專利名稱：檢測鏡面的校正方法
檢測鏡面的校正方法本發(fā)明涉及檢測鏡面的校正方法，特別是檢測離軸非球面鏡面的表面的校正方法。諸如望遠(yuǎn)鏡鏡面的鏡面生產(chǎn)包括鏡面的檢測，在鏡面的制造過程中，根據(jù)鏡面的檢測和表面重新制作的重復(fù)過程來執(zhí)行鏡面的檢測。所述檢測在于搜索和測量鏡面反射表面的實際形狀與鏡面的技術(shù)規(guī)格書的理論表面(稱之為目標(biāo)表面)之間的差異。這樣的檢測可以在整個鏡面上進行，或若所述鏡面由多個鏡面元件組成，所述多個鏡面元件分開并且設(shè)計成井置來重構(gòu)完整的鏡面，則檢測可以在該鏡面的ー個元件上執(zhí)行。在下文中，整個鏡面或鏡面元件將被簡稱為鏡面，可以理解的是檢測方法用于具有反射表面的整個元件。對第一序列，離軸非球面鏡面的表面可以由平均曲率和平均象散數(shù)值來描述，其 在整個表面上建立的。但是局部曲率值和局部散射值相對于這些平均數(shù)值變化，并且它們在鏡面的表面上分離的各個點之間都是不同的。此外，還經(jīng)常需要附加的項目，以便對鏡面的表面的形狀進行更精確的描述彗差，球面像差等。檢測的目的是測量鏡面表面上的各個點處的這些項目中實際數(shù)值和目標(biāo)表面的數(shù)值之間的差異。一個執(zhí)行如此檢測的通用方法在于，用合適的光源照亮整個鏡面，最通常地是用激光源，通過光學(xué)補償器或“零透鏡”。零透鏡設(shè)計用于補償波陣面的畸變，所述畸變由鏡面的目標(biāo)表面產(chǎn)生。零透鏡的特性不是先驗確定的，但是?？墒褂萌D，因為全息圖可以從目標(biāo)表面起數(shù)字化地產(chǎn)生，該生成方法非常容易。這樣的數(shù)字全息圖像通常標(biāo)記為“計算機生成的全息圖”(CGH)。光干涉然后在參考波前和由光學(xué)補償器在鏡面上光的反射產(chǎn)生的波前之間產(chǎn)生。該光干涉產(chǎn)生了光強度的ニ維分布，或干涉圖，其表征了鏡面的實際表面和目標(biāo)表面之間的差異。這樣的干涉圖包括當(dāng)兩個波前足夠地不同時的光學(xué)條紋。為此目的，所用檢測工具包括-第一支架，其設(shè)計用于在相對于檢測工具的確定位置保持鏡面；-光學(xué)補償器，其本身包括數(shù)字全息圖像，所述數(shù)字全息圖像的有用的部分包括根據(jù)鏡面目標(biāo)表面計算的圖像；-第二支架，其設(shè)計用在圖像獲取時間過程中保持光學(xué)補償器，此外第二支架還用于沿著檢測工具的橫向側(cè)向地轉(zhuǎn)換所述光學(xué)補償器，并且使光學(xué)補償器圍繞所述檢測工具的縱軸旋轉(zhuǎn)；-光源，其設(shè)計成當(dāng)獲得圖像時產(chǎn)生光束，并且布置成通過平行于縱軸的光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像照亮鏡面的反射表面；-光學(xué)系統(tǒng)，其設(shè)計用于產(chǎn)生干渉，該干涉在由光源產(chǎn)生光束的參考部分和由鏡面通過光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像反射的所述光束的部分之間；以及-圖像錄制系統(tǒng)，其設(shè)置成獲取由干涉所產(chǎn)生的光強度的分布，并且疊加在由所述鏡面反射的光束部分形成的鏡面的圖像上。通常，光學(xué)補償器位于離鏡面的一定距離處，該鏡面允許獲得其整個反射面的圖像，在所述鏡面上疊加干涉圖。因此，單個的圖像允許鏡面的全部表面被檢測。在該領(lǐng)域的專業(yè)術(shù)語中，這樣的檢測稱之為“全瞳孔模式”(full pupil mode) 0對此模式，在光源和鏡面之間的距離必須完全等于后者的反射面的平均曲率半徑。然后，通過繞著檢測工具的縱軸旋轉(zhuǎn)補償器，就可相對于鏡面容易地定向光學(xué)補償器。實際上補償器的全息圖和第一支架包括校正特征，這些特征在圖像錄制系統(tǒng)獲取的圖像中同時可見，并且在第一支架上的鏡面的位置從其他地方可以獲知。光學(xué)補償器的參考方向和鏡面的參考方向因此相互平行。這些參考方向通常分別為光學(xué)補償器和鏡面的散射軸。如今，對于望遠(yuǎn)鏡的主要的鏡面，鏡面的平均曲率半徑可以為幾十米。假定全息補償器的尺寸通過其構(gòu)造限制至幾十公分，則光學(xué)補償器和鏡面之間的距離應(yīng)是非常大，以便以全瞳孔模式執(zhí)行鏡面的檢測。但是，當(dāng)該距離超 過大約3m(米)時，氣體擾動和溫度的變化將出現(xiàn)在補償器和鏡面之間，擾亂干涉圖。還可以想像，通過使光學(xué)補償器接近鏡面的反射面，來檢測具有較大曲率半徑的鏡面。但是，望遠(yuǎn)鏡鏡面通常具有也可以非常大的側(cè)向尺寸，尤其是大于lm，或者甚至大于1.5m。于是，僅鏡面表面的限制部分，通常稱為“子瞳孔”，可以通過光學(xué)補償器照明，同時由圖像錄制系統(tǒng)獲取圖像。從該圖像獲取的該表面的檢測因此限制在鏡面表面的該部分。多個圖像因此必須分別連續(xù)獲取鏡面的表面的不同的部分，以允許檢測整個表面。光學(xué)補償器因此必須相對于鏡面在連續(xù)圖像之間位移。如今存在著個種方法，用來非常精確地確定光學(xué)補償器相對鏡面的位移方向，并且還用來確定對光學(xué)補償器位移的參考點。由此，本發(fā)明的ー個目的是關(guān)于檢測工具的縱軸來定向光學(xué)補償器，其中，當(dāng)各個圖像通過光學(xué)補償器獲取時，僅照明鏡面表面的限制的部分。為此目的，本發(fā)明提供使用光學(xué)檢測工具對鏡面檢測的校正方法，所述光學(xué)檢測工具包括以上所列元件，其中-當(dāng)由圖像錄制系統(tǒng)獲取一個確定的照片時，光源僅照明鏡面的反射表面的一部分，所述照亮的表面部分小于鏡面的整個反射表面，-第一支架的裝備至少ー個反射校正特征；以及-光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像還包括位于所述數(shù)字全息圖像有用部分的兩個第一邊上的至少兩個第一附加圖案，每個第一附加圖案設(shè)計用于產(chǎn)生光學(xué)透鏡效果，以使朝向校正特征的校正光束通過所述第一附加圖案以不同的方法反射，其按照所述第一附加圖案相對于校正特征的橫向移動而變化。本發(fā)明的方法則包括下述順序的步驟，可允許多次重復(fù)執(zhí)行/I/引導(dǎo)校正光束通過ー個第一附加圖案，并且檢測由校正特征反射的校正光束，通過相對于第一支架來橫向平移第二支架，使得數(shù)字全息圖像的所述第一附加圖案平行于所述檢測工具的縱軸相對于第一支架的校正特征對齊；/2/再次，用合適的平移向量，側(cè)向地平移第二支架，并且不旋轉(zhuǎn)所述第二支架，使得通過數(shù)字全息圖像的第一附加圖案中另ー個的校正光束再一次被反射，由第一支架的相同校正特征以對齊的方式反射在所述校正特征和所述與檢測工具的縱軸平行的另ー個第ー圖案之間；/3/根據(jù)為在步驟/2/中執(zhí)行的第二支架平移的向量的分量，在一個和另ー個檢測工具的各個橫向中，確定這些橫向方向之一和由第一附加圖案設(shè)置的數(shù)字全息圖像的有用區(qū)域的參考方向之間的角度分隔；然后，/4/第二支架旋據(jù)步驟/3/中確定的角度分隔沿著檢測工具的縱軸旋轉(zhuǎn)，以設(shè)定數(shù)字全息圖像的有用區(qū)域平行于鏡面的參考方向的參考方向。在步驟/2/中，在與第一支架的校正特征對齊的位置上，平移光學(xué)補償器，以由光學(xué)補償器的第二附加圖案來替換第一光學(xué)補償器的全息圖的附加圖案。然后使用該平移方向作為參考方向，其相對于檢測工具是固定的。它由沿著檢測工具橫截面方向的平移向量的兩個分量確定?？梢韵鄬τ跈z測工具來確定在橫截面方向的平面中的光學(xué)補償器的初始角度定向，換言之，即圍繞檢測工具的縱軸。它在步驟/3/中通過使用參考方向來確定，所 述參考方向與光學(xué)補償器相關(guān)連?？梢栽诓襟E/4/中通過圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)第二支架，修正與檢測工具相關(guān)的光學(xué)補償器的定向。由于鏡面相對于檢測工具的定向可從各個位置呈精確知曉，本發(fā)明的方法將獲取光學(xué)補償器相對于鏡面的角度定向的精確數(shù)值。具體地，其允許光學(xué)補償器和鏡面的各個散光軸角度地疊加。在傳統(tǒng)方法中，光學(xué)補償器的定向可通過兩個第一圖案本身進行確定，它們在步驟/I/和/2/中分別已經(jīng)使用過。然而，光學(xué)補償器的定向可以不同的方式進行確定。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，光學(xué)補償器的兩個第一附加圖案的各自的第一邊相對于數(shù)字全息圖像的有用區(qū)域是相對的。此外，它們可以確定光學(xué)補償器的散光軸。根據(jù)本發(fā)明的ー個可能的改善方法，光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像還可以包括另ー個第一附加的圖案，其位于不同于兩個第一邊的數(shù)字全息圖像有用部分的另ー邊上。所述另ー個第一附加圖像還可以設(shè)計為產(chǎn)生光學(xué)透鏡效果，使得通過所述另ー個第一附加圖案的朝向校正特征的校正光束以可變的方式進行反射，按照另ー個第一附加圖案相對于校正特征的所述橫向移動而變化。對所述先前所用的第一附加圖案之一，并且對所述另ー個第一附加圖案，重復(fù)執(zhí)行步驟/I/至/3/，這樣，在步驟/3/中可確定另ー個角度分隔，其形成了檢測工具的兩個橫向之間的角度測量。因此，數(shù)字全息圖像中的至少3個第一附加圖案的位置，它們圍繞在后者的有用區(qū)域，用于測量第二支架的兩個橫向平移方向之間的角度。具體地，通過選擇參考，可以確認(rèn)第二支架的兩個平移方向之間的垂直性。本方法還可以進ー步包括用于獲取圖像的若干步驟，兩個連續(xù)圖像由用于相對于鏡面平移光學(xué)補償器的中間步驟進行分隔。這樣，鏡面的反射表面的不同部分可以連續(xù)地進行檢測，如果要求的話，直到ー個部分ー個部分地來檢測整個表面。根據(jù)本發(fā)明的方法可以具體用于檢測離軸非球面鏡面的反射表面。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，將在參照附圖
對下文非限制性示范實施例的闡述中變得明晰，其中-圖I示出使用根據(jù)本發(fā)明方法的鏡面檢測工具；-圖2示出了用于本發(fā)明中的在全息圖像和校正特征之間的校正原理；以及-圖3a和3b示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的連續(xù)步驟。為了闡述簡明起見，在這些附圖中示出的檢測工具的部件既不是根據(jù)真實尺寸也不是根據(jù)實際尺寸的比率重行生成的。此外，在不同附圖中顯示的相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
根據(jù)圖I所示，鏡面檢測工具包括鏡面支架，也表示為第一支架和附圖標(biāo)記1，以及光學(xué)支架，其表示為第二支架和附圖標(biāo)記2。待檢測的鏡面(標(biāo)記為100)，固定在支架I上，以便暴露其反射表面Siqq。其可以是具體為離軸非球面鏡面類型的。鏡面100具有外表邊緣B·，其限制了橫向的表面S·。例如，該邊緣Bltltl可以是六邊形的，其六角形的相對頂點之間的直徑大于或等于1500mm(毫米)。支架I還包括ー個或多個反射校正特征，校正特征固定在支架上I上，并且優(yōu)選地設(shè)置靠近鏡面100的外部邊緣Bltltl和在其外面。例如，支架I具有三個反射校正特征，它們標(biāo)記為11，12和13，并且分布在鏡面100周圍的支架I上，并且彼此角度地相隔約120°。 光學(xué)支架2相對于鏡面支架I是可移動的。其包括下述部件，這些部件構(gòu)成照明 和圖像捕捉組件，總的用附圖標(biāo)記20表示-光學(xué)補償器，其將在下文中進行闡述；-光源4，例如激光器類型的光源；-光學(xué)系統(tǒng)5，其功能是傳送一部分由光源4產(chǎn)生的光，以便通過光學(xué)補償器照明鏡面100的一部分，并且產(chǎn)生由鏡面100反射的光束和參考光束之間的光干渉；以及-圖像錄制系統(tǒng)6，其用于獲取鏡面100的部分的圖像，所述部分通過光學(xué)補償器進行照明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員悉知這樣的照明和圖像獲取組件，所以在下文中僅進行簡單的描述。在光學(xué)系統(tǒng)5內(nèi)，由光源4產(chǎn)生的初始光束H)被分成參考光束Fl和照明光束F2。光束H)的這樣的劃分，可以通過半反射板50來完成。此外，光束的返回鏡面51還可以位于參考光束Fl的路徑中。在系統(tǒng)5的輸出處，照明光束F2優(yōu)選地為平行光束結(jié)構(gòu)，使光束的橫截面大于或等于光學(xué)補償器的開ロ。例如，光學(xué)補償器的開ロ直徑大致在250和300mm之間的范圍內(nèi)。光束F2的方向被稱之為檢測工具的縱軸，并且表示為Z-Z。因而，照明光線F2在第一時間上通過光學(xué)補償器,光線F2由鏡面100的表面Sltltl的一部分進行反射,并且又反向地通過光學(xué)補償器，然而在系統(tǒng)5中疊加在參考光束Fl上。這個疊加產(chǎn)生了在表面S100的照亮部分的圖像中的干涉圖。當(dāng)選用照片時，所述圖像通過圖像錄制系統(tǒng)6獲取，同時具有干涉圖。因此，基于在圖像上顯示出的光照強度上的變化，可以獲得在表面Sltltl和記錄在零透鏡內(nèi)的目標(biāo)表面之間存在的局部差異的測量。一般地說，在鏡面100的光照部分的圖像中呈現(xiàn)的光照強度的變化形成了干涉條紋的圖案，其局部定向和局部的間距可以允許在鏡面100的實際表面Sltltl和待確定的目標(biāo)表面之間存在差異。照明和圖象獲取組件20與鏡面100之間的距離，平行于軸Z-Z，該距離應(yīng)是這樣當(dāng)選取各個照片時，僅鏡面100的反射表面Sltltl的限定部分Sltl被照亮。例如，被照亮的部分Sltl可以是整個表面Sltltl的1/10至1/100。因此，對于光學(xué)補償器開ロ的固定的尺寸，可根據(jù)單ー獲取圖像執(zhí)行的表面Sltltl的檢測被限制在該表面部分S10上。這個限制允許鏡面100與照明和圖像獲取組件20之間的距離得以減小，使得檢測工具的設(shè)計被簡化。這個工具的成本因而減少。支架2允許照明和圖像獲取組件20位移，通過沿著垂直于縱軸Z-Z或基本垂直于該縱軸Z-Z的兩個橫向方向X-X和Y-Y，在鏡面100的表面Siqq上平移，來實現(xiàn)照明和圖像獲取組件20的位移。為此目的，支架2包括滑動件系統(tǒng)以及用于測量平移距離的系統(tǒng)，在圖I中未予示出。這個系統(tǒng)允許獲得平移距離，這些平移距離對表面部分Sltl足夠的大，并且被光照，以便照明能夠到達整個表面Sltltl中的任何給定的位置。平移方向X-X和Y-Y通常相互垂直，但是它們具有在它們之間90° (度)的附加角度分隔。支架2還允許光學(xué)補償器繞著縱軸Z-Z旋轉(zhuǎn)，并且光學(xué)補償器的如此旋轉(zhuǎn)的角度可以精確的方式確定。兩個方向X-X和Y-Y連同縱軸Z-Z定義了與檢測工具關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系。這個坐標(biāo)系允許設(shè)定支架2的位置，連同零透鏡關(guān)于縱軸Z-Z的角度定向。光學(xué)補償器包括全息圖CGH，其標(biāo)記為3。通常，當(dāng)通過照明和圖像獲取組件20來連續(xù)照明整個表面Sltltl時，確定全息圖3的有用的部分30來補償在照明光束F2中的光學(xué)通路長度的變化，這些變化是因為鏡面100的目標(biāo)表面的形狀而產(chǎn)生的。所考慮的光學(xué)通路對應(yīng)于照明光束的光線，其在鏡面的多個不同的點上進行反射，并且它們的長度在光束Fl 和F2的確分和重新分組之間進行計算，它們是由半反射板50產(chǎn)生的。因此，如果鏡面100具有與目標(biāo)表面完全一致的形狀，則獲取的圖像顯示出均勻的強度。相反地，在獲取圖像中的強度的變化顯示出并且能夠確定在這些強度變化的位置上的鏡面的實際表面和目標(biāo)表面之間的差異。然而，對于表示鏡面100的形狀的強度的這些變化，全息補償器必須繞著縱軸Z-Z旋轉(zhuǎn)，直至集成到全息圖像3中的目標(biāo)表面的定向精確地對應(yīng)于檢測工具中的鏡面100的定向。換言之，全息圖3和鏡面100的各自參考方向必須是平行的。在根據(jù)本發(fā)明的校正方法中，其中，照明的表面部分Sltl小于鏡面100的整個表面S·，對表面Sltltl的所有不同的部分使用相同的光學(xué)補償器全息圖像3，這些表面的不同部分連續(xù)地進行照明。在這些條件下，光學(xué)補償器的全息圖像3的有用部分30執(zhí)行了平均球面和非球面的補償，其為整個鏡面100的目標(biāo)表面而建立。當(dāng)需要時，全息圖像3的有用部分30可以同時為目標(biāo)表面的其他平均光學(xué)特征進行補償。當(dāng)獲得連續(xù)照片時，對照明的表面Sltltl的各個部分，通過測量光強度的變化來檢測該表面部分，這些變化存在于獲取的干涉圖中。這些光強度的變化允許實際表面部分Sltl和目標(biāo)表面的平均特征之間的差異待計算，其整合在全息圖像3的有用部分30中。然后，這些差異與目標(biāo)表面的局部特征和它們的平均特征之間存在的差異做比較，具體地是球面和散射數(shù)值。對目標(biāo)表面的平均特征的全息圖3的比較，允許精確檢測需要改善的實際表面S·。因此，必須相對于鏡面100精確地確定光學(xué)補償器的全息圖像3的方向。然后，假設(shè)鏡面100的位置在支架I上，并且在檢測工具中的支架I的位置進ー步進行精確的確定，按照不為本發(fā)明主題的方法來執(zhí)行?，F(xiàn)在闡述本發(fā)明的方法，其允許光學(xué)補償器的全息圖像3隨后朝向檢測工具，后者由支架2的位移的橫截面方向X-X和Y-Y以及縱軸Z-Z來確定。然而，這樣定向的調(diào)整不是直接執(zhí)行的，具體的因為獲取的圖像不重新獲得整個表面S·，而僅獲得后者的有限的部分。具體的，支架I的校正特征11-13在該圖中是不可見的，或者后者的任兩個在圖像錄制系統(tǒng)6獲取的同一圖像中不能同時可見。根據(jù)本發(fā)明的一個特征，光學(xué)補償器的全息圖像3包括至少兩個第一附加全息圖案，其各產(chǎn)生光學(xué)透鏡效果。優(yōu)選地，它們每個產(chǎn)生聚集的光學(xué)的透鏡效果，并且與這些第 ー圖案相關(guān)的焦距，可大致地對應(yīng)于全息圖像3和各校正特征11-13之間的間隔距離，測量 是沿軸Z-Z進行的。這些第一附加圖案位于全息圖像3的有用的部分30的不同邊上。由于使用數(shù)字技術(shù)來產(chǎn)生全息圖像，可以精確地獲知它們在有用部分30的各自位置。例如，三個第一附加全息圖案31、32和32a(可能是一致的)在全息圖像3的有用部分3周圍提供。圖案31和32可位于有用部分30的兩個相對的邊上，以便設(shè)別全息3的參考方向A-A，并且圖案32a可以位于圖案31和32之間的90°的位置上。例如，由全息圖像31和32設(shè)別的參考方向A-A(圖3a和3b)可以對應(yīng)于目標(biāo)表面的平均散光軸。如圖2所示，當(dāng)每個全息圖案31、32和32a產(chǎn)生聚集的光學(xué)透鏡效果時，設(shè)置在支架I上的各個反射校正特征11-13具有凸起的球形的形狀。具體地，每個校正特征11-13可以與半球狀金屬珠相似，例如為Imm半徑。在這樣的情況下，校正光束通過全息圖案31、32和32a之一，并且朝向校正特征11-13之一，所述校正光束由圍繞在可變中心方向D周圍的后者反射。反射的方向D基于全息圖案和校正特征之間的偏移值d。然后檢測反射的中心方向D。在這樣的方法中，偏移值d可以通過支架2的位移來精確地進行補償。根據(jù)本發(fā)明的ー個具體的優(yōu)選的實施例，校正光束可以是光照光束F2的部分FA，其通過全息圖 案31、32或32a之一。由校正特征反射的校正光束可以通過系統(tǒng)6在獲取的圖像中檢測。通過這樣的方法，光學(xué)支架2可以位移，以便將任何的圖案31、32或32精確地與校正特征11-13中任ー個保持一直線。然后，根據(jù)本發(fā)明方法的第一步驟在于對齊全息圖案31，平行于縱軸Z-Z并且以剛闡述過的方法，用校正特征11來執(zhí)行。為此目的，支架2可以沿兩個橫向方向X-X和Y-Y平移，并且可以繞著縱軸Z-Z來旋轉(zhuǎn)。圖3a是沿著軸Z-Z方向的視圖，其示出了全息圖3的位置3a，其中，校正特征11和全息圖案31已經(jīng)對齊。校正特征11的中心點以叉狀符號標(biāo)示出。在第二步驟中，使用全息圖3的位置3a來執(zhí)行該步驟，支架2再沿兩個橫向方向X-X和Y-Y之一平移，以便現(xiàn)使全息圖案32與平行于縱軸Z-Z的校正特征11對齊。以相同的方法檢測該新的校正，但是在所述第二步驟中，第二支架僅平移而不繞著Z-Z軸旋轉(zhuǎn)。圖3b示出了在該第二步驟結(jié)束時的全息圖像3的位置3b。在第一步驟之后被占據(jù)的位置3a用虛線顯示。在該第二步驟中執(zhí)行的平移向量標(biāo)示為T。其平行于由圖案31和32識別的全息圖3的參考方向A-A。向量T的分量為支架2的位移ΛΧ和Λ Y，其在第二步驟中執(zhí)行，在檢測工具的兩個各自橫向方向X-X和Y-Y中執(zhí)行。它們在這些橫向方向中精確地讀取。在第三步驟，光學(xué)支架2繞著縱軸Z-Z旋轉(zhuǎn)，以便設(shè)置全息圖像3的參考方向A-A平行于鏡面100的參考方向，標(biāo)記為Β-Β。方向A-A的初始定向是第二步驟的定向，并且通過向量T的分量ΛΧ和Λ Y精確獲取。因此，全息圖3的方向A-A可以進行旋轉(zhuǎn)，以便精確地平行于鏡面100的參考方向Β-Β。例如，應(yīng)用的光學(xué)支架2的旋轉(zhuǎn)角度Θ可以通過下述公式進行計算Θ = -Arctan ( Δ Y/ Δ X) + Θ 0其中Arctan是三角正切函數(shù)的逆函數(shù)，并且Θ。是鏡面100的橫向方向X-X和參考方向B-B之間的角度。角度Θ和Θ。示出在圖3b中。角度Arctan( Λ Y/ΛX)標(biāo)示為第ニ步驟末時相對于的X-X軸的全息圖3的參考方向A-A的定向。如果需要的話，本方法的第二步驟可使用全息圖像32a來替代圖案32進行重復(fù)。第二平移向量然后由橫向方向X-X和Y-Y中的分量予以確定。通過將方向A-A和全息圖像3內(nèi)的圖案32a的方向之間的角度選取為參考角度，就可精確地驗證角度地分隔這些方向X-X和Y-Y的角度。這是因為后者的角度由數(shù)字全息圖像的構(gòu)成的過程非常精確地確定。以相似的方法，確定支架2位置的檢測工具的梯度可以在全息圖像3中相對于全息圖31、32和32a的位置進行校正。當(dāng)支架I具有多個反射校正特征時，在上文中闡述過的第一歩驟可以對每個校正特征進行重復(fù)，毎次使用數(shù)字全息圖像3的相同第一附圖案的方法來重復(fù)執(zhí)行。例如，用校正特征11、12和13連續(xù)地執(zhí)行第一步驟，并一直使用圖像31。通過每次標(biāo)記出在橫向方向X-X和Y-Y上讀取的支架2的位置，則定位支架2位置的檢測工具的梯度也可以相對于支架I的校正特征11-13以這樣的方式來標(biāo)定?，F(xiàn)正在闡述的本發(fā)明的第一可選的改善方法，允許光學(xué)補償器的全息圖3定向而相對于圖像錄制系統(tǒng)6定位。為此目的，數(shù)字全息圖像3可以進一歩包括至少兩個第二附加圖案，其位于有用部分30的兩個第二邊上，每個第二附加圖案用于反射定向光束。換言之，對于在位于第二附加圖案的位置處入射在息圖像上的定向光束，每個第二附加圖案具有光學(xué)鏡面的效果。優(yōu)選地，各個第二附加圖案的光學(xué)效果是平面鏡面的效果。在圖I中，全息圖像3包括兩個第二附加全息圖案，它們標(biāo)記為33和34。它們可位于有用部分30的相對邊上。圖案33和34各為平面的全息鏡面，其反射定向光束FB。優(yōu)選地，每個光束FB為照明光束的F2的一部分，其由光源4產(chǎn)生，使得圖案33和34的位置由圖象錄制系統(tǒng)6獲取。第二圖案33、34因此形成校正特征的系統(tǒng)，用于相對于圖像錄制系統(tǒng)6來定向數(shù)字全息圖像3。根據(jù)本發(fā)明的第二可選的改善方法，光學(xué)補償器可以進一歩包括至少兩個標(biāo)記，它們被設(shè)置成在由圖象錄制系統(tǒng)獲取的鏡面圖像中可見。這樣的標(biāo)記允許放大所獲得的圖像，其根據(jù)分別在光學(xué)補償器和獲取的圖像中測得的標(biāo)記間的距離而予以確定。在本改進方法的優(yōu)選的實施例中，兩個標(biāo)記被包括在光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像3中。在這樣的情況下，它們可以分別與為本發(fā)明的第一改善方法所引入的數(shù)字全息圖像3的第二附加全息圖案33和34相一致。當(dāng)光學(xué)補償器的全息圖像3的定向由檢測工具精確地確定時，并在全息圖像3合適地相對于鏡面100的參考軸定向之后，可以開始表面Sltltl的檢測。為此目的，平移照明和圖像獲取組件20，不需要進行旋轉(zhuǎn)，與鏡面100的選擇部分相對齊。然后由系統(tǒng)6獲取圖像，通過平移至鏡面100的不同部分，再一次位移整個圖像20。通過這樣的方法，整個表面Sltltl被連續(xù)的照片所覆蓋，使得該整個表面可以與目標(biāo)表面相互比較。計算如此成像的表面S100的每個部分和鏡面100的目標(biāo)表面的對應(yīng)部分之間的差異的方法，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的，因此在文中不進行討論。可以理解的是，剛剛詳細(xì)敘述的本發(fā)明的實施例可以修改或改適，同時保留了至少ー些上述的優(yōu)點。具體地，作為本發(fā)明的主題，用于校正方法的各個步驟的光線可以來自附加的光源，當(dāng)獲取照片時，該附加光源與照亮鏡面100的ー個部分的光源4分離。此外，具有透鏡效果的第一圖案31和32無需位于相對于全息圖像3的有用部分30直徑向相對 的位置上。最后，還可以理解到，本發(fā)明可以在具有任意給定波長的光束的條件下執(zhí)行，即使后者已經(jīng)被稱之為“光束”。尤其是，可以是可見光或紅外線光束，其基于待檢測的鏡面的特 性和/或使用的檢測工具的特性。
權(quán)利要求
1.ー種校正方法，其使用光學(xué)檢測工具檢測鏡面(100)，所述檢測工具包括 -第一支架(I)，設(shè)計用于在相對于檢測工具的確定位置保持鏡面(100)； -包括數(shù)字全息圖像(3)的光學(xué)補償器，所述數(shù)字全息圖像的有用部分(30)包括根據(jù)鏡面(100)目標(biāo)表面計算的圖像； -第二支架(2)，設(shè)計用在圖像獲取時間過程中保持光學(xué)補償器(3)，此外第二支架還設(shè)計用于沿著檢測工具的橫向(χ-χ，Y-Y)側(cè)向地平移所述光學(xué)補償器，并且所述光學(xué)補償器圍繞所述檢測工具的縱軸(Z-Z)旋轉(zhuǎn)； -光源(4)，設(shè)計用于當(dāng)獲得圖像時產(chǎn)生光束(H))，并且布置成通過平行于縱軸(Z-Z)的光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像⑶照亮鏡面(100)的反射表面(S1J ； -光學(xué)系統(tǒng)(5)，設(shè)計用于產(chǎn)生干渉，該干涉在由光源產(chǎn)生的光束(FO)的參考部分(Fl)和由鏡面(100)通過光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像(3)反射的所述光束的部分(F2)之間；以及 -圖像錄制系統(tǒng)出)，當(dāng)獲取到各個圖像時，用于獲得由干涉所產(chǎn)生的光強度的分布，并且疊加在由所述鏡面反射的光束的部分(F2)形成的鏡面(100)的圖像上， 所述方法其特征在干， -當(dāng)由圖像錄制系統(tǒng)(6)獲取ー個確定的照片時，光源(4)僅照亮鏡面(100)的反射表面(Sltltl)的一部分(Sltl),所述照亮的表面部分小于鏡面的整個反射表面； -第一支架(I)的裝備有至少ー個反射校正特征(11);以及 -光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像(3)還包括至少兩個位于所述數(shù)字全息圖像有用部分(30)的兩個第一邊上的第一附加圖案(31，32)，每個第一附加圖案設(shè)計用于產(chǎn)生光學(xué)透鏡效果，以使通過所述第一附加圖案(31，32)的朝向校正特征(11)的校正光束(FA)以不同的方法反射，按照所述第一附加圖案相對于校正特征的橫向移動(d)而變； 并且其特征在于，所述方法包括下述步驟順序，允許多次重復(fù)執(zhí)行 /I/引導(dǎo)校正光束(FA)通過ー個第一附加圖案(31)，并且檢測由校正特征(11)反射的校正光束，通過相對于第一支架(I)來橫向平移第二支架(2)，以相對于第一支架的校正特征對齊數(shù)字全息圖像(3)的所述第一附加圖案平行于所述縱軸(Z-Z)； /2/再次，側(cè)向地平移第二支架(2)至一個合適的平移向量，并且不旋轉(zhuǎn)所述第二支架，使得通過數(shù)字全息圖像(3)的第一附加圖案的另ー圖案(32)的校正光束(FA)再一次被反射，由第一支架(I)的相同校正特征(11)以對齊方式反射，介于所述校正特征和所述與縱軸(Z-Z)平行的另ー個第一圖案之間； /3/根據(jù)在步驟/2/中執(zhí)行的第二支架(2)平移的向量的分量，在ー個和另ー個的檢測工具的各個橫向(χ-χ，Y-Y)中，確定所述橫向方向之一和由第一附加圖案設(shè)置的數(shù)字全息圖像的有用區(qū)域(30)的參考方向(A-A)之間的角度分隔；然后， /4/根據(jù)步驟/3/中確定的角度分隔，第二支架(2)繞著縱軸(Z-Z)旋轉(zhuǎn)，以設(shè)置數(shù)字全息圖像⑶的有用區(qū)域(30)的參考方向(A-A)平行于鏡面(100)的參考方向(B-B)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，光學(xué)補償器的數(shù)字全息圖像(3)還包括另ー個第一附加圖案(32a)，設(shè)置在不同于第一個兩邊的所述數(shù)字全息圖像的有用部分(30)的另一條邊上，所述另ー個第一附加圖像還可以設(shè)計為產(chǎn)生光學(xué)透鏡效果，使得通過所述另ー個第一附加圖案(32a)的朝向校正特征(11)的校正光束(FA)以不同的方法進行反射，根據(jù)相對于校正特征的所述另ー個第一附加圖案的橫向移動(d)而變， 對ー個所述第一附加圖案(31)且對所述另ー個第一附加圖案(32a)重復(fù)執(zhí)行步驟/I/至/3/，使得在步驟/3/中確定的另ー個角度分隔形成了檢測工具兩個橫向(X-X，Y-Y)之間角度的測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，還包括用于獲取圖像的若干個步驟，兩個連續(xù)圖像由用于相對于鏡面(100)平移光學(xué)補償器的中間步驟進行分隔。
4.根據(jù)上述任ー權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在第一支架(I)上提供的各個校正特征(11)具有凸起的球形的形狀，并且數(shù)字全息圖像⑶的各個第一附加圖案(31，32，32a)設(shè)計用于產(chǎn)生聚集的光學(xué)透鏡的效果，并且每個校正光束(FA)通過環(huán)繞在中心方向(D)的所述校正特征進行反射，其根據(jù)校正特征和第一附加圖案之間的橫向移動(d)而變化，所述校正光束通過所述第一附加圖案，所述校正光束反射的中心方向在第一步驟/I/ 和/2/過程中進行檢測。
5.根據(jù)上述任ー權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，各個校正光束(FA)為光源(4)產(chǎn)生的光束(FO)的部分，并且校正特征(11)反射的校正光束由圖像錄制系統(tǒng)(6)檢測到。
6.根據(jù)上述任ー權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述第一校正支架(I)具備多個反射校正特征(11，12，13)，并且其中，對各個具有相同一個的數(shù)字全息圖像(3)的第一附加圖案(31，32，32a)的所述校正特征重復(fù)步驟/I八
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，第一支架(I)具有三個反射校正特征(11，12，13)。
8.根據(jù)上述任ー權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字全息圖像(3)還包括至少兩個第二附加圖案(33，34)，它們位于所述數(shù)字全息圖像的有用的部分(30)的第二邊上，各個第二附加圖案用于反射定向光束(FB)，并且，朝向數(shù)字全息圖象(3)的第二附加圖案(33、34)之一的各個定向光束(FB)為光源(4)產(chǎn)生的光束(FO)的部分，使得所述第二附加圖案(33，34)的位置由圖象錄制系統(tǒng)(6)獲取。
9.根據(jù)上述任ー權(quán)利要求所述方法，其特征在干，所述光學(xué)補償器還包括至少兩個標(biāo)記，它們設(shè)置得在由圖象錄制系統(tǒng)(6)獲取的鏡面(100)圖象中可見，并且，所述方法還包括確定獲取圖象的放大倍率，分別根據(jù)光學(xué)補償器和所述圖象中標(biāo)記之間測量的距離予以確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，數(shù)字全息圖象(3)中包括兩個標(biāo)記。
11.根據(jù)權(quán)利要求6和10所述的方法，其特征在于，所述兩個標(biāo)記分別與數(shù)字全息圖象(3)的兩個第二附加圖案(33，34)相一致。
12.一種根據(jù)上述任ー權(quán)利要求所述的方法應(yīng)用，用于檢測離軸非球面鏡面(100)的反射面(S100)。
全文摘要
一種控制鏡面(100)的校正方法，其能夠相對于鏡面控制工具來定向光學(xué)補償?shù)臄?shù)字全息圖像(3)。該控制工具設(shè)計成一個一個地照亮鏡面的反射表面(S100)的限制部分(S10)，全部表面受到控制，同時在鏡面上的一系列圖像之間移動照明和圖像獲取組件。即使鏡面具有非常小曲率和大的尺寸，該控制工具也可做成小的尺寸。
文檔編號G01B11/24GK102695972SQ201080052714
公開日2012年9月26日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者伊曼紐爾·卡尼斯, 雷米·布爾瓜斯 申請人:薩基姆防務(wù)安全公司