[发明专利]用于测量表面形貌的设备和方法以及校准方法

权利要求书

1.一种用于测量物体（12）的光学有效面（18）的形貌和/或梯度和/或曲率的方法，该方法包括以下步骤：

i. 采集由光斑（57）组合成的亮度分布（79），该亮度分布由一个或多个光点（20）的在该物体（12）的待测量的面（18）上反射的光引起；

ii. 将该亮度分布与引起该亮度分布的光点（20）对应；

其特征在于

iii. 给定第一形貌；

iv. 确定由这些光点（20）发出的光在该物体（12）上的反射位置；

v. 计算由这些光点（20）发出的光的反射位置上的表面法线；并且

vi. 通过局部基础函数的拟合来计算该物体（12）的另一形貌，其方式为将光学有效面建模成基础函数的线性组合；

vii. 迭代地重复第iv步至第vi步直至达到收敛标准；并且

viii. 算出该物体（12）的待测量的面（18）上的至少一个点（50）在对设备而言固定的坐标系（78）中的位置和/或地点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由这些光点（20）发出的光在该物体（12）上的反射位置根据由该亮度分布的该光斑（57）的质心（58）算出的光束与形貌的交点来确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于使用优化方法确定光点 （20）的位置和/或地点。

4.一种用于测量物体（12）的光学有效面（18）的形貌和/或梯度和/或曲率的设备（10），该设备包括：

i. 用于将该物体安排在接收范围（14）内贴靠在该物体（12）上的接触部上的装置（16）；

ii. 多个点光源（20），用于照亮该物体（12）的该光学有效面（18），以及用于采集由光斑（57）组合成的亮度分布（79）的装置，该亮度分布由用于照亮该物体（12）的该光学有效面（18）的点光源（20）的在该物体（12）的该光学有效面（18）上反射的光引起；

iii. 用于算出光斑（57）的位置和/或地点的装置；

其特征在于

iv. 用于算出该物体（12）的该面（18）上的至少一个点（50）在对设备而言固定的坐标系（78）中的位置和/或地点的装置，该算出过程具有下列步骤：

第1步：

将该亮度分布与引起该亮度分布的点光源（20）对应并且给定第一形貌；

第2步：

确定由点光源（20）发出的光在该物体（12）上的反射位置；

第3步：

计算由这些点光源（20）发出的光的反射位置上的表面法线；

第4步：

通过局部基础函数的拟合来计算该物体（12）的另一形貌，其方式为将光学有效面建模成基础函数的线性组合；并且

迭代地重复第2步至第4步直至达到收敛标准。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，由这些点光源（20）发出的光在该物体（12）上的反射位置根据由该亮度分布的该光斑（57）的质心（58）算出的光束与形貌的交点来确定。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，用于采集由光斑（57）组合成的亮度分布（79）的该装置具有带有物镜组件（40）和图像传感器（46）的至少一个相机（34），在该图像传感器上该亮度分布由在该面（18）上反射的光引起。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，该物镜组件（40）具有与调节轴线（52）齐平的光轴（42）。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括提供光的多个点光源（20），该光在安排在该接收范围内的物体（12）的待测量的面（18）上被反射。