用于确定检查对象的位置的系统以及相关方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1所述的、用于确定检查对象的位置的系统以及一种根据权利要求7所述的、用于借助于所述系统进行检查对象的位置确定的方法。
【背景技术】
[0002]由现有技术已知了用于测定透镜和透镜系统的位置变化、角度和角度变化或对中错误变化的聚焦设备和自准直望远镜(AKF)，其中借助于分束器和作为准直仪和望远镜起作用的物镜，当在待检查的平面上反射之后分析合适的投影的图像。例如，已知二维的传感器单元作为分析单元或者在典型的情况下是人眼作为分析单元。如果检查表面(球面)的曲率中心未精确地处于坐标轴上，则照明光束不是垂直地入射在待测件表面上。这样做的后果是，当在待测件表面处发生反射之后，其并不沿原路返回，而是以一与表面偏离90°得到反射角返回。这种变差直接与检查表面(球面)的定中错误成比例。
[0003]为了描述透镜或透镜部分或一组元件的位置，在此必须测量两个表面。如果想要建立与另外的表面的关系，则必须也要测量这些另外的表面。该任务等同于沿着光学轴在每个任意地点描述标记的图像的任务。为了解决该任务，由现有技术已知了，使用可更换的附加光学件或者通过内部聚焦装置改变AKF的图像距离(例如通过沿着光学轴可移动的透镜或者透镜组)，或者通过改变自准直望远镜和待检查的表面(待测件或检查对象)之间的距离(直线引导部)实现了，从自准直望远镜由待检查的表面的反射得到的图像再次显示在标记的平面中，从而检测单元可以接收该图像。
[0004]例如，DE 10 2005 013 755 B4公开了一种具有二维传感器单元的、用于进行对中错误测量的自准直探头。所述自准直探头除了传感器单元外还具有分束器板、被照亮的刻线板、物镜和用于聚焦的额外的透镜。二维传感器单元精确地定位在自准直器物镜的图像平面中。整个结构安装在支架上。上部测量头连同直线引导部在台子上方安装且下部测量头和直线引导部处于台子下方。两个测量头在此可以通过相应的直线引导部沿着轴引导，所述轴大致与坐标轴一致。待测件可以围绕坐标轴旋转。
【发明内容】
[0005]因此本发明的任务是，提供一种改进的系统供使用，所述系统尤其在没有直线引导部和替换光学件的情况下也够用且还可以提供检查对象的表面的加速地测量，以便例如由此推导出可能的对中错误。该任务通过一种根据权利要求1所述的、用于确定检查对象的位置的系统以及一种根据权利要求7所述的、用于借助于根据本发明的系统进行检查对象的位置确定的方法。通过从属权利要求进一步限定有利的改进方案。
[0006]在本发明的基本构思中，所述用于确定检查对象的位置的系统包括如下特征:自准直望远镜，具有用于发射光束的光束源，分束器，检测器单元和物镜，以及设计为聚焦设备的光学元件，其中检查对象、光束源和聚焦设备沿着共同的光学轴(z)布置，用于控制聚焦设备的控制设备，所述聚焦设备如此设计，使得光束可以聚焦在具有坐标(xl、yl)的、检查对象的第一检查面的曲率中心上以及至少可以聚焦在具有坐标(x2、y2)的、检查对象的第二检查面的曲率中心上。
[0007]检查面优选设计为球面。然而，根据本发明的考虑也适用于特殊情况“平面”和“非球面”。在平面的特殊情况下，曲率中心的等价物作为同样具有坐标Xl和yl的平面的法线方向存在。在第二种特殊情况下，非球面的表面局部近似球面。利用这种局部考虑同样存在局部的曲率中心，所述局部的曲率中心对这种考虑来说和常规球面的曲率中心一样处理。
[0008]因此，存在以一定间距位于检查面之前或之后的曲率中心。该点对于真实的或虚构的标记的图像或测量结果来说是有效的。因此，检查面通过其参数“曲率中心的位置”和“球体半径”描述。下面概念“检查面”也用作其标准参数的同义词。
[0009]通过聚焦设备在至少两个检查面上在时间上迅速相继地聚焦实现了，“近似同时地”可以确定两个检查面的位置或位置的变化。因此，整体实现了，确定检查对象的位置。根据本发明可以省去额外的光学装置或直线引导部。因此不仅可以加速对检查对象，例如光学构件的定位调整，还可以在质量上进行改进。此外，必要的构件优选旋转对称且小。作为另一个优点，这还导致了有限的结构空间。
[0010]缩小系统和省去旋转的可能性实现了，当检查对象例如由于其大小或由于辐射折叠(所述辐射折叠限制了 AKF的外部的向内视线的可进入性)而未能安装在旋转台时，也使用对中方法。
[0011]与现有技术不同，借助于用于控制聚焦设备的控制设备不移动这种聚焦设备。相反，借助于控制设备改变光学特性，尤其是聚焦设备的折射能力，以便能够聚焦在待检查的表面的不同的曲率中心上。
[0012]根据本发明，检查对象理解为唯一的检查对象或者由多个分检查对象组成的总检查对象。例如，在第二种情况下是可以是消色差透镜，所述消色差透镜由两个、三个或多个透镜元件组成，所述透镜元件整面地彼此接合或通过插座彼此连接。
[0013]在优选的实施方案中，自准直望远镜还包括测量结构。因此可以借助于测量结构在检测器单元上形成可分析的图像。根据本发明，可以使用任意用于测量电磁辐射的构件作为检测器单元(例如(XD传感器或照相机)。如果检查对象是单个透镜，则表示:由两个图像(所述图像近似同时地或在使用两个光色用于照明的情况下也实际上同时地在照相机上观察)的位置能迅速计算出透镜中心的位置和透镜轴的斜度以及提供作为测量或控制信号供使用。
[0014]在另一个优选的实施方案中，控制单元包括计算单元和/或显示单元。因此，利用一种单元既可以控制聚焦设备也可以由得到的测量值借助于计算单元推导出检查对象的位置并在显示单元中显示检查对象的位置。
[0015]在另一个优选的实施方案中，聚焦设备设计为具有可调节的折射能力的透镜，尤其是可电改变的透镜。这种透镜的折射能力可以极迅速地通过相应的控制设备改变。
[0016]在该实施方案中，聚焦设备与已知的现有技术的区别在于，所述聚焦设备在不存在透镜或透镜系统的机械运动情况下也够用。通过优选使用具有在电路径上可直接改变的焦距的光学元件实现了各个聚焦状态之间的短暂的切换时间。
[0017]因此，所述装置能比目前为止已知的构造得更简单，其更迅速地工作，因为取消或减小了辅助时间，且可以使用其它算法用于定位调整过程，所述算法通过需要少的迭代循环实现了定位调整持续时间的进一步减小。
[0018]当检查对象处于共同的光学轴上时，产生了直接在检查面的曲率中心中的真实或虚拟的图像。只要检查对象仍未对准，则来自自准直望远镜的光束竖直地入射到检查面上。以相同的距离然而侧向与自准直望远镜的光学轴错开地产生真实或虚拟的图像。该侧向错开量(根据本发明对两个检查面来说称作dl和d2)由自准直望远镜在检测器单元上观察到且作为测量信息存在。可以为了检查目的分析该信息或者借助于该信息可以合适地影响检查面，也就是说移动或倾斜，从而检查面以其曲率中心位于共同的光学轴上。因此可以实现在随后示出的附图中示出的理想情况。通过这种方法可以最小化检查面的位置的公差。由错误的坐标(xl、yl、zl)(能够以所述坐标说明焦点(Foki)的位置或曲率中心的位置)则得到对焦点和曲率中心来说一致的坐标(0、0、z 1)。
[0019]该转换描述了本发明的重要应用。然而，以不同距离近似平行地显示曲率中心的位置的可能性呈现了定位调整的新的可能性。表面的位置变化改变了看起来的，也就是说从自准直望远镜观察的、在后面看到的曲率中心的位置。因此，对典型的安装来说有利地是，从自准直望远镜的侧面开始安装。为了分析距自准直望远镜更远的表面