光波。因此，在第一干涉仪24中产生干涉图案。在这种布置中，透射板63相对于滑动轴线s倾斜，特别是绕x方向和/或y方向倾斜，直到干涉图案指示第二透射表面64b正交于滑动轴线s定向，通过该第二透射表面64b，产生用于在第一干涉仪24中形成参考图案的参考光波。干涉图案中的线性分量被最小化，直到干涉图案中仅存在少量或新的条纹。

在正交调节与滑动轴线f正交的第二透射表面64b之后，从支撑滑块32移除反射器装置65。调节体40被布置在支撑滑块32或已经布置的调节体40，并且在当前情况下，调节体40的球形制品41用于进一步调节（图18）。透射激光束lt（平面波前we）被引导到平面反射和/或衍射表面56上，在那儿被反射并在第一干涉仪24中作为平面返回波前再次被接收。在第一干涉仪24中，产生干涉图案，其表征定向，特别是中心点线g分别相对于滑动轴线s或第二透射表面64b的倾斜。调节体40相对于滑动轴线s绕x方向和/或y方向倾斜，直到干涉图案指示平面反射和/或衍射表面56与第二透射表面64b平行并因此正交于滑动轴线s定向。这也意味着中心点线g平行于滑动轴线s延伸。因此，调节体40相对于滑动轴线s在支撑滑块32上对齐。

在根据图16-图18的方法步骤之后，光轴a仍然相对于滑动轴线s倾斜。因为透射板36的楔角是已知的，所以光轴或第一干涉仪24可以绕从透射板63的几何形状获得的角度倾斜，使得光轴a与滑动轴线s大致平行。随后可以执行光轴a与滑动轴线s平行的更精确调节或微调，正如已经参考图15所解释的。在该调节期间，具有已经平行于滑动轴线s对齐的中心点线g的调节体40可以保持在支撑滑块32处。

在测量轴线m、光轴a和中心点线g平行于滑动轴线s的此对齐之后，可以利用测量装置20执行本发明的调节体40的调节，在此调节期间，球形制品41和后向反射器42之间的相对位置被调节——如果还没有发生这种调节的话。在图11和图12中示意性地示出了这样做所必需的方法步骤。

首先，调节装置60被布置在支撑滑块32上，其中根据该示例重定向单元61包括分束器67。在支撑滑块32上另外布置球形反向反射器69，其包括球形帽表面70和反向反射器71，反向反射器71的顶点布置在球形帽表面70的中心点。这种球形后向反射器69可在市场上买到，并且也称为“球形安装的后向反射器”。

使球形后向反射器69在共焦位置，使得球形帽表面70的中心点与从干涉仪单元22发射的球形波前ws的焦点f一致，并且在图11中示出。表征球形后向反射器69的共焦位置的测量值bk由调节装置60的检测器62捕获。在该实施例中，这通过测量并优选地存储共焦位置中的照射位置bk来完成。为此目的，发射的激光束le由第二干涉仪31引导到后向反射器71上，并在那儿作为反射激光束lr被反射回到第二干涉仪31。分束器67位于反射激光束lr的光路中，并产生部分光束，该部分光束被引导到检测器62上并在表征共焦位置的照射位置bk处照射那里。

随后，球形后向反射器69从支撑滑块32移除，并由必须调节的调节体40的后向反射器42代替。中心点线g已经对齐。调节体40在第一共焦位置k1中分别与滑动轴线s或光轴a平行以及正交地移动。在该第一共焦位置k1中，第一球形反射和/或衍射表面54的第一中心点p1位于从干涉仪单元22发射的球形波前ws的焦点f，球形波前ws自身反射为反射波前wr。

在该第一共焦位置k1中，后向反射器42相对于球形制品41在x方向和/或y方向上以相对于滑动轴线s成直角移动，直到调节装置60捕获对应于球形后向反射器在其共焦位置具有的测量值的测量值。如果后向反射器42已经到达相对于球形制品41的相应位置，则后向反射器42在该位置相对于球形制品41直接或间接地固定。随后，调节体40仅作为一个多部件单元移动，并且避免了后向反射器42相对于球形制品41的相对移动。重要的是，在捕获描述第一共焦位置k1（即描述共焦位置的检测器62上的照射位置bk）的测量值期间，与在捕获球形后向反射器的共焦位置的测量值期间被占据的位置相比，调节装置60的位置不发生变化。

以上述方式调节的多件式调节体40可以在未被调节的测量装置20的进一步调节期间在下文中被使用，例如与其组装或启动相关。首先该测量轴线m和滑动轴线s彼此平行对齐。随后，光轴a平行于滑动轴线s对齐。这可以通过使用如上参考图15-图19所解释的方法步骤来执行。除此之外，中心点线g已经与滑动轴线s平行对齐。

在使轴线a、m、s以及中心点线g彼此平行对齐之后，物镜25被布置在支撑滑块32和第一干涉仪24之间。物镜25现在必须相对于光轴a对齐。在如此做时，首先在支撑滑块32处布置任意球形工件21（图20）。如果球形波前ws由干涉仪单元22发射，则将工件21进入物镜25的焦点位于工件21的表面上的猫眼位置，工件21基于第一干涉仪24中的干涉图案可见。物镜25相对于光轴a绕x方向和/或y方向倾斜或偏斜，直到在第一干涉仪24中产生的干涉图案仅包含少量条纹或没有条纹。然后，物镜相对于光轴a对齐。特别地，斐索表面27正交于光轴a定向。

随后，物镜25的位置被调节成正交于光轴a。这样，工件21从支撑滑块32移除，并且使用已调节的调节体40。取决于所使用的物镜25，调节体40可以交替地进入第一共焦位置k1（图21）或第二共焦位置k2（图22）。然后，物镜25在x方向和/或y方向上正交于光轴a位移，直到在第一干涉仪24中产生的干涉图案指示已经到达共焦位置。然后，最小化或消除干涉图案中的线性分量。

在下文中，执行平行于滑动轴线s的中心点线g的精确调节或微调（图13和图14）。调节体40在第一共焦位置k1中移动，在该位置中，从干涉仪单元22发射的球形波ws的焦点f与第一球形反射和/或衍射表面54的第一中心点p1重合。在如此做时，调节体40作为整体平行于滑动轴线s和/或沿正交于滑动轴线s的至少一个方向x、y方向位移，直到在第一干涉仪24中产生的干涉图案指示第一共焦位置k1（图13），特别是直到在第一干涉仪24中产生的干涉图案的条纹数量最小。优选的是，调节体40在第一共焦位置k1中不倾斜或偏斜，而是仅在与滑动轴线s正交的平面中位移或者线性位移。

在该位置，测量轴线m延伸通过球形波前ws的焦点f。

随后，在本文描述的实施例中，支撑滑块32沿滑动轴线s移动，直到调节体40到达第二共焦位置k2，在该位置中，发射的球形波前ws的焦点f和第二球形反射和/或衍射表面55的第二中心点p2重合（图14）。优选地，调节体40在第二共焦位置k2中绕空间方向x和/或空间方向y倾斜，所述空间方向x和/或空间方向y正交于滑动轴线s延伸，直到在第一干涉仪24中产生的干涉图案的条纹数量最小。优选地，调节体40不在第二共焦位置k2中正交于滑动轴线s移动。

第一共焦位置k1和第二共焦位置k2可以被一次或多次条纹化，并且可以执行所描述的调节体40的位移运动和/或倾斜，直到第一干涉仪24中的干涉图案的条纹数量在第一共焦位置k1以及第二共焦位置k2中最小。

因为根据本发明的调节体40通过两个中心点p1、p2限定了中心点轴线g，所以在至少在第一共焦位置k1和第二共焦位置k2之间的限定测量范围内达到测量轴线m通过由干涉仪单元22发射的球形波前ws的焦点f的精确对齐。

独立于待测量的工件21的球面的半径，获得精确的调节。在调节测量装置20之后，可以测量具有不同半径的球面的工件21，而无需再次调节测量装置20。另外，不需要知道调节体40的球形反射和/或衍射表面54、55的精确半径。

调节完成后调节体40保持在支撑滑块32上，并且为了测量工件21不得拆卸。可以在打开位置和关闭位置之间切换的孔72可以存在于支撑滑块32处并且可以布置在用于工件21的固定件73和调节体40之间、在用于工件21的固定件73的背离干涉仪单元22的一侧（图1a和图1b）。调节体40的后向反射器42可以在测量工件21期间与光学距离测量装置30一起使用，光学距离测量装置30被配置为用于测量支撑滑块32沿滑动轴线s的距离或位移，例如在测量工件半径期间。在测量工件期间，孔72关闭。如果例如在测量装置20的维修或维护之后或在更换干涉仪单元22的物镜之后，再次需要调节物镜25，则为此目的必须仅打开孔72。为了调节物镜，执行参考图20和图21或图20和图22所解释的步骤。

在图23-图25中，示意性地示出了球形制品41的另外的实施例。图23和24中所示的球形制品41主要对应于根据图5-图7的球形制品41，其中，代替两个球形反射和/或衍射表面，存在四个球形反射和/或衍射表面。在第二球形反射和/或衍射表面55与平面反射和/或衍射表面56之间，存在具有第三中心点p3的第三球形反射和/或衍射表面75和具有第四中心点p4的第四球形反射和/或衍射表面76。所有中心点p1至p4位于中心点线g上。反射和/或衍射表面在径向向外方向上交替地为凸面或凹面的。

在图25所示的实施例中，除了第一球形反射和/或衍射表面54和平面反射和/或衍射表面56之外，球面扇形区77相互挨着布置在圆周方向上。在圆周方向上彼此直接相邻布置的表面扇形区77具有不同的半径。彼此径向相对布置的表面扇形区77具有相同的半径和相同的中心点。

根据图23-图25的球形制品41可以与根据图8-图10的后向反射器42组合使用。

本发明涉及一种用于调节测量装置20的方法，该测量装置包括具有光轴a的干涉仪单元22，具有测量轴线m的光学距离测量装置30和布置在它们之间的支撑滑块32，支撑滑块32可沿着滑动轴线s移动。测量装置特别用于球形工件21特别是透镜的半径测量。在如此做时，测量轴线m首先与滑动轴线s平行地对齐，并且优选地，光轴a平行于滑动轴线s对齐。具有第一球形反射和/或衍射表面54和第二球形反射和/或衍射表面55以及背面后向反射器42的调节体40被布置在支撑滑块32处。使其进入第一共焦位置k1，在该位置中，第一球形反射和/或衍射表面54的第一中心点p1与从干涉仪单元发射的球形波前ws的焦点f重合。后向反射器42限定位于靠近第一中心点p1或在第一中心点p1上的顶点47，使得距离测量装置30的测量轴线m靠近发射的球形波前ws的焦点f延伸或通过该焦点f延伸。在随后的球形工件21的测量期间这样做时，可以减少或消除abbe误差。本发明还涉及调节体40、以及反向反射器42相对于球形反射和/或衍射表面54、55的中心点p1、p2定位的方法。

附图标号列表：

20测量装置

21工件

22干涉仪单元

23斐索干涉仪

24第一干涉仪

25物镜

26斐索物镜

27斐索表面

30光学距离测量装置

31第二干涉仪

32支撑滑块

33导轨

34机架

35反射器

36保持装置

37调节装置

40调节体

41球形制品

42后向反射器

43调节体的正面

44调节体的背面

45反射器表面布置

46三角形反射器表面

47顶点

47a顶点表面

48边缘

49开口

50球形反射器表面

51半球

54第一球形反射和/或衍射表面

55第二球形反射和/或衍射表面

56平面反射和/或衍射表面

60调节装置

61重定向单元

62检测器

63透射板

64a第一透射表面

64b第二透射表面

65反射器装置

67分束器

68孔

69球形后向反射器

70球形帽表面

71后向反射器

72孔

73用于工件的固定件

75第三球形反射和/或衍射表面

76第四球形反射和/或衍射表面

77表面扇形区

a光轴

b1第一照射位置

b2第二照射位置

bk表征共焦位置的照射位置

d距离

f球形波前的焦点

g中心点线

k1第一共焦位置

k2第二共焦位置

la重定向激光束

le发射激光束

lr反射激光束

lt透射激光束

m测量轴线

p1第一中心点

p2第二中心点

p3第三中心点

p4第四中心点

r1第一半径

r2第二半径

s滑动轴线

s1第一滑动位置

s2第二滑动位置

ws球形波前

wr返回波前

x空间方向

y空间方向

z空间方向

z1第一轴线位置

z2第二轴线位置