(57)【要約】      （修正有）【課題】光学素子の表面の偏心及び傾きを測定するための方法を提供する。【解決手段】光学素子１の表面の少なくともすべての光学的に用いられる、また、枠に相当する表面部分１．１から１．３、及び光学素子１の参照面が、その全面にわたって採録され、共通の座標系で互いに参照される。いずれの場合も表面部分１．１から１．３、及び参照面の表面形状偏差が意図された表面に対して算定され、また、表面部分１．１から１．３、及び参照面の位置が、それぞれの表面形状偏差から共通の座標系において算定される。少なくとも一つの傾き及び少なくとも一つの偏心が、座標系での各表面部分１．１から１．３、及び参照面の形状に応じた位置から、算定される。さらに、光学素子１の偏心Ｄ及び傾きＶを測定するための装置２に関する。【選択図】図４
2015222252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子（１）の表面の偏心（Ｄ）及び傾き（Ｖ）を測定するための方法であって、
−前記光学素子（１）の表面の少なくともすべての光学的に使用されまた枠に相当する表面部分（１．１から１．５）及び光学素子（１）の参照面が、その全面にわたって採録され、共通の座標系で互いに参照され、
−各場合において、前記光学素子（１）のために保存された意図された表面に対する、前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の表面形状偏差が、算定され、
−前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の位置が、各場合において、前記共通の座標系で、前記各表面形状偏差から確定され、
−少なくとも一つの傾き（Ｖ）及び少なくとも一つの偏心（Ｄ）が、座標系における前記各表面部分（１．１から１．５）及び参照面の形状に応じた位置から、算定される、方法。
【請求項２】
−採録のために、前記光学素子（１）の前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の上に、少なくとも一つの規定のパターンが投影され、
−前記表面部分（１．１から１．５）、参照面及び前記少なくとも一つの投影されたパターンが光学的に採録され、
−前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の形状が、前記少なくとも一つの規定のパターンの、前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の形状から生じる意図されたパターンからの偏差に基づいて算定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記すべての表面部分（１．１から１．５）及び参照面の採録が、同時に実行される、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
−少なくとも一つの距離測定センサが、前記光学素子（１）の前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面を採録するように、前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面にわたる移動軸に沿って直線的に動かされ、対応する表面部分（１．１から１．５）又は参照面と距離測定センサとの間の距離が決定され、
−前記対応する表面部分（１．１から１．５）と参照面のらせん状の全面スキャンが実行されるように、前記光学素子（１）が、前記距離測定センサの前記移動軸に実質的に垂直に延在する回転軸の周りを同時に回転する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも一つの距離測定センサは、各測定ポイントで、当該センサの光軸がそれぞれ測定される参照面と表面部分（１．１から１．５）に垂直に延在するように配置されている、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
光学素子（１）の表面の偏心（Ｄ）と傾き（Ｖ）を測定するための装置（２）であって、
−前記光学素子（１）の表面の少なくともすべての光学的に用いられまた枠に相当する表面部分（１．１から１．５）、及び、前記光学素子（１）の参照面を採録するための少なくとも一つの測定ユニット（２．１、２．２）、
−前記採録された表面部分（１．１から１．５）及び参照面をそれぞれ関連の意図された表面と比較するための、また、光学素子（１）のために保存された意図された表面に対する前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の表面形状偏差を算定するための、共通の座標系において前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面を参照するための少なくとも一つの評価ユニット（２．３）を含み、
−共通の座標系における前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の位置が、各表面形状偏差から各々算出可能であり、
−少なくとも一つの傾き（Ｖ）及び少なくとも一つの偏心（Ｄ）が、共通の座標系における各表面部分（１．１から１．５）及び参照面の形状に応じた位置から算出可能である、装置。
【請求項７】
−少なくとも一つの規定のパターンを前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面上に投影するための、少なくとも一つの投影ユニット（２．１．３、２．２．３）、
−前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面、及び少なくとも一つのパターンを採録するための少なくとも一つの光学レジストレーションユニット（２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２）、
−前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の形状から生じる意図されたパターンからの、少なくとも一つの規定のパターンの偏差から、前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の形状を算定するための評価ユニット（２．３）、
を特徴とする、請求項６に記載の装置（２）。
【請求項８】
−前記光学素子（１）を受けるための収容ユニット（２．５）が備えられ、
−２つの測定ユニット（２．１、２．２）が備えられ、各々が、前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面上に少なくとも一つの規定のパターンを投影するための少なくとも一つの投影ユニット（２．１．３、２．２．３）を含み、また、
−前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面、及び、少なくとも一つのパターンを採録するための少なくとも２つの光学レジストレーションユニット（２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２）、
−前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面の形状から生じる意図されたパターンからの、少なくとも一つの規定されたパターンの偏差から、表面部分（１．１から１．５）及び参照面の形状を算定するために備えられた評価ユニット（２．３）を含み、
−前記投影ユニット（２．１．３、２．２．３）の一つは、前記収容ユニット（２．５）の上に配置されており、前記投影ユニット（２．１．３、２．２．３）の一つは、前記収容ユニット（２．５）の下に配置されており、
−前記光学レジストレーションユニット（２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２）の少なくとも一つは収容ユニット（２．５）の上に設置されており、前記光学レジストレーションユニット（２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２）の少なくとも一つは収容ユニット（２．５）の下に設置されており、
−前記光学レジストレーションユニット（２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２）は、前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面が同時に光学的に採録可能なようにされている、
請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
−前記少なくとも一つの光学レジストレーションユニット（２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２）がステレオカメラであり、
−前記評価ユニット（２．３）が前記ステレオカメラによって採録された画像データの立体的な評価のために備えられている、
請求項７又は８に記載の装置（２）。
【請求項１０】
−前記測定ユニット（２．１、２．２）は、前記光学素子（１）の前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面を採録するための少なくとも一つの距離測定センサを含み、
−当該距離測定センサは、移動軸に沿って前記表面部分（１．１から１．５）及び参照面にわたって直線的に移動可能であり、また、対応する表面部分（１．１から１．５）又は参照面と前記距離測定センサの間の距離を定めるために備えられている、
請求項６〜９のいずれか１項に記載の装置（２）。
【請求項１１】
前記距離測定センサが、光波干渉計である、
請求項１０に記載の装置（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子の表面の偏心及び傾きを測定するための方法に関する。
【０００２】
さらに本発明は、光学素子の表面の偏心及び傾きを測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、光学素子の表面の光軸の位置エラーは収差を引き起こすが、これは、光学システム中の素子のアプリケーションにおける異常につながりうる。このような収差は修正不能であるか、或いは、多額の出費を伴うものとなる。これらの理由から、例えば光学素子の製造後の品質コントロールを目的として、このような位置エラーを検知する必要がある。
【０００４】
DE10 2006 052 047 A1は、参照軸に対する非球面レンズ表面の対称軸の位置を決定するための方法を開示している。当該方法は次のステップを含む：
ａ）レンズ表面の球面成分の曲率中心の位置を決定すること
ｂ）測定窓内にあるレンズ表面の領域におけるレンズ表面の半径方向の輪郭の傾きを決定すること
ｃ）レンズ表面を回転軸の周りで回して、レンズ表面の別の領域が測定窓に入るようにすること
ｄ）レンズ表面の異なる領域でレンズ表面の半径方向の輪郭の傾きを決定すること
ｅ）ステップｃ）及びｄ）を少なくとも２回繰り返すこと
ｆ）ステップａ）及びｄ）で決定された測定値から、回転軸に対する非球面レンズ表面の対称軸の位置を定めること
【０００５】
さらに、DE 10 2006 052 047 A1は参照軸に対する非球面レンズ表面の対称軸の位置を決定するための装置を開示している。当該装置は：
ａ）回転軸の周りを回転可能で、その上に非球面レンズ表面を有するレンズが設置されうる、回転テーブル
ｂ）光軸が回転軸と同軸に調整されており、像側焦点がその光軸に沿って異なる縦方向位置に配置可能である、第一のオートコリメータ
ｃ）光軸が回転軸に対してゼロではない角度をなし、像側焦点がその光軸に沿って異なる縦方向位置に配置可能である、第二のオートコリメータ、
及び、
ｄ）回転テーブルの異なる回転角でのオートコリメータによって供給される測定シグナルから、回転軸に対する非球面レンズ表面の対称軸の位置を定める、評価装置
を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】DE 10 2006 052 047 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、光学素子の表面の偏心及び傾きを測定するための、先行技術から発展した方法及び発展した装置を特定するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
方法については、前記目的は、請求項１に特定された特徴の発明によって達成される。装置については、前記目的は、請求項６に特定された特徴によって達成される。
【０００９】
本発明の有利な実施態様は、従属項に規定される。
【００１０】
光学素子の表面の偏心及び傾きを測定するための方法では、少なくとも、光学素子の表面及び当該光学素子の参照面の、光学的に使用されまた枠に相当する（frame-relevant）表面部分のすべてが、その全領域にわたって採録され、共通の座標系において互いに参照される。ここで、枠に相当する表面部分は、光学素子の表面の一部であると理解され、後の使用において、フレーム内に光学素子を設置するために形成されている。さらに、各場合において、表面部分と参照面の表面形状の偏差は、関連する意図された表面に対して算定され、表面部分及び参照面の位置は、各場合において、共通の座標系の中で各表面形状偏差から算定される。少なくとも１の傾きと少なくとも１の偏心が、座標系におけるそれぞれの表面部分と参照面の形状に応じた位置から、算定される。
【００１１】
特に有利な態様では、本発明の方法によって非常に正確かつ容易に実行可能、また特に迅速に光学素子の表面の偏心及び傾きを定めることができる。このことは特に、表面部分と参照面の全面を採録することと、“理想的な”意図された表面から少なくとも表面部分と参照面の表面形状偏差を定めることの結果として、偏心及び傾きの算出時に表面形状偏差が考慮されうること、すなわち、これらが結果に誤って含まれることがないことに由来する。さらに、前側及び後側表面の全面を採録すること及び共通の座標系でこれらを参照することの結果として、本発明の方法は、任意の形状の光学素子の傾き及び偏心を定めるために好適であり、特に、球面、非球面、双球面（bispherical）、双非球面（biaspherical）及び双曲面の表面を有する光学レンズや自由形状表面の光学レンズに好適である。
【００１２】
すべての測定が一つのワーキングステップで、共通の装置で、共通の座標系で実行されることの結果として、時間を要し費用のかかるキャリブレーションや、装置及び光学素子の調整を省略できることは特に有利な点である。キャリブレーションや調整は、光学素子を他の装置に置き換え、再配置するときに必要となる。
【００１３】
つまり、光学素子の表面の傾き及び偏心が簡単に、非常に正確にかつ再現可能に算定され、その結果、光学素子の物理的特性が非常に正確かつ信頼性高く確認されうる。
【００１４】
本発明の方法の一つの展開形によれば、採録のために、少なくとも一つの規定されたパターンが光学素子の表面部分及び参照面に投影される。表面部分、参照面及び少なくとも一つの投影されたパターンが光学的に採録され、表面部分及び参照面の形状が、表面部分及び参照面の形状から得られる意図されたパターンと、少なくとも一つの規定のパターンとの偏差に基づいて、算定される。この実施態様は、第一には、光学素子の表面部分及び参照面の採録及び測定を、非接触の方法で実行することが可能であり、第二には、高い測定の正確性及び非常に迅速な作業性によって区別される。
【００１５】
一つの展開において、すべての表面部分及び参照面を採録することは、同時に実行される。つまり、光学素子を装置の中で配置しなおすという、時間を要するワークステップが省略されうる。
【００１６】
本方法で可能な実施態様において、光学素子の表面部分及び参照面を採録するように、少なくとも一つの距離測定センサが表面部分及び参照面にわたる移動軸に沿って直線状に動かされ、そして、対応する表面部分又は参照面と距離測定センサとの間の距離が算定される。同時に、対応する表面部分及び参照面のらせん状の全面スキャンが実行されるように、光学素子は、距離測定センサの移動軸と実質的に垂直方向に延在する回転軸の周りを回転される。ここで特に、移動軸及び回転軸は、光学ユニットの光軸がある範囲にわたっている。こうして非常に正確でかつ時間的に簡単に実行できる、表面部分と参照面の全面測定が可能となる。
【００１７】
本方法のさらなる実施態様では、測定の正確性をさらに増し、表面形状の異なる光学素子を試験することにも適用させるために、少なくとも一つの距離測定センサは、各測定ポイントにおいて、前述のセンサの光軸が参照面と表面部分それぞれに垂直に延在するように調整される。
【００１８】
本発明の光学素子の表面の偏心及び傾きを測定するための装置は、少なくとも光学的に使用されまた枠に相当する光学素子の表面部分のすべてと光学素子の参照面とを採録するための、少なくとも一つの測定ユニットと、採録された表面部分と参照面を各参照される意図された表面と比較し、参照される意図された表面に対する表面部分と参照面の表面形状の偏差を算定するための、共通座標系において表面部分と参照面を参照するための少なくとも一つの評価ユニットと、を含む。ここで、共通座標系における表面部分と参照面の位置はそれぞれ各表面形状の偏差から算定可能であり、少なくとも一つの傾きと少なくとも一つの偏心は、共通座標系内での各表面部分と参照表面の形状に応じて、この位置から算定可能である。
【００１９】
特に有利な態様においては、本発明の装置は、非常に正確で簡単に実行可能に、光学素子表面の偏心及び傾きの算定を行うことができる。これは特に、表面部分及び参照面の全面を採録すること、“理想的な”意図された表面から表面部分及び参照面の表面形状偏差を定めることの結果として、偏心及び傾きの算定時に表面形状偏差が考慮され得ること、すなわち、これらが結果に誤って含まれることがないことに由来する。さらに、装置は、任意の形状及び表面の光学素子の傾き及び偏心を定めるために好適であり、特に、球面、非球面、双球面（bispherical）、双非球面（biaspherical）及び双曲面の表面を有する光学レンズや自由形状表面の光学レンズに好適である。
【００２０】
すべての測定が、装置において一つのワークステップで共通の座標系で一緒に実行されうるという事実の結果として、装置と光学素子の、時間を要しかつ費用のかかるキャリブレーションと調整とを省略することが可能であるが、キャリブレーションや調整は、光学素子を他の装置に移し、置き直すことから生じるのである。
【００２１】
装置の可能な実施態様において、測定ユニットは、少なくとも一つの規定のパターンを表面部分及び参照面に投影するための少なくとも一つの投影ユニット、表面部分、参照面及び少なくとも一つのパターンを採録するための少なくとも一つの光学採録ユニット、及び、表面部分と参照面の形状から生じる意図されたパターンからの少なくとも一つの規定のパターンの偏差から、表面部分と参照面の形状を定めるための評価ユニットを含む。この実施態様は、非接触での採録及び表面部分と参照面の測定を可能にし、同時に、高い測定精度及び測定スピードを実現する。
【００２２】
さらなる可能な実施態様において、光学素子を受けるための収容ユニットが備えられてもよく、そこでは２つの測定ユニットが備えられ、いずれの場合も少なくとも一つの規定のパターンを表面部分と参照面上に投影するための少なくとも一つの投影ユニットと、表面部分と参照面と少なくとも一つのパターンを採録するための少なくとも２つの光学レジストレーションユニットとを備える。ここで、評価ユニットは、表面部分と参照面の形状から生じる意図されたパターンからの、少なくとも一つの規定されたパターンの偏差から、表面部分と参照面の形状を定めるために備えられている。投影ユニットの一つは収容ユニットの上に設置され、投影ユニットの一つは収容ユニットの下に備えられる。さらに、光学レジストレーションユニットの少なくとも一つは収容ユニットの上に設置され、光学レジストレーションユニットの少なくとも一つは収容ユニットの下に設置されており、光学レジストレーションユニットは、表面部分と参照面が同時に光学的に採録されうるように実施され設置される。測定は、途中で測定ユニットと光学素子の再配置、キャリブレーションや調整を行うことなく、ただ一つのワークステップで実行されうるので、特に高い測定スピードに加えて、特に高い測定の正確性がこのことから得られる。
【００２３】
一つの可能な実施態様において、少なくとも２つのレジストレーションユニットの採録領域は部分的に重なっている。重なる部分の採録された画像データを評価することによって、簡単な方法で、採録領域のアライメントのエラーを確定し、キャリブレーションと調整をおこなうことが可能である。
【００２４】
一つの可能な展開形によれば、少なくとも一つの光学レジストレーションユニットはステレオカメラであり、評価ユニットは、ステレオカメラによって採録された画像データの立体的評価のために具体化される。この実施態様は、表面部分と参照面の、非常に堅実な三次元的な採録及び測定を可能にする。
【００２５】
非常に正確でかつ簡単に実行できる表面部分及び参照面の全面測定を可能にするために、装置のさらなる可能な実施態様では、レジストレーションユニットは、光学素子の表面部分と参照面を採録するための少なくとも一つの距離測定センサを含み、当該距離測定センサは、表面部分と参照面にわたる移動軸に沿って直線的に移動可能で、対応する表面部分又は参照面と距離測定センサとの間の距離を定めるために備えられている。
【００２６】
さらに可能な実施態様では、光学素子を受け、保持するための収容ユニットがあり、光学素子を保持するために備えられる収容ユニットの保持部は、少なくとも一つの距離測定センサの移動軸に実質的に垂直に延在する回転軸の周りを回転可能である。収容ユニットは光学素子を確実に保持することが可能で、光学素子は測定方法の全体を通じて一度載置されるのみでよい。その結果、複雑な配置や装置と光学素子のキャリブレーションや調整を省略することができる。
【００２７】
装置の一つの展開形では、距離測定センサは光波干渉計である。このような光波干渉計、特に複数波長で機能するものを用いることによって、光学素子の表面が、非接触で非常に正確に採録可能となる。
【００２８】
測定において特に高い正確性を得られ、また、試験される光学素子の表面が異なっていても簡単に適用できるように、装置の一つの可能な実施態様では、少なくとも一つの距離測定センサが、様々に位置取りできる方法で、距離測定センサの光軸が各測定ポイントにおいて側面又は後面に垂直に延在するように、保持及び移動装置上に配置される。
【００２９】
本発明の具体的な実施態様が、次に図面をもとにより詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、偏心のある光学素子を図式的に示している。
【図２】図２は、偏心及び傾きのある光学素子を図式的に示している。
【図３】図３は、本発明の方法の進行を図式的に示している。
【図４】図４は、本発明の装置を図式的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
全ての図面において、互いに対応する部分は、同じ参照符号で示されている。
【００３２】
図１は光学素子１を示しており、光学素子１は光学レンズであり、球面である光学的に使用される第一の表面部分１．１、非球面である光学的に使用される第二の表面部分１．２、及び、３つの枠相当表面部分１．３〜１．５がある。ここで、光学素子１の枠相当表面部分１．３〜１．５は、光学素子１の後の使用の間、枠の中に設置されるために設けられる光学素子１の表面部分１．３から１．５を意味すると理解される。
【００３３】
光学素子１の図示された実施態様において、表面部分１．１及び表面部分１．２の湾曲の各曲率中心Ｋ１，Ｋ２を通って延在している光軸Ｏ１，Ｏ２は、互いに並行であるような方法で配置されている。つまり、いわゆる偏心が表面部分１．１と１．２の間で生じている。
【００３４】
図２は同様に光学素子１を示しており、光学素子１は光学レンズであり、球面である光学的に使用される第一の表面部分１．１、非球面である光学的に使用される第二の表面部分１．２、３つの枠相当表面１．３〜１．５がある。ここで表面部分１．１及び１．２の光軸Ｏ１、Ｏ２は、第一及び第二の表面部分１．１及び１．２の間に偏心Ｄが生成されるように互いに配置されている。さらに、ゼロよりも大きな角度が第一及び第二の表面部分１．１、１．２の光軸Ｏ１及びＯ２の間に形成されており、いわゆる傾きＶ（tilt V）が表面部分１．１と１．２との間に形成されている。
【００３５】
通常、図１及び図２に示されるような光軸Ｏ１、Ｏ２又は表面部分１．１．及び１．２の対称軸の位置エラーは、光学システム中で素子１が使用された時の動作異常につながる収差をひきおこす。このような収差は修正不能であるか、多額の支出を伴う修正が必要となる。
【００３６】
これらの理由のために、例えば光学素子１の製造後の品質コントロールの目的で、参照軸に対する表面部分１．１、１．２の光軸Ｏ１、Ｏ２の位置を非常に正確に決定できることが必要である。
【００３７】
図３は本発明の方法の可能な実施例の展開を示しており、その方法によれば非常に正確な決定がなされうる。
【００３８】
ここで、光学素子１の表面の、すべての光学的に使用されまた枠相当の表面部分１．１から１．５、及び、光学素子のすべての参照面（ここでは不図示）はその全面が採録され、表面の偏心Ｄと傾きＶを測定するという目的のために、第一方法のステップＳ１において、共通の座標系で互いに参照される。
【００３９】
続いて、第二のステップＳ２において、表面部分１．１から１．５の表面形状と参照面（不図示）の、それぞれの意図された表面からの表面形状偏差が、それぞれ算定される。
【００４０】
方法の第一の実施態様に従って、表面部分１．１から１．５及び参照面（不図示）が、例えば“LUPHOScan‐ Fast non-contact 3D topology measurement of spheres, aspheres, flats and freeform; Luphos GmbH, Weberstrase 21, 55130 Mainz, Germany; 05/2013”に記述された公知の方法を用いて、及び／又は、ここに記述される装置を用いて、採録される。ここで特に、対応する表面のらせん状の全面スキャンが、その三次元画像が採録されるように実行される。これを実現するために、光学素子１の表面部分１．１から１．５及び参照面を採録するために、少なくとも一つの距離測定センサが、光学素子１の表面部分１．１から１．５及び参照面にわたって移動軸沿いに直線的に動かされる（より詳しいことは開示されない）。また、対応する表面部分１．１から１．５又は参照面と距離測定センサとの間の距離が算定される。同時に、光学素子が、対応する表面部分１．１から１．５と参照面のらせん状の全面スキャンが実行されるような方法で、距離測定センサの移動軸と実質的に垂直に延在する回転軸の周りを回転する。このプロセスにおいて、距離測定センサは、各測定ポイントにおいて、その光学軸が測定される参照面と表面部分１．５に垂直に延在するように配置される。実施例の場合には、距離測定センサは光波干渉計である。
【００４１】
表面部分１．１から１．５と参照面（不図示）のこの採録に替えて、第二の実施態様に従う採録では、例えば、図４により詳しく示された装置２を用いて、光学素子１の表面部分１．１から１．５と参照面（不図示）上に投影された少なくとも一つの規定のパターンのおかげで実施例が実施される。ここで、表面部分１．１から１．５、参照面と少なくとも一つの投影されたパターンは、光学的に採録される。表面部分１．１から１．５と参照面の形状が、表面部分１．１から１．５と参照面から生じる意図されたパターンから、少なくとも一つの規定のパターンの偏差に基づいて、算定される。ここで、すべての表面部分１．１から１．５及び参照面の採録と投影は、同時に実行される。
【００４２】
代替的に、本方法の第三の実施例では、例えば光学素子１の頂部側、続いて後側で実行される採録と投影を行い、複数のステップで実行されることも可能である。
【００４３】
本発明の実施例の代替的な態様の代替として、実施態様を重複して使用することも可能であり、これで、表面偏差の算定時に、各実施態様の結果の確実性及び妥当性をチェックすることもできる。
【００４４】
また独立に、この採録の結果は特に、表面部分１．１から１．５と参照面（不図示）とを表す、いわゆる点群である。この点群は各光学素子１のために保存された意図されたデータと比較され、そこで、意図されたデータからの点群の値の偏差、又は、これらの間の相違から、表面偏差が確定される。
【００４５】
各関連する意図された表面からの表面部分１．１から１．５と参照面（不図示）の表面形状偏差を算定した後、表面部分１．１から１．５と参照面の位置が、方法の第三のステップＳ３で、各表面形状偏差から共通の座標系の中で、算定される。
【００４６】
続いて、方法の第四のステップＳ４で、座標系における各表面部分１．１から１．５と参照面の形状に応じた、表面部分１．１から１．５と参照面の位置から、少なくとも一つの傾きＶと少なくとも一つの偏心Ｄが確定される。ここで、可能性のある傾きＶと偏心Ｄの数は、各表面部分１．１から１．５と各参照面の形状に依存する。例えば、非球面では、一つの傾きＶと偏心Ｄが可能である。これに対して、自由形状の表面は、３つまでの傾きＶと３つまでの偏心Ｄの可能性がある。
【００４７】
ここで特に、傾きＶが初めに共通座標系において算定され、光学素子１は少なくとも一つの傾きＶが最小化されるように意図されたデータに合わされる。この位置で、光学素子の少なくとも一つの偏心Ｄが続いて算定される。
【００４８】
続いて、少なくとも一つの傾きＶと偏心Ｄが、光学素子１の表面処理によって修正されうる。ここで処理は好ましくは、特に高い正確性を達成するために、共通座標系に従って、装置２で実行される。
【００４９】
代替的に又は付加的に、光学素子１があらかじめ定められた仕様に入っているかどうか、チェックが行われる。得られた情報は、特に、光学素子１が続いて配置される光学システムでの位置で最大の性能が得られるように、光学素子１を最適化するために使われる。
【００５０】
図４は、光学素子１の表面部分１．１から１．３と参照面の少なくとも一つの偏心Ｄと少なくとも一つの傾きＶとを測定するための本発明の装置２の実施可能性のある例を示している。ここで、光学素子１は、光学的に使用される２つの表面部分１．１，１．２と一つの枠相当表面部分１．３とに、大幅に簡略化されている。しかしながら、装置２は、光学的に使用されまた枠に相当する表面部分１．１から１．５及び参照面の数や配置に関わらない、あらゆる光学素子１の偏心Ｄと傾きＶを測定するために、具体化されている。
【００５１】
描写される実施態様において、装置２は、光学素子１の表面の少なくともすべての光学的に使用されるまた枠関連の表面部分１．１から１．３、及び、光学素子１の参照面（不図示）を採録するための２つの測定ユニット２．１、２．２を含む。装置２の頂部の一つの測定ユニット２．１は光学素子１の頂部に向けられており、装置２の下部のさらなる測定ユニット２．２は、光学素子１の下部に向けられている。
【００５２】
さらに、装置２は、採録された表面部分１．１．から１．３及び参照面をそれぞれに伴う意図された表面と比較することを目的として、また、意図された表面からの表面部分１．１から１．３と参照面の表面形状偏差を定めることを目的として、表面部分１．１から１．４と参照面を共通の座標系で参照するための評価ユニット２．３を含む。
【００５３】
さらに、装置２はコントロールユニット２．４を含み、描写される実施例では、評価ユニット２．３とコントロールユニット２．４は構造ユニットを形成している。このような態様に替えて分離した実施態様にすることもできる。
【００５４】
光学素子１は、収容ユニット２．５を用いて装置２の中に保持されており、収容ユニット２．５は光学素子１を確実に係止するための適切な係止手段を含む。また、光学素子１ができる限り完全に測定ユニット２．１，２．２を用いて全ての面から同時に採録可能であるようにされている。ここで、収容ユニット２．５は、座標系に対して所定の方法で配置されている。
【００５５】
いずれの場合も測定ユニット２．１、２．２は、表面部分１．１から１．３と参照面を採録するために、いわゆるＣＣＤカメラとして具体化される２つの光学レジストレーションユニット２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２を含む。ここで、一つの可能な実施態様では、光学レジストレーションユニット２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２は、その採録領域が少なくとも部分的に重複するようにされている。さらなる可能な実施態様では、測定ユニット２．１、２．２は移動可能に設置されており、それぞれの動きはコントロールユニット２．４を用いてコントロールされる。
【００５６】
さらに、測定ユニット２．１、２．２はそれぞれ投影ユニット２．１．３、２．２．３を含み、当該投影ユニットによって少なくとも一つの規定のパターンが表面部分１．１から１．３と参照面とに投影される。特に、測定ユニット２．１、２．２はDE 196 37 682 A1に従って具体化され、自己校正構造化光投影に好適である。
【００５７】
この点で、規定のパターン（例えば縞模様）が、測定される光学素子１の表面部分１．１から１．３と参照面に投影される。それぞれの場合において、光学素子１の頂部及び下部側のための投影ユニット２．１．３，２．２．３を用いて２つの異なる方向から投影され、パターンはレジストレーションユニット２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２を用いて採録される。特に、互いに９０°ねじれた位置の２つの格子の配列が、表面部分１．１から１．３と参照面の上に、２つの異なる方向からのパターンとして連続して投影される。
【００５８】
ここで、特にDE 196 37 682 A1に記述されるように、測定は数学的アルゴリズムを用いて実行され、少なくとも４面の測定値が各測定ポイントで表面部分１．１から１．３と参照面の採録された画像から決定され、対応する測定ポイントの座標及び形状と測定ユニット２．１、２．２の画像プロパティが、面の測定値から決定される。この点で、縞模様の明度が、高解像度レジストレーションユニット２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２を用いて採録される。当該レジストレーションユニットはそれぞれＣＣＤカメラとされ、レジストレーションユニット２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２の測定点あたりの２つの完全に独立した全面測定値が、方向ごとに、公知の評価法を用いて算定される。続いて、測定ユニット２．１、２．２のそれぞれ二つのレジストレーションユニット２．１．１、２．２．１、２．２．１、２．２．２のデータの位相相関（phase correlation）が、各方向についてそれぞれ実行され、その結果、各２つのレジストレーションユニット２．１．１、２．１．２、２．２．１、２．２．２において、対応するピクセルを算定する。これらについて、DE 196 37 682 A1に記載の自己校正方法を用いて、測定される光学素子１について系のパラメータと３次元座標値が同時に計算される。
【００５９】
表面部分１．１から１．３と参照面の形状が評価ユニット２．３を用いてパターンの採録された輪郭から確定され、続いて、表面部分１．１から１．５と参照面の形状の意図されたパターンからの偏差が、算定される。
【００６０】
上述のとおり、表面部分１．１から１．３及び参照面の位置はそれぞれ、意図された値からの、表面部分１．１から１．３と参照面の形状の偏差（すなわち表面形状偏差）から、共通の座標系の中で算定される。また、少なくとも一つの傾きＶと少なくとも一つの偏心Ｄが、前記の位置から、座標系において、各表面部分１．１から１．３と参照面の形状に応じて算定される。
【符号の説明】
【００６１】
１  光学素子
１．１から１．５  表面部分
２  装置
２．１  測定ユニット
２．１．１  レジストレーションユニット
２．１．２  レジストレーションユニット
２．１．３  投影ユニット
２．２  測定ユニット
２．２．１  レジストレーションユニット
２．２．２  レジストレーションユニット
２．２．３  投影ユニット
２．３  評価ユニット
２．４  コントロールユニット
２．５  収容ユニット
Ｄ  偏心
Ｋ１  曲率中心
Ｋ２  曲率中心
Ｏ１  光軸
Ｏ２  光軸
Ｓ１からＳ４  方法のステップ
Ｖ  傾き
【図１】
2015222252.tif 000003
【図２】
2015222252.tif 000004
【図３】
2015222252.tif 000005
【図４】
2015222252.tif 000006
【外国語明細書】
2015222252000001.pdf