[发明专利]用于测量表面形貌的设备和方法以及校准方法

说明书

本发明涉及用于测量物体（12）的光学有效面（18）的形貌和/或梯度和/或曲率的方法和设备（10）。该设备（10）能够实现以能够贴靠在该物体（12）上的接触部（17）将该物体（12）安排在接收范围（14）内。在该设备（10）中具有提供光的多个点光源（20），该光被反射到安排在该接收范围（14）内的物体的待测量的面（18）上。该设备（10）具有至少一个相机（34），该相机具有物镜组件（40）和图像传感器（46）用于采集亮度分布，该亮度分布在图像传感器（46）上由点光源（20）的反射到该待测量的面（18）上的光引起。

本发明涉及用于测量物体、尤其眼镜镜片的光学有效面的形貌和/或梯度和/或曲率的方法和设备。此外，本发明涉及一种用于校准用于测量物体的光学有效面的形貌和/或梯度和/或曲率的设备的方法。

US 4,998,819公开了一种用于测量物体的形貌的设备，在其中借助大量安排在球表面区段的内侧上的发光二极管在物体的表面产生反射，这些反射通过光电探测器进行采集然后进行评估。

用于测量构成为眼镜镜片的物体的光学有效面的形貌和/或梯度和/或曲率的设备例如在DE 10 2013 208 091 A1和DE 10 2013 219 838 A1中进行了描述。为算出物体的空间结构，将其安排在夹持装置中。然后由大量点光源提供光，光反射到物体的光学有效面上。在用于测量形貌和/或梯度和/或曲率的设备中，通过相机采集由点光源的光引起的亮度分布并且借助计算机程序进行评估。该计算机程序针对每个借助相机采集的、物体表面上的点的光束和点光源的已知位置计算在该点上的表面法线并且由此通过积分和插补然后计算光学有效面的所需要的形貌。

从DE 10 2011 010 252 A1中已知一种具有可移动的图像传感器的相机，该图像传感器能够在相机的光轴的方向上移位。

US 2006/0017720 A1公布了一种用于测量光漫散射到的表面的系统，其方式为借助扫描仪用光束扫描该表面，这些光束在该表面上产生模型，然后通过相机对该模型进行采集。通过评估模型的由待测量的表面形成的形状以及扫描仪与相机之间的相对位置，然后系统就能够给出待测量的表面所需要的走向。

本发明的目的在于，提供一种设备和一种方法，用于以小的相对误差精确地局部测量物体的光学有效面的形貌和/或梯度和/或曲率，例如以仅在百分比范围内的或更小的相对误差。

尤其，本发明的目的在于，给出一种设备和一种方法，用于以至少10^-2 dpt的绝对精度测量光学有效面的局部曲率走向。

此目的通过独立权利要求中给出的用于测量物体、尤其眼镜镜片的光学有效面的形貌和/或梯度和/或曲率的方法和设备实现，并且通过独立权利要求中给出的用于校准用于测量物体的光学有效面的形貌和/或梯度和/或曲率的设备的方法实现。

本发明的有利的实施方式在从属权利要求中给出。

在本发明的范围中，点光源应理解为这样的光源，即其范围如此小，即使得该光源从位于接收范围内的点看出去基本上呈现点状，也就是说，参考位于接收范围内的一个点，该光源例如仅覆盖住了尺寸Ω_P ≤ 0.5% sr或Ω_P ≤ 0.3% sr或Ω_P ≤ 0.1% sr或优选尺寸Ω_P ≤ 0.05% sr的立体角Ω_P。这样的点光源能够构成为发光二极管（LED），例如构成为所谓的SMD发光二极管。

然而在本发明的范围内中，点光源也能够构成为光导体的安排在多面体表面中的端部。但是在本发明的范围内中，点光源也能够为遮蔽屏中的孔，该孔对应有一个或多个背景光。在本发明的范围内中，点光源用于通过光点照亮待测量物体的光学有效面。

本发明基于这样的思想，即通过采集关于物体的表面多个点的位置的信息不仅可以非常精确地算出物体的表面的曲率，还能非常精确地算出其形貌，方法是在计算机单元中通过计算机程序使用算法处理采集到的位置。