用于测量光学组件的几何结构的方法和工具的制作方法
【专利摘要】本发明的主题是一种用于测量光学组件的几何或光学结构的方法和系统。具体地，本发明涉及一种用于测量由一个第一侧面(10)和一个第二侧面(20)所界定的组件的几何结构的方法，所述方法包括以下步骤：(S1)测量一个第一信号(MS1)，该第一信号是由至少所述第一侧面(10)对一个第一探测信号(PS1)进行的一次第一转化所产生的；(S2)测量一个第二信号(MS2)，该第二信号是由至少所述第二侧面(20)对一个第二探测信号(PS2)进行的一次第二转化所产生的；(S3)确定一次第三转换，该第三转换使得可以将与对该第一信号(MS1)的测量相关联的一个第一坐标系(R1)转换成与对该第二信号(MS2)的测量相关联的一个第二坐标系(R2)；(S10)使用该第一信号(MS1)、所述第一模拟和一个对该估计(ES1)与该第一信号(MS1)之间的差别进行量化的第一代价标准(V1)对所述第一侧面(10)进行估计；以及(S20)使用该第二信号(MS2)、所述第二模拟、所述第三转换和一个对该估计(ES2)和该第二信号(MS2)之间的差异进行量化的第二代价标准(V2)对所述第二侧面(20)进行估计。
【专利说明】用于测量光学组件的几何结构的方法和工具
【技术领域】
[0001]本发明的主题是一种用于测量光学组件的几何或光学结构的方法和系统。
[0002]根据本发明的方法使得可以用绝对的方式对光学组件的两面进行测量。绝对测量旨在指不需要该组件的任何现有知识(除其折射率之外)的测量。面的测量容易受到许多工业应用的影响。它具体在眼科领域中对于眼镜片的检查或测量是有用的；在这种情况下，复合面的制作需要同时确定几百个系数。
【背景技术】
[0003]本部分旨在向读者介绍可能与本发明的下文所描述和/或要求保护的各个方面相关的领域的各个方面。此讨论被认为对向读者提供背景信息是有用的，以便有利于更好地理解本发明的各个方面。结果是，必须认识到，必须就此而论地理解这些陈述，而不是将其解读为对现有技术的阐述。
[0004]EP-A-O 644 411以 申请人:的名义描述了一种反射或透射偏折术工具。这种工具允许通过光学组件的几何结构的反射或透射进行测量。这种测量工具的原理是通过已知波前(在最简单的情况下，平面波)的辐射照亮有待测量的光学组件，以及在有待测量的光学组件上的反射或透射之后测量波前。反射或透射之后的波前测量使得可以推导出有待测量的组件的几何特性。
[0005]从而，已知确定该组件的一个面的几何形状；该组件的另一个面的几何形状被假定为对于计算是已知的。因此，需要一种使得可以确定光学组件的(以及具体地，其两个面的)各种特性的测量工具。这种工具使得具体可以通过以准确的方式确定渐进式眼镜片的两个面中的每个面的形状以及通过在不必用公式表示关于这些面之一的任何假设的情况下相对于另一个面完美地定位一个面来有效地测量渐进式眼镜片。
[0006]FR-2 813 391 Al也以 申请人:的名义描述了一种用于测量光学组件的几何结构的方法，该方法在光学组件的透射中实施一对测量。但是所重新构造的几何结构的精度不总是令人满意的，因为两次测量中的每一次结合两个横切面的影响。
[0007]同样已知的是DE 102004047531，其中，实施了两次干涉测量，一次是在反射中，另一次是在透射中，从而确定活的有机体(细胞或细胞群)的表面形貌及其折射率的内部分布。但是为了以隐含的方式获得使得可以将被反射或被透射的光波的相位变化的测量结果转换成高度图或折射率变化图的绝对结果，此文件中所描述的测量需要有机体的形貌的或其折射率分布的先验知识。
[0008]而且，在具有逐面、逐点地或在两个面中的每个面的一个点处同时运行的机械或光学探针的帮助下测量光学组件的面。但是对面的测量的持续时间是重要的，并且相对于第二面对第一面的测量进行定位仍然一直比较困难。此外，逐点测量总体上需要极度精确的装置，以用于移动(机械或光学)探针的位置，这使得其在获取和维修方面相对昂贵并且难于将其部署在工业场地上。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是解决上述缺陷，并且其提出了基于两次非破坏性测量来确定光学组件的几何结构。这些测量中的至少一次测量(与上文所介绍的“逐点”模式相反)以分区模式或多点模式运行，并且由这些面中的单个面对探测信号所进行转换所产生的一个MSl信号实施这些测量中的至少一次测量，并且其中，这些面中的每个面是先验未知的。此确定进而基于在所述测量的基础上对该组件的这些面中的每个面的数值重现。
[0010]本发明根据一个第一方面借助于权利要求1的特性并根据一个第二方面借助于权利要求14的特性实现了这个目的。
[0011]从属权利要求介绍了本发明的有利概念和增强。
[0012]根据该第一方面，本发明涉及一种用于测量由一个第一面10和一个第二面20所界定的组件的几何结构的方法，所述方法包括以下步骤:
[0013]SI对由所述第一面10对一个第一探测信号PSl进行的一次第一转换所产生的一个第一信号MSl进行测量，对所述第一转换的一次第一模拟使得可以获得至少一个第一虚拟面11对该第一探测信号PSl进行的所述第一转换所产生的该信号的一个第一估计ES1，该第一虚拟面是已知的并且以一种与在该第一信号MSl的测量过程中的所述第一面10完全相同的方式定位在一个第一测量参考坐标系Rl中；
[0014]S2对由至少所述第二面20对一个第二探测信号PS2进行的一次第二转换所产生的一个第二信号MS2进行测量，对所述第二转换的一次第二模拟使得可以获得由至少一个虚拟面21对该第二探测信号PS2进行的所述第二转换所产生的该信号的一个第二估计ES2，该第二虚拟面是已知的并且以一种与在该第二信号MS2的测量过程中的所述第二面20完全相同的方式定位于一个第二测量参考坐标系R2中；
[0015]其中，来自对该第一信号MSl的测量和对该第二信号MS2的测量中间的这些测量中的至少一次测量是一次分区测量；
[0016]S3定一次第三转换，该转换使得可以从该第一参考坐标系Rl转到该第二参考坐标系R2 ；
[0017]SlO基于该第一信号MS1、所述第一模拟和对该估计ESl与该第一信号MSl之间的差异进行量化的一个第一代价函数Vl对所述第一面10进行估计；
[0018]S20基于该第二信号MS2、所述第二模拟和对该估计ES2与该第二信号MS2之间的差异进行量化的一个第二代价函数V2对所述第二面20进行估计。
[0019]根据该第二方面，本发明涉及一种用于测量由一个第一面10和一个第二面20所界定的组件的几何结构的系统；所述系统包括:
[0020]-一个第一测量装置丽I,用于由至少所述第一面10对一个第一探测信号PSl进行的一次第一转换所产生的一个第一信号MSl进行测量，对所述第一转换的一次第一模拟使得可以获得由至少一个第一虚拟面11对该第一探测信号PSl进行的所述第一转换所产生的该信号的一个第一估计ES1，该至少一个第一虚拟面是已知的并且以与在该第一信号MSl的测量过程中的所述第一面10完全相同的方式定位于一个第一测量参考坐标系Rl中；
[0021]-一个第二测量装置丽2，用于由至少所述第二面20对一个第二探测信号PS2进行的一次第二转换所产生的一个第二信号MS2进行测量，对所述第二转换的一次第二模拟使得可以获得由至少一个第二虚拟面21对该第二探测信号PS2进行的所述第二转换所产生的该信号的一个第二估计ES2，该至少一个第二虚拟面是已知的并且以与在该第二信号MS2的测量过程中的所述第二面20完全相同的方式定位于一个第一测量参考坐标系R2中；
[0022]其中，所述测量装置MMl、MM2中的至少一个实施一次分区测量；
[0023]-一个用于确定一次第三转换的装置MD，该转换使得可以从该第一参考坐标系Rl转到该第二参考坐标系R2
[0024]-一个第一计算装置CM1，被配置成用于基于该第一信号MS1、所述第一模拟、一个第一虚拟面11和对该第一估计ESl与该第一信号MSl之间的差异进行量化的一个第一代价函数Vl对所述第一面10进行估计；
[0025]-一个第二计算装置CM2，被配置成用于基于该二信号MS2、所述第二模拟、一个第二虚拟面21和对该第二估计ES2与该第二信号MS2之间的差异进行量化的一个第二代价函数V2对所述第二面20进行估计。
[0026]根据本发明的程序呈现了相对于现有的直接机械或光学测量技术(用例如机械或光学探针等进行逐点测量)非常快地实施对组件结构的确定的优点。
[0027]有利的是，该至少一次分区或“多点”测量(例如，对该第一信号的测量)本身可以由一批有限数量的基本分区测量产生。这些基本分区测量各自测量由第一面10的一个区域对第一探测信号PSl进行的第一转换所产生的一个第一基本信号。整个区域集覆盖该第一面。在这种情况下，联合这些基本分区测量的步骤是有必要的。这使得可以使用同一个测量装置MMl来获得对该第一面的估计，该估计比当在单次捕捉中实施分区测量时更精确，由这批有限数量的基本分区测量所实施的分区测量保持比逐点测量更快并更容易实施。
[0028]此外，可以通过使用对这些面中的每个面所实施的两次测量来实施根据本发明的程序，这两次测量的性质非常不同。该第一测量是在例如反射中的测量，该第二测量是在例如透射过程中实施的。但是其他几何形状是可以的，如反射/反射。同样，该第一测量是基于条纹的反射的偏折术测量，并且该第二测量是哈特曼(Hartmann)类型测量，但是可替代地，该第一测量可以同样合适地是对该第一面所反射的光信号的变形的测量，并且该第二测量是对该第一和该第二面所透射的光信号的放大或(或放大率)的测量。
[0029]从而，根据本发明的程序还呈现了能够在被配置成用于实施面的测量的现有装置的基础上被实施的优点，但是这些现有装置不包括任何用于用与其本身没有联系的数据重现这些面的计算装置。
[0030]根据本发明的程序的一个第三优点与产生结构的确定的形式相关:下文所介绍的对这些面进行重现的步骤使用了以解析形式对这些面的表示。此外，该组件的结构如根据本发明的程序对其陈述的那样拥有解析形式:这特别适用于所估计的结构在数值模拟装置中的后续使用。
[0031]根据本发明的程序的一个第四优点存在于极好的精度，其使得可以实现对光学组件的面的高度的求值，然而高度变化的幅度显著并且不需要先验地了解这些面中的任意一个面。
[0032]本发明的各实施例发现了在对机加工过的零件(例如，眼镜片)进行测量或检查中的应用。在这种情况下，复合面的制作需要同时确定几百个系数。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]通过以下实施例和执行示例(完全没有限制地)参照附图将更好地理解和展示本发明，在附图中:
[0034]图1示出了根据本发明的一个实施例的测量程序的流程图；
[0035]图2介绍了对第一信号MSl的示例性测量，在根据本发明的一个实施例的所述程序中实施；
[0036]图3介绍了测量第二信号MS2的示例性步骤，在根据本发明的一个实施例的所述程序中实施；
[0037]图4介绍了确定一次第三转换的示例性步骤，在根据本发明的一个实施例的所述程序中实施的；
[0038]图5示意性地介绍了根据本发明的一个实施例的用于测量组件的结构的系统的实施例。
【具体实施方式】
[0039]应理解到，已经对本发明的数值和描述进行了简化，以展示相关的元件，以便更清楚地理解本发明，同时为了清晰性目的，省略了在基于重现光学组件的面的测量方法中所发现的许多其他元件。然而，由于这些元件在现有技术中所熟知，在此没有设想对这些元件的详细讨论。本披露针对本领域技术人员已知的所有这些变化和修改。
[0040]图1展现了包括根据本发明的一个实施例的用于测量组件的几何结构的程序的5个步骤的流程图。在下文中，关于对眼镜片的几何结构的测量对这五个步骤进行了解释和详述，该眼镜片包括一个第一面10 (例如，凸面)和一个第二面20 (例如，凹面)。
[0041]有利的是，该光学组件是一个眼镜片。有利的是，该光学组件是一个渐进式眼镜片。
[0042]步骤S1:通过条纹反射程序测暈第一面10 ；
[0043]如图2中所展现的，周期性条纹光栅PSl被投影至组件的第一面10上，该周期条纹光栅由例如宽度为L的光带组成，这些发光带被白光均匀地照亮并被宽度为L的非光带隔开。该条纹光栅被面10所反射并形成该光栅的变形图像。此图像被图像捕捉装置捕捉至IJ，例如，对可见光谱内的光敏感的数字相机。此图像(或若干图像的集合)用于计算在面10的选定数量的点处垂直于该面的方向图MSI。从而，该转换Tl使得可以从信号PSl转到面10的“所测量的”法线图MSI。模拟使得可以获得对已知的初始面的法线的第一绝对估计ESI。使用限定语“绝对”旨在指示该估计使得可以访问没有含糊性的结果。例如，对于在波长λ下执行的就该第一面上的反射的几何形状而言的干涉测量，情况就不是这样。因为这种类型的测量基于相位变化测量，其模拟使得可以仅以λ为模访问该第一面的高度图，该高度图是有含糊的:在这种情况下，估计不是绝对的。所测量的法线图MSl构成了重现问题的目标，基于使得可以获得该第一绝对估计的模拟知识，通过后续步骤SlO中的优化来解决重现问题。
[0044]当然，本发明并不限于举例描述的实施例；因此，为了测量第一信号MS1，可以使用除反射条纹偏折术之外的程序(例如，像投影条纹偏折术程序)或通过使用龙基(Ronchi)光栅。
[0045]有利的是，对第一信号MSl的测量是分区或多点测量。更确切地，由光学组件的第一面的多个点同时对探测信号进行的第一转换所产生的信号MSl的测量在此被称为“分区”或“多点”。
[0046]在一个第一实施例中，第一面10被条纹光栅照亮，并且此光栅的范围比第一面10的尺寸更大。从而，分区测量使得可以在单个快速且简单的步骤中测量面10的全部。
[0047]有利的是，可以通过例如用如上所述的条纹光栅所实施的一批基本分区测量来获得该分区测量，仅照亮该第一表面的一小部分，这一小部分将被称为“基本区域”。基本分区测量对由基本区域所进行的条纹光栅的反射所引起的信号进行测量。重复这些基本分区测量，直到这些基本区域覆盖整个第一面。通过将各个基本分区测量联合起来获得该分区测量。
[0048]可以如下描述基于两次基本分区测量所实施的分区测量的此第二实施例的示例:第一面10被条纹光栅所照亮，该条纹光栅的范围小于第一面10的总表面。让我们考虑例如条纹光栅覆盖第一面10的表面的60%。如上文所指示的，对一个第一基本区域Zl实施一次第一基本分区测量，该第一基本区域对应于针对该第一面相对于该光栅的第一位置该第一面被该光栅所覆盖的60%。为了测量整个第一面10，此后相对于该光栅将所述第一面10进行移位，从而使得该光栅被投影到面10的另一部分上并覆盖一个第二基本区域Z2，例如，一个仍然覆盖该第一面的表面的60%的区域，但是其中，基本区域Zl和Z2在一个相当于该第一面的总面积的20%的面积上重叠。为了执行这两次基本分区测量，还可以移动测量头的位置，该测量头在将探测信号投影至第一区域Zl上之后将其投影至该第二基本区域上。最后，实施两次基本分区测量的联合，以便在由条纹光栅所构成的探测信号的基础上构成对第一信号SMl的测量。通过寻求将信号SMl在两个基本区域Zl和Z2之间的重叠区域上的自相关函数最大化在数值上进行该联合。在这种情况下，唯一的约束在于:基本区域之间的重叠区域需要包含足够的信息，从而获得较好的自相关函数。
[0049]基本区域之间的这种重叠在第一面10被提供有参考坐标系(光学的或机械的)的情况下不是不可缺少的，从而使得可以轻易地(比如，像单焦镜片)相对于另一个基本分区测量对这些基本分区测量中的一次分区测量进行定位。
[0050]优选地，使得可以对组件的这些面中的一个面实施分区测量的基本分区测量的数量不超过10。
[0051]不限于条纹光栅反射测量的类型的此第二实施例介绍了使得可以在若干次捕捉中实施分区测量的优点，以用于某些允许用同一探测信号对大表面面积的面进行测量的应用、或其他在分区测量中获得仍然更大精度的应用。
[0052]步骤S2:通过哈特曼类型程序在通过第一和第二面的透射下进行测暈:
[0053]如图3中所展现的，发送具有平行光线PS2的光束穿过有待测量的组件的面10和
20。构成该光束的光线在该组件的两个界面10、20处经历与折射相关的偏差。此后，从而光线的偏离的部分穿过一个开口矩阵以形成最终被屏幕所拦截的次级光束。该屏幕的图像被一个图像捕捉装置捕捉到，例如，对可见光谱内的光敏感的数字相机；获取次级光束的被转化成所测量的组件的光学效应的入射光线特性的偏差的偏移。通过对所捕捉的图像实施的已知处理，这些偏移被转化成该组件所透射的波前的法线图MS2。从而，转换T2使得可以从信号PS2转到的“所测量的”偏差图MS2。
[0054]光线偏差的知识与哈特曼类型测量系统的行为建模相关联。基于这种建模，通过拥有两个已知面的组件对光线偏差进行的模拟使得可以获得对偏差的绝对估计，该估计是针对此组件所获得的。所实施的第二测量是单数，因为对其操作的模拟使得可以访问对组件的这些面的绝对估计。所测量的偏差图MS2构成重现问题的目标，通过后续步骤S20中的优化来解决该重现问题。
[0055]当然，本发明并不限于举例描述的实施例；因此，为了测量第二信号MS2，可以使用除透射哈特曼偏折术之外的程序，例如，像基于文影(Schlieren)的或基于透射条纹的夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)偏折术程序。
[0056]在一个第一实施例中，通过所述第一面10对该第一探测信号PSl进行的第一转换产生第一信号MSl ;并且通过所述第一面10和所述第二面20对第二探测信号PS2进行的第二转换产生第二信号MS2。
[0057]在一个第二实施例中，通过所述第一面10对第一探测信号PSl进行的第一转换产生第一信号MSl ;并且通过所述第二面20对第二探测信号PS2进行的第二转换产生第二信号 MS2。
[0058]有利的是，第一和/或第二探测信号PS1、PS2是光信号。
[0059]有利的是，第一信号MSl是通过对光信号的偏折术测量所获得的第一面10的法线图，该光信号由第一面10所反射的周期光栅组成，并且测量第二信号MS2的步骤S2是对由第一和第二面10、20所透射的光信号的偏折术测量。
[0060]有利的是:测量第一信号MSl的步骤SI是对第一面10所反射的光信号的变形的测量，并且测量第二信号MS2的步骤S2是对第一和该第二面10、20所透射的光信号光信号的放大(或放大率)的测量。
[0061]有利的是，对第二信号MS2的测量是分区测量。
[0062]有利的是，对第一信号MSl的测量和对第二信号MS2的测量是分区测量。
[0063]有利的是，通过一批基本分区测量实施所述分区测量，其中，所述基本分区测量各自测量一个基本信号，通过该面的(或这些面的)一个基本区域对探测信号进行的转换产生该基本信号，从而使得所述基本区域覆盖所述面的(或所述多个面)的全部。
[0064]有利的是，测量步骤S1、S2是由单个装置所实施的。
[0065]步骤S3:确定使得可以从第一参考坐标系Rl转到该第二参考坐标系R2的一次第三转换
[0066]当在参考坐标系Rl中对第一信号MSl进行测量由第一面10上的反射实施时，只有第一面10的重现是基于此第一测量SMl可实现的。在参考坐标系R2中实施对该第二面的测量MS2。需要已知一种用于从参考坐标系Rl转到参考坐标系R2的转换。基于透射中所实施的第二测量MS2重现第二面20的步骤通常本身不会使得可以相对于所估计的第一面对所估计(或重现)的第二面进行定位和定向。为了实现上述内容，使得可以从与对第一信号MSl的测量相关的第一参考坐标系Rl转到与对第二信号MS2的测量相关的第二参考坐标系R2的第三转换的知识是必需的。
[0067]在此，参考坐标系Rl、R2被理解为是指仿射空间的参考坐标系，该参考坐标系由一个原点和3个独立方向所定义。因此，该第三转换是仿射转换，因此可以借助将Rl的原点与R2的原点分开的向量并借助3阶旋转矩阵来定义仿射转换，该3阶旋转矩阵用于表示从参考坐标系Rl的轴转到参考坐标系R2的轴所必需的旋转。
[0068]对于本实施例而言，需要确定该第三转换的知识，该确定独立于对该第一和对该第二信号MS2的测量。
[0069]如图4中所展现的，可以在参考点确定该第三转换:例如在机械或光学测量系统的帮助下测量组件中心处的厚度。这使得可以确定在此参考点处组件的面10和20之间的距离。
[0070]步骤S3取决于步骤SI和S2中所执行的测量的类型。
[0071]的确，如果步骤SI和S2的测量涉及高度(例如，在机械测量中)，可用的信息足够完全地重现该面。
[0072]如果该测量涉及一阶数据(例如，法线、或光学偏差)，则会存在不确定性，并且重现不会在没有给出该面中的一个点的高度的情况下发生(该重现问题具有无数的解决方案)。为了解决这个问题，对组件的中心处的厚度的测量使得可以在空间中对有待重现的面进行定位。
[0073]在2阶测量(例如，对曲率或放大率的测量)的情况下，具有两种不确定性。需要给出该面的一个点处的高度以及该面的一个点处的法线，以保证解决方案的唯一性。从而，可以对该组件的中心处的厚度进行测量以确定该第二面的高度、以及该组件的棱镜，该棱镜将指示该第二面的法线。
[0074]如果在垂直于该第一面的入射光线的帮助下用光学装置测量该棱镜，则该棱镜测量可以直接被转化成该第一面和该第二面之间的转换。如果用不垂直于该第一面的入射光线执行该棱镜测量，则该棱镜取决于该第二面。因此，需要同时重现该第二面和该第二面在空间中的定向(高度由对中心厚度的测量给定)。在后者情形中，下文所描述的步骤S20产生对该第三转换和对该第二面20的同时确定。
[0075]当然，本发明并不限于举例描述的实施例；因此，为了确定该第三转换，可以使用除了所述的透射光学程序之外的程序，例如，像基于机械测量的或另外基于光学测量的反射光学程序。
[0076]在不同的测量装置上实施测量步骤S1、S2。这使得共同测量数据成为必需，从而以绝对的方式空间中定位组件。对于本实施例而言，该第一和该第二测量各自可以在微循环标记系统的帮助下被执行，这些测量是在组件的这些面之一上或可替代地借助于测量系统之间的公共机械数据被执行，这然后保证了它们中的每一个中的等效参考坐标系中的定位。相应地，例如使用了:空间中所参考的自动定中心的机械爪。
[0077]根据一个实施例，确定该第三转换的步骤(S3)包括对该组件的厚度的测量。
[0078]根据一个实施例，确定该第三转换的步骤(S3)进而包括对该组件的棱镜的测量。
[0079]步骤SlO:具体地基于第一信号MSl实施对第一面10的估计。
[0080]一次第一重现的目的在于估计组件的第一面10。考虑了一个第一虚拟面11，在条纹光栅变形测量过程中，该第一虚拟面在与物理组件的第一面10相同的条件(位置和定向)下定位在空间中。在其中实施测量MSl并且已知第一面10的位置和第一虚拟面11的位置的参考坐标系被称为Rl。[0081 ] 通过优化进行重现的原理本身是已知的。
[0082]针对第一虚拟面11(例如，球面形状)定义了多个初始值。对通过虚拟面11对信号PSl进行的转换的模拟使得可以计算对虚拟面11的法线的估计ESI。
[0083]然后，定义了一个代价函数VI，能够针对组件的虚拟面11的当前值来计算该代价函数；此代价函数Vl被设计成便于当用虚拟面11实施的测量的估计ESl的值等于测量MSl的值时展示最小或最大值。
[0084]该代价函数的值使得可以对测量ESl和测量MSl的模拟之间的差异进行量化。对于每个测量点而言，可以认为向量的范数等于指示由测量所引起的法线的向量和指示由模拟所引起的法线的向量之间的差。代价函数可以是所有测量点的向量的范数的平方和。
[0085]此后，迭代优化算法修改虚拟面11，以便减小代价函数VI。例如使用最小二乘法，如高斯-牛顿法(Gauss-Newton)、或斯普林格出版社(Springer) 2003年Bonnas等人的“数值优化(Numerical Optimizat1n) ”中所描述的列文伯格-马夸特法(Levenberg-Marquardt)。在每次迭代时,该算法提出一个新的虚拟面11 ;通过此新的虚拟面11进行的转换Tl的模拟使得可以计算代价函数的新值VI。
[0086]例如，当满足停止标准时迭代过程被中断，例如当代价函数Vl所采用的值不能再减小时，或另外当代价函数Vl的值小于给定阈值时。然后，我们拥有了一个虚拟面11，该虚拟面是对所测量的面10的正确估计，因为该测量和通过转换Tl对此测量的模拟之间的差异被减小。
[0087]步骤S20:具体地某于第一信号MS2实施对第二面20的估计。
[0088]构造一个虚拟组件，该虚拟组件的一个第一面是对基于测量MSl所估计的第一面10进行重现的结果，并且该虚拟组件的一个第二面是一个第二虚拟面21。步骤S3中所确定的第三转换是用于从参考坐标系Rl (在该参考坐标系中表示所估计的第一面)转到参考坐标系R2(在该参考坐标系中，在步骤2中所实施的测量的过程中参考了第二面20的位置)的法则。此第三转换使得可以在空间上构造虚拟组件，并在步骤S2中所实施的测量的过程中在与该组件(物理零件)相同的条件下以虚拟的方式对其进行放置。
[0089]通过此初始虚拟组件对信号PS2进行的转换T2进行模拟，以计算一个第二信号的估计，即，人们知道怎样通过计算获得虚拟组件所产生的(探测信号PS2的次级光束的)偏差图。
[0090]对于此偏差图的每个点而言，可以认为向量的范数等于所测量的偏差向量和模拟的偏差向量之间的差相等。代价函数可以是这些范数的平方和。
[0091]此后，迭代优化算法修改组件的虚拟面21，从而减小代价函数V2的值。最小二乘法，如高斯-牛顿法、或列文伯格-马夸尔特法(施普林格出版社2003年Bonnas等人的“数值优化”)可以用于此目的。在每次迭代时，该算法提出一个新的虚拟面21 ;通过此新的面21进行的转换T2的模拟使得可以计算代价函数的新值V2。例如当代价函数的值不能再减小时，或另外当代价函数的值小于给定阈值时，迭代过程停止。然后，我们拥有了一个虚拟面21，该虚拟面是对所测量的面20的估计E2，因为该测量与通过转换T2对此测量的模拟之间的差异较小。
[0092]有利的是，每个估计步骤S10、S20是迭代的，每次迭代在于:
[0093]a基于至少一个虚拟面11、21和该探测信号PSl、PS2执行模拟SMl、SM2，从而获得对所测量的信号的估计ES1、ES2 ；
[0094]b通过代价函数Vl、V2测量步骤a中所计算的估计ES1、ES2与所测量的信号MSl ；MS2之间的差异；
[0095]c如果未满足步骤b中所测量的差异的停止标准，对虚拟面11 ;12进行修改以减小所述差异并返回步骤a;
[0096]d根据本迭代的步骤a中所考虑的该虚拟面11 ；21的值估计该面10、20。
[0097]有利的是，进而在对所述第一面10的估计11的基础上获得对所述第二面20的估计21。
[0098]有利的是，估计步骤S10、S20包括以下步骤:在该步骤中，以解析形式表示虚拟面
11、21。此步骤所构成的优点是加快计算，并最终以在后续数值计算过程中轻易可操控的形式提供对组件的几何结构的估计。
[0099]图5以示意性方式展现了一种用于测量由一个第一面(面10面)和一个第二面(面20面)所界定的组件的几何结构的系统；所述系统包括
[0100]-一个第一测量装置丽I,用于由至少所述第一面10对一个第一探测信号PSl进行的一次第一转换所产生的第一信号MSl进行测量，对所述第一转换的一次第一模拟使得可以获得由至少一个第一虚拟面11对该第一探测信号PSI进行的所述第一转换所产生的该信号的一个第一估计ES1，该至少一个第一虚拟面是已知的并且以一种与在该第一信号MSl的测量过程中的所述第一面10完全相同的方式定位于一个第一测量参考坐标系Rl中；
[0101]-一个第二测量装置丽2，用于由至少所述第二面20对一个第二探测信号PS2进行的一次第二转换所产生的一个第二信号MS2进行测量，对所述第二转换的一次第二模拟使得可以获得由至少一个第二虚拟面21对该第二探测信号PS2进行的所述第二转换所产生的该信号的一个第二估计ES2，该至少一个第二虚拟面是已知的并且以一种与在该第二信号MS2的测量过程中的所述第二面20完全相同的方式定位于一个第一测量参考坐标系R2中；
[0102]-一个用于确定一次第三转换的装置MD，该转换使得可以从该第一参考坐标系Rl转到该第二参考坐标系R2
[0103]-一个第一计算装置CMl，被配置成用于基于该第一信号MS1、所述第一模拟、一个第一虚拟面11和对该第一估计ESl和该第一信号MSl之间的差异进行量化的一个第一代价函数Vl对所述第一面10进行估计；
[0104]-一个第二计算装置CM2，被配置成用于基于该二信号MS2、所述第二模拟、一个第二虚拟面21和对该第二估计ES2和该第二信号MS2之间的差异进行量化的第二代价函数V2对所述第二面20进行估计。
[0105]在图5中所展现的示例中，对第一表面10的估计用于对第二面20的估计。有利的是，第一计算装置CMl实施对被第一面10反射的光信号的变形的测量；并且第二计算装置CM2实施对该第一和第二面10、20透射的光信号的放大或放大率的测量。
[0106]可替代地，该第一计算装置(CMl)产生该第一面(10)的一个法线图，该法线图是通过对一个光信号的偏折术测量所获得的，该光信号由被该第一面(10)反射的一个周期光栅所组成；以及
[0107]-该第二计算装置(CM2)实施对被该第一和该第二面(10，20)透射的一个光信号的偏折术测量。
[0108]有利的是，根据本发明的一个实施例的系统包括光学测量系统的测量装置丽1、MM2，该光学测量系统被配置成用于实施所述系统特定的参考坐标系中所表示的光学组件的面10,20的测量。
[0109]有利的是，所述测量装置MMl、MM2中的至少一个实施一次分区测量。
[0110]有利的是，所述第一和第二测量装置MMl、MM2实施一次分区测量。
[0111]几何结构的这种测量在眼镜片中的应用之一可以是在用例如标称零件进行机械加工之后对镜片的对比分析，从而研究所生产的零件的符合度。
[0112]相应地，需要定义所测量的眼镜片和标称零件的公共绝对数据。相应地，所测量的眼镜片和标称零件被称为公共数据，例如与执行测量所在的零件相关。然后，或者通过镜片和零件上的机械参考坐标系的关联(例如，像一个平面)，或者通过镜片和零件上的(微小圆形类型的)标志的永久标记，确定测量数据中所测量的眼镜片的和标称零件的位置。
[0113]在上文中，对“一个实施例”的引述意味着本发明的至少一种实施方式可以包括结合该实施例所描述的具体的特征、结构或特性。表达“在一个实施例中”在上述详细说明中的各地方的出现不一定都指同一个实施例。同样，不同的或可替代的实施例不一定与其他实施例不相容。
【权利要求】
1.一种用于测量由一个第一面(10)和一个第二面(20)所界定的光学组件的几何结构的方法；所述方法包括以下步骤: -(Si)对由所述第一面(10)对一个第一探测信号(PSl)进行的一次第一转换所产生的一个第一信号(MSl)进行测量，对所述第一转换的一次第一模拟使得可以获得一个第一虚拟面(11)对该第一探测信号(PSl)进行的所述第一转换所产生的该信号的一个第一绝对估计(ESl)，该第一虚拟面是已知的并且以一种与在该第一信号(MSl)的测量过程中的所述第一面(10)完全相同的方式定位于一个第一测量参考坐标系(Rl)中； -(S2)对由至少所述第二面(20)对一个第二探测信号(PS2)进行的一次第二转换所产生的一个第二信号(MS2)进行测量，对所述第二转换的一次第二模拟使得可以获得由至少一个第二虚拟面(21)对该第二探测信号(PS2)进行的所述第二转换所产生的该信号的一个第二绝对估计(ES2)，该至少一个第二虚拟面是已知的并且以一种与在该第二信号(MS2)的测量过程中的所述第二面(20)完全相同的方式定位于一个第二测量参考坐标系(R2)中； 其中，来自对该第一信号(MSl)的测量和对该第二信号(MS2)的测量中间的这些测量中的至少一次测量是一次分区测量； -(S3)确定一次第三转换,该第三转换使得可以从该第一参考坐标系(Rl)转到该第二参考坐标系(R2)； -(SlO)基于该第一信号(MSl)、所述第一模拟和对该第一估计(ESl)与该第一信号(MSl)之间的差异进行量化的一个第一代价函数(Vl)对所述第一面(10)进行估计； -(S20)基于该第二信号(MS2)、所述第二模拟和对该第二估计(ES2)与该第二信号(MS2)之间的差异进行量化的一个第二代价函数(V2)对所述第二面(20)进行估计。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对该第一信号(MSl)的测量和对该第二信号(MS2)的测量是分区测量。
3.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，通过一批基本分区测量来实施所述分区测量，其中，所述基本分区测量各自测量一个基本信号，该基本信号由该面的(或这些面的)一个基本区域对一个探测信号进行的一次转换产生，从而使得所述基本区域覆盖所述面的(或所述这些面)的全部。
4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于: -该第一信号(MSl)是由所述第一面(10)对该第一探测信号(PSl)进行的该第一转换所产生的； -该第二信号(MS2)是由所述第一面(10)和所述第二面(20)对该第二探测信号(PS2)进行的该第二转换所产生的。
5.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于: -该第一信号(MSl)是由所述第一面(10)对该第一探测信号(PSl)进行的该第一转换所产生的； -该第二信号(MS2)是由所述第二面(20)对该第二探测信号(PS2)进行的该第二转换所产生的。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，每个估计步骤(S10，S20)是迭代的，每次迭代在于: a)基于至少一个虚拟面(11,21)和该探测信号(PSl；PS2)执行该模拟(SIMLSIM2),从而获得对所测量的信号的一个估计(ES1，ES2)； b)通过该代价函数(V1，V2)测量步骤a)中所计算的该估计(ES1，ES2)和所测量的信号(MSI ；MS2)之间的差异； c)如果未满足步骤b)中所测量的差异的停止标准，对该虚拟面(11；21)进行修改以减小所述差异并返回步骤a)； d)根据本迭代的步骤a)中所考虑的该虚拟面(11；21)的值估计该面(10，20)。
7.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，进而在所述第一估计(11)的基础上获得所述第二估计(21)。
8.如权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，该第一和/或该第二探测信号(PSLPS2)是一个光信号。
9.如权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于: -该第一信号(MSl)是该第一面(10)的法线图，该法线图是通过对一个光信号的偏折术测量所获得的，该光信号由被该第一面(10)反射的一个周期性光栅所组成； -所述测量该第二信号(MS2)的步骤(S2)是通过偏折术对一个由该第一和该第二面(10，20)所透射的光信号的测量。
10.如权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于: -所述测量该第一信号(MSl)的步骤(SI)是对一个被该第一面(10)反射的光信号的变形的测量； -所述测量该第二信号(MS2)的步骤(S2)是对一个被该第一和该第二面(10，20)透射的光信号的放大率的测量。
11.如权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，所述确定该第三转换的步骤(S3)包括对该组件的厚度的测量。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定该第三转换的步骤(S3)进而包括对该组件的棱镜的测量。
13.如权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，这些测量步骤(SI，S2)由单个装置所实施。
14.如权利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，该光学组件是一个眼镜片。
15.一种用于测量由一个第一面(10)和一个第二面(20)所界定的光学组件的几何结构的系统；所述系统包括: -一个第一测量装置(MMl)，用于对由所述第一面(10)对一个第一探测信号(PSl)进行的一次第一转换所产生的一个第一信号(MSl)进行测量，对所述第一转换的一次第一模拟使得可以获得由一个第一虚拟面(11)对该第一探测信号(PSl)进行的所述第一转换所产生的该信号的一个第一绝对估计(ESl)，该第一虚拟面是已知的并且以一种与在该第一信号(MSl)的测量过程中的所述第一面(10)完全相同的方式定位于一个第一测量参考坐标系(Rl)中； -一个第二测量装置(MM2)，用于对由所述第二面(20)对一个第二探测信号(PS2)进行的一次第二转换所产生的一个第二信号(MS2)进行测量，对所述第二转换的一次第二模拟使得可以获得至少一个第二虚拟面(21)对该第二探测信号(PS2)进行的所述第二转换所产生的该信号的一个第二绝对估计(ES2)，该至少一个第二虚拟面是已知的并且以一种与在该第二信号(MS2)的测量过程中的所述第二面(20)完全相同的方式定位于一个第一测量参考坐标系(R2)中； 其中，所述测量装置(MM1，MM2)中的至少一个实施一次分区测量； -一个用于确定一次第三转换的装置(MD)，该第三转换使得可以从该第一参考坐标系(Rl)转到该第二参考坐标系(R2) -一个第一计算装置(CMl)，被配置成用于基于该第一信号(MSI)、所述第一模拟、一个第一虚拟面(11)和对该第一估计(ESl)与该第一信号(MSl)之间的差异进行量化的一个第一代价函数(Vl)对所述第一面(10)进行估计； -一个第二计算装置(CM2)，被配置成用于基于该二信号(MS2)、所述第二模拟、一个第二虚拟面(21)、所述第三转换和对该第二估计(ES2)与该第二信号(MS2)之间的差异进行量化的一个第二代价函数(V2)对所述第二面(20)进行估计。
16.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述测量装置(MM1，丽2)中的每一个执行一次分区测量。
17.如权利要求16或17所述的系统，其特征在于: -该第一计算装置(CMl)实施对被该第一面(10)反射的一个光信号的变形的测量；以及 -该第二计算装置(CM2)实施对被该第一和该第二面(10，20)透射的一个光信号的放大率的测量。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于: -该第一计算装置(CMl)产生该第一面(10)的一个法线图，该法线图是通过对一个光信号的偏折术测量所获得的，该光信号由被该第一面(10)反射的一个周期性光栅所组成；以及 -该第二计算装置(CM2)通过偏折术实施对被该第一和该第二面(10，20)透射的一个光信号的测量。
【文档编号】G01M11/02GK104169704SQ201380013373
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年3月9日
【发明者】斯泰凡·古厄, 尼库拉斯·拉维隆尼厄, 法比恩·穆拉多雷, 阿斯马·拉克豪埃 申请人:依视路国际集团（光学总公司）