DE10260232A1 - Method for determining the shape of a surface for optical applications based on the distribution of illumination intensity - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Ermittlung der Form einer Oberfläche, insbesondere Verfahren zur Ermittlung der Form von Oberflächen für optische Anwendungen, und Messeinrichtungen zur Durchführung derartiger Verfahren.The present invention relates to Method for determining the shape of a surface, in particular method to determine the shape of surfaces for optical applications, and Measuring devices for implementation such procedures.
Herkömmliche Verfahren zur Vermessung der Form von Flächen (z. B. Oberflächen eines Probenkörpers) basieren typischerweise auf einer optisch-geometrischen Messung oder auf einer Phasenkontrastmessung. Bei beiden Prinzipien kann jeweils eine flächenhafte oder eine abtastende (scannende) Messung vorgesehen sein.Conventional methods for measuring the Form of surfaces (e.g. surfaces a specimen) are typically based on an optical-geometric measurement or on a phase contrast measurement. Both principles can one area each or a scanning (scanning) measurement can be provided.
Zur flächenhaften, optisch-geometrischen Messung wird beispielsweise ein Streifenmuster mit bekannter Geometrie auf die interessierende Oberfläche projiziert. Die geometrische Form der Oberfläche wird aus der Verzerrung der Streifen in der Abbildung des Musters auf der Oberfläche abgeleitet. Mit dieser Projektionstechnik können zwar große Fläche gemessen werden, die sogar Unstetigkeiten aufweisen oder matt sein können. Ein wesentlicher Nachteil ist jedoch die geringe Messgenauigkeit. Das Auflösungsvermögen ist durch die Ortsfrequenz des Streifenmusters begrenzt. Die Projektionstechnik wird daher nur für grobe Formbestimmungen verwendet.For areal, optical-geometric measurement For example, a stripe pattern with a known geometry the surface of interest projected. The geometric shape of the surface becomes the distortion the stripe in the illustration of the pattern is derived on the surface. With this projection technique you can great though Area measured that are even discontinuous or can be dull. On However, the main disadvantage is the low measuring accuracy. The Is resolving power limited by the spatial frequency of the stripe pattern. The projection technology is therefore only for rough shape determinations used.
Die abtastende, optisch-geometrischen Messung basiert beispielsweise auf einer Triangulation. Die Oberfläche wird mit einem Lichtstrahl abgetastet. An jedem Messort werden die Einfalls- und Reflektionswinkel des Lichtstrahls ermittelt und daraus die lokale Steigung der Oberfläche ermittelt. Die gesamte Form ergibt sich durch Zusammensetzung (Integration) der lo kalen Steigungen. Obwohl diese Technik eine erhöhte Genauigkeit der Winkelmessung und eine Vereinfachung des Messaufbaus ermöglicht, ist sie mit einer Reihe von Nachteilen verbunden. Bei abtastenden Verfahren gehen Justierungenauigkeiten zwischen den einzelnen Messorten generell direkt in das Messergebnis ein. Es müssen besondere Vorkehrungen zur Strahlzuordnung getroffen werden, um festzustellen, auf welchen Beleuchtungsstrahl ein konkret detektierter Reflektionsstrahl zurückgeht. Des Weiteren wird ein hoher Rechenaufwand benötigt, um die lokalen Messwerte zusammenzufassen. Die Triangulation wird in der Regel nur als eindimensionales Verfahren angewendet, sie ergibt nur Schnittlinien der untersuchten Oberfläche. Schließlich können systematische Fehler dadurch entstehen, dass aus lokalen Messwerten auf die Gesamtgeometrie geschlossen wird. Die lokalen Messwerte können jedoch durch kurzwellige Strukturen überlagert sein, die ggf. nicht erfasst werden. Schließlich reagiert die Reflektionsmessung besonders empfindlich auf Verunreinigungen oder unstetige Sprünge in der Oberfläche.The scanning, optical-geometric For example, measurement is based on triangulation. The surface will scanned with a light beam. The incidence and the angle of reflection of the light beam are determined and the local slope of the surface determined. The entire form results from composition (integration) the local slopes. Although this technique has increased accuracy enables angle measurement and simplifies measurement setup, it has a number of disadvantages. With scanning Procedures involve inaccuracies in adjustment between the individual measuring locations generally directly in the measurement result. There must be special arrangements beam mapping to determine which one Illumination beam returns a specifically detected reflection beam. Furthermore, a high computing effort is required to get the local measured values summarize. The triangulation is usually only one-dimensional Process applied, it only results in cutting lines of the examined Surface. Finally, systematic Errors arise from the fact that local measured values affect the overall geometry is closed. However, the local measured values can be determined by short-wave Structures superimposed that may not be recorded. Finally the reflection measurement reacts particularly sensitive to contamination or discontinuous jumps in the Surface.
Zur Phasenkontrastmessung wird die Oberfläche mit einer parallel Wellenfront bestrahlt. Durch Interferenz von einfallendem und reflektierten Licht kommt es in Abhängigkeit von der Oberflächenform zu auswertbaren lokalen Verstärkungen oder Auslöschungen im reflektierten Licht. Diese Technik ist auf die Detektion von Fehlern, die kleiner als λ/4 (λ: Wellenlänge des Lichtes) sind, in ebenen, reflektierenden Oberflächen beschränkt. Refraktive Oberflächen können nicht gemessen werden. Zur Messung an stärker gekrümmten Oberflächen bestehen die folgenden Möglichkeiten.For phase contrast measurement, the surface irradiated with a parallel wavefront. By interference from incident and reflected light it depends from the surface shape to evaluable local reinforcements or wipes in reflected light. This technique is based on the detection of Errors smaller than λ / 4 (λ: wavelength of the Light) are restricted in flat, reflecting surfaces. Refractive surfaces cannot be measured. For measurements on more curved surfaces the following options.
Zur flächenhaften Messung an gekrümmten Oberflächen wird
die Wellenfront des einfallenden Lichtes durch ein diffraktives
Element (Hologramm), das eine ideale Modellfläche repräsentiert, so verformt, dass
das von der Oberfläche
reflektierte Licht mit dem einfallenden Licht auswertbare Interferenzen bil det
(siehe z. B.
Zur abtastenden Messung an gekrümmten Oberflächen erfolgen
lokale Interferenzmessungen an lokalen Steigungsänderungen (sog. Stitching-Interferometrie,
siehe z. B.
Die herkömmlichen Messverfahren unterliegen wegen der genannten Nachteile in Bezug auf die Auflösung, die auswertbare Geometrie des Probenkörpers, den Justieraufwand, den Geräteaufwand und die Universalität gravierenden praktischen Einschränkungen. Sie werden daher nur bei bestimmten Spezialaufgaben, z. B. bei der Vermessung von Flächen mit bestimmten Symmetrien angewendet.The conventional measuring methods are subject because of the disadvantages mentioned in terms of resolution that evaluable geometry of the specimen, the adjustment effort, the equipment costs and the universality serious practical restrictions. They are therefore only used for certain special tasks, e.g. B. at the Measurement of areas applied with certain symmetries.
Es ist bekannt, Oberflächen für optische Anwendungen für eine konkrete Aufgabe frei mit einer bestimmten Form auszustatten (Freiformflächen). Die Gestaltung von Freiformflächen z. B. für Beleuchtungszwecke mit einem Berechnungsverfahren, dem sog. Freiformflächenmassschneidern (sog. freeform surface tailoring, im folgenden auch: FST-Verfahren) wird von H. Ries et al. in „Optics & Photonics News" (2001, Bd. 12, S. 46–49) und in „J. Opt. Soc. Am. A" (Bd. 19, 2002, S. 590–595) beschrieben. Ein Lösungsansatz zum FST-Verfahren wird von M. Maes in "Mathematical Methods for Reflector Design" Philips Electronics, 1997, ISBN 90-74445-36-5, beschrieben. Mit dem FST-Verfahren wird die reflektierende oder brechende Fläche berechnet, die bei Beleuchtung mit Licht aus einer punktförmigen Lichtquelle auf einem zu beleuchtenden Gegenstand (z. B. auf einer Wand) eine gewünschte Beleuchtungsgeometrie (Bestrahlungsstärkeverteilung) erzeugt. Das FST-Verfahren basiert auf differentialgeometrischen Methoden, die die Umlenkung von Licht durch die Lage der Lichtquelle, die optische Fläche, die geometrischen Eigenschaften der Fläche und die gewünschte Bestrahlungsstärkeverteilung kombinieren. Die Anwendung des FST-Verfahren war bisher auf gestalterische Aufgaben in der nicht-abbildenden Optik beschränkt, bei denen in erster Linie auf die Realisierung einer komplizierten Beleuchtungsverteilung ankommt, wie z. B. auf die Gestaltung von Scheinwerferreflektoren, Raumleuchten etc..It is known to provide surfaces for optical applications with a specific shape for a specific task (free-form surfaces). The design of freeform surfaces such. B. for lighting purposes with a calculation method, the so-called free-form surface tailoring (so-called. Freeform surface tailoring, hereinafter also: FST method) is by H. Ries et al. in "Optics & Photonics News" (2001, Vol. 12, pp. 46-49) and in "J. Opt. Soc. Am. A" (Vol. 19, 2002, pp. 590-595). A lion Solution approach to the FST method is described by M. Maes in "Mathematical Methods for Reflector Design" Philips Electronics, 1997, ISBN 90-74445-36-5. The FST method is used to calculate the reflective or refractive surface which, when illuminated with light from a punctiform light source, generates a desired illumination geometry (e.g. irradiance distribution) on an object to be illuminated (e.g. on a wall). The FST method is based on differential geometric methods that combine the deflection of light through the position of the light source, the optical surface, the geometric properties of the surface and the desired irradiance distribution. The application of the FST method was previously limited to design tasks in non-imaging optics, which primarily involved the implementation of a complicated lighting distribution, such as. B. on the design of headlight reflectors, room lights etc.
Da Freiformflächen in der Regel keine vorbestimmte Regelmäßigkeit oder Symmetrie aufweisen, sind sie mit den oben genannten herkömmlichen Messtechniken in der Regel nicht mit ausreichender Genauigkeit messbar.Because freeform surfaces are generally not predetermined regularity or have symmetry, they are with the conventional measurement techniques mentioned above usually not measurable with sufficient accuracy.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Verfahren zur Ermittlung der Form einer Oberfläche anzugeben, mit denen die Nachteile herkömmlicher Techniken überwunden werden. Das Verfahren soll insbesondere universell einsetzbar und mit hoher Genauigkeit und praktikabler Messzeit durchführbar sein. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, verbesserte Messeinrichtungen zur Ermittlung der Form einer Oberfläche bereitzustellen, mit denen die Verfahren umsetzbar sind.The object of the invention is to provide improved methods for determining the shape of a surface, with which the disadvantages of conventional Techniques overcome become. The method should in particular be universally applicable and be feasible with high accuracy and practical measuring time. The object of the invention is also to improve measuring devices to determine the shape of a surface with which the procedures can be implemented.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren und Messeinrichtungen mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1 oder 11 gelöst. Vor teilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This task is accomplished through procedures and measuring devices with the features according to patent claims 1 or 11 solved. Before geous embodiments and applications of the invention result from the dependent claims.
Eine Grundidee der Erfindung ist es, eine Bestrahlungsstärkeverteilung von Licht, das mit der zu vermessenden Fläche (Oberfläche, Probenfläche, Prüffläche) in Wechselwirkung getreten ist, auf einer Targetfläche zu messen und aus der Bestrahlungsstärkeverteilung die (geometrische) Form der Fläche zu ermitteln. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, dass die Form der Oberfläche aus der geometrisch-optischen Funktion der Oberfläche ermittelt wird. Die Wellenfront des vorzugsweise von einer punktförmigen Lichtquelle ausgehenden Lichts wird an der gesuchten Oberfläche in charakteristischer Weise deformiert. Diese Deformation steht in eindeutigem Zusammenhang mit der gemessenen Bestrahlungsstärkeverteilung. Ohne Einsatz einer abbildenden Optik kann bereits mit einer einzigen flächenhaften, integralen Messung der Bestrahlungsstärkeverteilung (Helligkeitsmessung) die erforderliche Information zur Formermittlung für die gesamte Prüffläche gewonnen werden. Der Justieraufwand im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren ist erheblich vereinfacht. Da erfindungsgemäß eine Helligkeitsmessung erfolgt, sind zusätzliche Vorkehrungen zur Strahlzuordnung wie z. B. bei der Triangulation nicht erforderlich. Die Bestrahlungsstärkeverteilung kann mit einer relativ einfach aufgebauten Detektoreinrichtung erfasst werden. Im Unterschied zu herkömmlichen Interferenzverfahren erfolgt keine Phasenmessung, sondern eine praktikablere Intensitätsmessung. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Form aus der Bestrahlungsstärkeverteilung mit einer extrem hohen Genauigkeit bis in den sub-μm- und nm-Bereich ermittelt werden kann.A basic idea of the invention is it, an irradiance distribution of light, which with the area to be measured (surface, sample area, test area) in Interaction has occurred, to measure on a target surface and from the irradiance distribution the (geometric) shape of the surface determine. This method has the advantage that the shape of the surface is determined from the geometric-optical function of the surface. The wavefront of preferably a point light source outgoing light is characteristic on the surface sought deformed. This deformation is clearly related with the measured irradiance distribution. Without any effort imaging optics can be done with a single areal integral measurement of the irradiance distribution (brightness measurement) the information needed to determine the shape of the whole Test area won become. The adjustment effort compared to the conventional Procedure is considerably simplified. Since a brightness measurement is carried out according to the invention, are additional Precautions for beam allocation such as B. in triangulation not mandatory. The irradiance distribution can be relative simply constructed detector device can be detected. The difference to conventional Interference is not a phase measurement, but a more practical one Intensity measurement. Surprisingly it has been found that the shape from the irradiance distribution determined with extremely high accuracy down to the sub-μm and nm range can be.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ermittlung der Oberflächenform eine numerische Berechnung einer berechneten Oberfläche, die bei Beleuchtung unter den identischen Bedingungen wie bei der Messung die gemessene Bestrahlungsstärkeverteilung ergeben würde, wobei die Form der gesuchten Oberfläche gleich der geometrischen Form der berechneten Oberfläche ist. Als Berechnungsverfahren wird das oben genannte, an sich bekannte FST-Verfahren verwendet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zur Formermittlung an sich verfügbare Programme verwendbar sind. Des Weiteren kann die Formermittlung, die auf der Lösung eines Gleichungssystems basiert, mit erheblich höherer Geschwindigkeit als bspw. Optimierungsverfahren auf der Grundlage von Wahrscheinlichkeitsrechnungen erfolgen.According to a preferred embodiment of the The invention includes determining the surface shape using a numerical calculation a calculated surface, which when illuminated under the same conditions as the Measurement would give the measured irradiance distribution, where the shape of the surface you are looking for is the same the geometric shape of the calculated surface. As a calculation method the FST method known per se is used. This embodiment has the advantage that programs which are available per se can be used for determining the shape are. Furthermore, the shape determination based on the solution of a System of equations, at a much higher speed than, for example. Optimization process based on probability calculations respectively.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Ermittlung der Form der Oberfläche mindestens einen Vergleich der gemessenen Bestrahlungsstärkeverteilung mit mindestens einer Modell-Bestrahlungsstärkeverteilung umfassen, die einer vorbestimmten Modelloberfläche entspricht. Durch den Vergleich der gemessenen Bestrahlungsstärkeverteilung mit einem Referenzbild kann die Formermittlung erheblich vereinfacht werden. Das Verfahren kann einfach in einen Produktionsprozess zur Herstellung optischer Oberflächen integriert werden, z. B. wenn in oder nach einem Polierprozess nach großflächigen Verformungen im Prüfkörper gesucht wird.According to an alternative embodiment of the Invention can at least determine the shape of the surface a comparison of the measured irradiance distribution with at least a model irradiance distribution include, which corresponds to a predetermined model surface. By comparison the measured irradiance distribution With a reference image, the shape determination can be considerably simplified become. The process can be easily integrated into a production process Manufacture of optical surfaces be integrated, e.g. B. if in or after a polishing process large-area deformations searched in the test specimen becomes.
Wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Beleuchtung der Oberfläche mit monochromatischem Licht erfolgt, kann sich die Auswertung der Bestrahlungsstärkeverteilung wegen der Vermeidung von Dispersionseffekten vereinfachen.If according to another preferred embodiment the invention of illuminating the surface with monochromatic light the distribution of the irradiance can be evaluated simplify because of the avoidance of dispersion effects.
Es können aber auch mehrere Messphasen vorgesehen sein, in denen jeweils eine Beleuchtung mit monochromatischem Licht mit verschiedenen Wellenlängen erfolgt und mehrere Bestrahlungsstärkeverteilungen für die jeweiligen Wellenlängen ermittelt werden. Wenn die gesuchte geometrische Form der Oberfläche aus den verschiedenen Bestrahlungsstärkeverteilungen ermittelt wird, kann durch den zusätzlichen Freiheitsgrad Wellenlänge die Genauigkeit der Messung erhöht werden.However, several measurement phases can also be provided, in each of which illumination with monochromatic light with different wavelengths takes place and several irradiance distributions for the respective wavelengths are determined. If the desired geometric shape of the surface from the different irradiation distribution strength can be determined, the additional degree of freedom wavelength can increase the accuracy of the measurement.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können mehrere Messphasen vorgesehen sein, in denen jeweils eine Beleuchtung mit verschiedenen Lichtwegen erfolgt und mehrere Bestrahlungsstärkeverteilungen für die jeweiligen Lichtwege ermittelt werden. In diesem Fall kann ebenfalls eine Erhöhung der Messgenauigkeit erreicht werden.According to another preferred embodiment of the invention several measurement phases can be provided, in each of which an illumination with different light paths and multiple irradiance distributions for the respective light paths can be determined. In this case, too an increase the measurement accuracy can be achieved.
Weitere Vorteile können sich insbesondere für die Geschwindigkeit der Formermittlung ergeben, wenn bei der erfindungsgemäßen Messung von einer fast bekannten Fläche ausgegangen wird und die Ermittlung der Form der Oberfläche eine Detektion einer Verformung der Oberfläche im Vergleich zu einer Ziel- oder Referenzfläche umfasst.Other advantages can be especially for the speed of the shape determination result if in the measurement according to the invention of an almost known area is assumed and the determination of the shape of the surface one Detection of a deformation of the surface compared to a target or reference surface includes.
Wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Beleuchtung mit pulsförmigem Licht und eine zeitaufgelöste Messung der Bestrahlungsstärkeverteilung erfolgen, können vorteilhafterweise Streulichteffekte vermindert werden. Die Messung der Bestrahlungsstärkeverteilung kann unter Umgebungslichtbedingungen erfolgen. Die Erfindung ist in einen Produktionsprozess, z. B. in einen Poliervorgang integrierbar.If according to another embodiment the invention of lighting with pulsed light and a time-resolved measurement the irradiance distribution can take place scattered light effects are advantageously reduced. The measurement the irradiance distribution can be done under ambient light conditions. The invention is in a production process, e.g. B. can be integrated into a polishing process.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es, dass keine Beschränkung etwa auf Spiegelflächen gegeben ist. Das Messverfahren ist sowohl mit reflektierenden als auch mit refraktiven Grenzflächen umsetzbar.A particular advantage of the invention it is that no limitation about given on mirror surfaces is. The measurement method is both with reflective and with refractive interfaces implemented.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Form einer Oberfläche, mit einer Lichtquelle, von der ein Lichtweg, in dem die gesuchte Oberfläche angeordnet ist, zu einer Targetfläche führt, einer Detektoreinrich tung, die zur Messung einer Bestrahlungsstärkeverteilung des von der Lichtquelle auf der Targetfläche auftreffenden Lichtes eingerichtet ist, und einer Auswertungseinrichtung, die zur Ermittlung der Form der Oberfläche aus der Bestrahlungsstärkeverteilung eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Messeinrichtung besitzt im Vergleich zu den herkömmlichen Techniken einen erheblich vereinfachten Aufbau. Der Messfleck (Bestrahlungsstärkeverteilung auf der Targetfläche) ist wesentlich größer als die Lichtquelle und daher mit an sich verfügbaren Detektoren (z. B. einer CCD-Kamera) mit hoher Genauigkeit erfassbar.Another object of the invention is a measuring device for determining the shape of a surface with a light source, from which a light path in which the surface sought is arranged is to a target surface leads, a Detektoreinrich device for measuring an irradiance distribution of the set up by the light source on the target surface light is, and an evaluation device for determining the shape the surface set up from the irradiance distribution is. The measuring device according to the invention possesses compared to the conventional techniques a considerably simplified structure. The measurement spot (irradiance distribution on the target surface) is much larger than the light source and therefore with detectors available per se (e.g. one CCD camera) can be recorded with high accuracy.
Zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Auswertungseinrichtung vorzugsweise eine Berechnungseinrichtung zur Durchführung des FST-Verfahrens oder eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der gemessenen Bestrahlungsstärkeverteilung mit mindestens einer Modell-Bestrahlungsstärkeverteilung.To implement the method according to the invention contains the evaluation device preferably a calculation device to carry out of the FST method or a comparison device for comparison the measured irradiance distribution with at least one model irradiance distribution.
Gemäß weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist die Messeinrichtung mit einer Stelleinrichtung ausgestattet, mit der die Positionen der Lichtquelle, der gesuchten Oberfläche und/oder der Targetfläche relativ zur Detektoreinrichtung (und/oder die Positionen der Lichtquelle, der Oberfläche und der Targetfläche relativ zueinander) verstellbar sind. Die Stelleinrichtung ermöglicht insbesondere die oben genannte Messung mit mehreren Messphasen mit verschiedenen Lichtwegen.According to further advantageous embodiments the invention is the measuring device with an adjusting device equipped with the positions of the light source, the sought Surface and / or the target area relative to the detector device (and / or the positions of the light source, the surface and the target area relative to each other) are adjustable. The actuating device enables in particular the above measurement with multiple measurement phases with different Light paths.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Fertigung eines Objektes, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und/oder mit einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung ausgestattet ist.Another object of the invention is a device for manufacturing an object, which is used to carry out the inventive method set up and / or equipped with a measuring device according to the invention is.
Die Erfindung besitzt die folgenden weiteren Vorteile. Durch das Messverfahren ist der Anwendungsbereich hochgenauer Freiformflächen erweitert worden. Das Messverfahren ist zur weiteren Genauigkeitssteigerung mit den herkömmlichen Techniken kom binierbar. Die Orte der Messung der Bestrahlungsstärkeverteilung und der Auswertung der Messung können räumlich getrennt sein. Des Weiteren werden Beschränkungen herkömmlicher Verfahren in Bezug auf die Größe der zu vermessenden Oberflächen überwunden. Erfindungsgemäß können Oberflächen mit Dimensionen bis in die Größenordnung einiger 10 cm (z. B. bis zu 80 cm) oder darüber bis in den Bereich mehrerer Meter (z. B. für Teleskopoptiken) vermessen werden.The invention has the following other advantages. Due to the measuring method, the scope is high-precision free-form surfaces been expanded. The measuring method is for further accuracy increase with the conventional Techniques can be combined. The locations of the measurement of the irradiance distribution and the evaluation of the measurement spatial be separated. Furthermore, restrictions are becoming more conventional Procedures related to the size of the surmounting surfaces. According to the invention, surfaces with Dimensions up to the order of magnitude some 10 cm (e.g. up to 80 cm) or above in the range of several Meters (e.g. for Telescope optics) are measured.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:More details and advantages the invention will become apparent from the description of the accompanying drawings seen. Show it:
Eine erfindungsgemäße Messeinrichtung
Die Lichtquelle
Die Lichtquelle
Die Oberfläche
Die Oberfläche
Die Targetfläche
Der Schirm bildet vorzugsweise eine Lambert'sche Fläche, wie sie z. B. durch weißes Papier oder eine MgO-Schicht gegeben ist. Die Dimension des Schirmes wird in Abhängigkeit vom konkreten Anwendungsfall gewählt.The screen preferably forms one Lambertian surface, like they z. B. by white Paper or an MgO layer is given. The dimension of the umbrella becomes dependent chosen by the specific application.
Der Lichtweg
Die Beleuchtung ohne eine Kaustik
bedeutet, dass auf die Targetfläche
ausschließlich
Licht fällt,
das von der Oberfläche
Die Erfüllung dieser Anforderungen kann je nach den räumlichen Bedingungen der konkreten Messaufgabe und der gewünschten Messgenauigkeit (Zahl und Dichte der Messpunkte auf der Targetfläche) durch eine geeignete Positionierung der Teile gewählt werden. Zur Positionierung wird auf Erfahrungswerte zurückgegriffen, oder es ist ggf. ein Vorversuch mit einem Test verschiedener Relativpositionen vorgesehen.Meeting these requirements can vary depending on the spatial Conditions of the specific measurement task and the desired one Measuring accuracy (number and density of measuring points on the target surface) a suitable positioning of the parts can be selected. For positioning experience is used, or it may be a preliminary test with a test of different relative positions intended.
Zur Messung einer Bestrahlungsstärkeverteilung
des von der Lichtquelle auf der auf der Targetfläche auftreffenden Lichtes ist
die Detektoreinrichtung
Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform
kann die Detektoreinrichtung
Die Detektoreinrichtung
Die Auswertungseinrichtung
In
Die in
Insbesondere die Messung unter Umgebungslicht mit Log-In-Technik ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren in einem Regelkreis in ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Oberfläche zu integrieren. Ein Poliervorgang z. B. zur Herstellung eines asphärischen Bauteils (Linse oder Spiegel) wird solange wiederholt, bis die gemessene Bestrahlungsstärkeverteilung einem gewünschten Referenzwert entspricht.Especially the measurement under ambient light with log-in technology allows it, the inventive method in a control loop in a process for producing an optical surface to integrate. A polishing process e.g. B. to produce an aspherical Component (lens or mirror) is repeated until the measured irradiance distribution a desired reference value equivalent.
Die
In
Das erfindungsgemäße Verfahren ist, insbesondere zur Erhöhung der Genauigkeit wie folgt modifizierbar. Die Modifizierungen stellen Kombinationen der Erfindung mit den o. g. herkömmlichen Messprinzipien dar. Erstens kann eine Ringprojektion durch einen Blendenring im Lichtweg vorgesehen sein, um den Rand einer zu erfassenden Oberfläche, z. B. einer Linse, festzulegen. Es können ein oder mehrere Blendenringe oder ein im Durchmesser verstellbarer Blendenring verwendet werden. Zweitens können mehrere kohärente Lichtquellen verwendet werden, um zusätzlich interferometrische Effekte auszuwerten. Schließlich könnte zur Genauigkeitserhöhung eine Kombination mit dem Stitching-Verfahren vorgesehen sein.The method according to the invention is, in particular to increase the accuracy can be modified as follows. Make the modifications Combinations of the invention with the above. conventional measuring principles. First, a ring projection can be made through an aperture ring in the light path be provided to the edge of a surface to be detected, for. B. a lens. There can be one or more aperture rings or a diaphragm ring with adjustable diameter can be used. Second, you can several coherent Light sources are used to additionally evaluate interferometric effects. Finally could to increase accuracy a combination with the stitching method can be provided.
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DE2002160232 DE10260232A1 (en) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | Method for determining the shape of a surface for optical applications based on the distribution of illumination intensity |
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2002
- 2002-12-20 DE DE2002160232 patent/DE10260232A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |