CN104520668A - 具有白光传感器的坐标测量机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量测量对象(12)的坐标测量装置(10)，所述装置具有接收测量对象(12)的工件容座(12)和支承光学传感器(18)的测量头(15)，其中，测量头(15)和工件容座(12)可相对彼此移动，其中，光学传感器(18)具有物镜(43)和相机(34)，相机设计成通过物镜(43)记录测量对象(12)的像，其中，物镜(43)具有入光孔径(39)和出光孔径(41)，物镜(43)还具有多个透镜组(40,42,44,46,48)，多个透镜组在入光孔径(39)和出光孔径(41)之间沿物镜(43)的纵轴(49)接连着布置在物镜(43)中。多个透镜组(40,42,44,46,48)的第一透镜组(40)固定地布置在入光孔径(28)的区域中，其中，自由空间(62)存在于物镜(43)中，位于第一和第二透镜组(40,42)之间，以及其中，坐标测量装置(10)还具有白光传感器(88)和至少部分反射的耦合元件(64)，耦合元件可选择性地移入自由空间(62)中，以将白光传感器(88)耦合到物镜(43)中。

Description

具有白光传感器的坐标测量机

技术领域

本发明涉及一种测量测量对象的坐标测量机，包括支撑测量对象的工件支撑物，包括承载光学传感器的测量头，其中，所述测量头和工件支撑物可以相对彼此移动，其中，光学传感器具有物镜和相机，相机设计成通过物镜捕获测量对象的像，其中，物镜具有入光开口和出光开口，其中，物镜具有多个透镜元件组，它们沿物镜的纵轴在入光开口和出光开口之间一个位于另一个后方得布置在物镜中。

背景技术

例如，从DE10340803A1中可知这种类型的设备。

使用光学传感器和坐标测量机使得在许多情况下，可非常快速地测量测量对象的几何特性。迄今为止，包括光学传感器的已知坐标测量机的一个缺点是光学传感器受限于特定测量任务和特定工件特性。光学传感器通常针对特定类型的测量任务而优化，例如关于可获得的测量精度或测量范围。例如，平行于传感器光轴具有大高度差的工件会导致问题。部分地，使用不同光学和/或触觉传感器以能够对不同测量要求做出灵活的反应，其中，单独的传感器分别仅执行整个测量任务的一部分。总体上，每个单独的传感器针对特定的测量任务而优化。因此，根本上，光学传感器具有各自单独的光学系统，其良好适配于特定的使用目的，而不太适配于其它目的。

举例来说，已提出了包括白光传感器的坐标测量机。例如，文献DE10340803A1公开了这种坐标测量机。

使用的大多数共焦白光传感器是点传感器。这些传感器获得处于小于1μm至约20mm的范围内的深度分辨率。处于这种操作范围内的分辨率通常由约15位表示。这种传感器用于沿扫描路径执行对测量对象的精确测量。通常，这些传感器的测量结果与相机像组合。快速表面信息和非常精确的深度信息的优点可以如此组合。多个测量通道或测量点并排布置的实施例也是已知的。然而，单独的测量点通常具有比较大的横向距离，结果，具有真正实线的测量是不可能的。

另一方面，还提出将白光线引导至测量对象。在该情况下，可用频谱内的不同色光成像进不同深度。由测量对象反射的光随后进行频谱分析，给相应测量点分配深度值作为测量值，对于测量值，反射的光谱分布具有其最大值。

如文献DE10340803A1所说明的，除了其它光学传感器，这种白光传感器布置在坐标测量机的载体结构上。

在坐标测量机中设置用于不同测量任务的不同传感器使得高灵活性和高测量精度成为可能。设置分别具有适于传感器使用目的的专用光学系统的许多传感器的高成本是不利的。而且，分别具有专用光学系统的多个传感器要求坐标测量机中的比较大的结构空间，这限制了测量体积，并导致其它成本。

发明内容

期望提供一种光学坐标测量机，其可以比较低的成本执行一系列光学测量任务。因而，本发明的目的是说明一种对应的坐标测量机和一种对应的方法。

因此，提出了开发前言中提到的坐标测量机，以实现来自多个透镜元件组的第一透镜元件组以固定方式布置在入光开口的区域中，在第一和第二透镜元件组之间在物镜中有空隙，坐标测量机还具有白光传感器和至少部分反射的耦合元件，耦合元件将白光传感器耦合到物镜中，所述耦合元件选择性地移动到所述空隙中。

在本申请的上下文中，“白光传感器”应理解为指的是用具有特定波长频谱的光照射测量对象的传感器，其通过评估由测量对象反射或散射且由传感器检测的波长频谱中的光强分布来确定测量对象的至少一个点的平行于纵轴的位置。在该情况下，使用由光成像引起的纵向色差和源于此的每个波长的不同顶焦距。在该情况下，白光传感器实际上不必一定非要使用白光，即约380nm至约780nm的波长频谱。白光传感器还可仅使用该波长频谱的部分范围和/或低于380nm的紫外范围中的邻近波长和/或高于780nm的红外波长中的邻近波长。

在本发明的上下文中，“耦合元件”应理解为指的是至少部分地反射入射光(即反射入射光的至少一部分)的光学元件。原则上，耦合元件可完全反射入射光，即可以是反射镜。然而，在一个优选构造中，耦合元件是分束器。分束器可以设计成其反射入射光的50％，并允许通过或透射入射光的50％。如此，入射光束可分为具有相同强度的两个光束。

在该构造中，在第一透镜元件组和可移动的第二透镜元件组之间有限定的最小距离，第二透镜元件组不能使得小于(undershot)该最小距离。该空隙使得可在光束路径中容纳分束器和/或将色组件(chromatic assembly)引入第一透镜元件组和第二透镜元件组之间的物镜中。该构造增加了新的物镜的灵活性，因为其尤其还便于针对不同传感器原理耦合进限定的照明。

因此，特别地，第一透镜元件组是物镜的布置在物侧最远的透镜元件组。那么，第二透镜元件组是物镜的尤其最接近第一透镜元件组像侧的透镜元件组。空隙位于第一和第二透镜元件组之间。耦合元件能够选择性地移动进所述空隙。因此，可选择性地在第一和第二透镜元件组之间将白光传感器光学地耦合到物镜。如果耦合元件实现为分束器，则同时使用借助相机的二维图像评估和借助白光传感器的评估因此变得可能。这均由紧凑构造和到达测量对象的共同光路来实现。

此外，耦合元件的可移动性使得可将耦合元件完全移出空隙，使得其不会影响物镜中的在第一和第二透镜元件组之间的光路。入射通过第一透镜元件组的光的全部强度则可用于到达相机的另一光路。

如此，在包括二维测量光学传感器的坐标测量机中，变得可以紧凑设计提供白光传感器，用于并行使用或替代使用。因此，能够完全实现前言中提到的目的。

在本发明的一个构造中，提供了坐标测量机，其具有位于第一透镜元件组和耦合元件之间的准直元件。

准直元件用于在第一透镜元件组下游从入射的会聚光束或发散光束产生更好准直的光束。在穿过准直元件之后，呈现至少大部分准直的光束，这可明显简化对入射光的进一步光学处理。

在另一构造中，可在该情况下提供准直元件，其具有从由折射光学元件、衍射光学元件和全息光学元件构成的组中选择的至少一个光学元件。

而且，原则上，还可设想准直元件由从折射、衍射和全息光学元件的任意组合中选择的多个光学元件形成。

上述类型的光学元件的每一个在一些应用中均是有利的。由至少一个折射光学元件形成的准直元件可以有成本效益地制造为例如球形物镜(如果合适的话)。衍射或全息光学元件可尤其平行于物镜纵轴或光轴而具有更小的空间要求。

借助准直元件，原则上可在光束穿过第一透镜元件组之后保持光束的直径较小。特别地，为此，准直元件可布置成靠近第一透镜元件组。这导致光束直径较小，到白光传感器的光路中的下游光学元件的尺寸较小，尤其是耦合元件和色组件(如下所说明的)的尺寸较小。

在坐标测量机的另一构造中，可提供与耦合元件一起移动的准直元件。

因此，准直元件和耦合元件可共同形成白光传感器的可移动或可枢转部分，其可选择性地在第一和第二透镜元件组之间移动进物镜的光路中。

这使得在设计和控制工程方面简单的构造成为可能。而且，在不使用白光传感器的情况下，准直元件还可从光路移动，可以使用相机上的全部光强。

在坐标测量机的另一构造中，坐标测量机还具有束引导光学系统，用于将光从分束器引导至白光传感器的评估单元。

束引导光学系统使得可如期望的那样从物镜体朝向白光传感器的评估单元引导入射在物镜中的光的借助耦合元件耦合出的部分。特别地，在使用光纤来引导光的情况下，可借助束引导光学系统确立光的该部分到光纤的耦合。

在坐标测量机的另一构造中，束引导光学系统可以与分束器一起移动，并将光从分束器引导到光纤中，光纤布置成使得其将束引导光学系统光学地连接到白光传感器的评估单元和光源。

如此，变得可将白光传感器的评估单元和光源布置在坐标测量机内，但是与物镜相距一定距离。那么，例如，光源中可以放出的热量会影响物镜，而不会影响相机。此外，这样可实现的是，例如，光源和评估单元可以固定方式布置，并且在测量头本身可移动的情况下，不必参与在工件载体和测量头之间相对移动。

白光传感器的光源不必一定包含“白光”。因此，不必一定发射来自约380至780nm的整个可见频谱中的光。还可仅使用该频谱的部分范围或多个特定波长。此外，原则上可使用处于紫外或红外频谱中的波长范围，例如300至380nm或780至850nm的范围。对白光传感器的功能性而言重要的是，光源不会单色地操作，而是提供多个波长或波长范围。

在坐标测量机的另一构造中，白光传感器具有分束器，其组合由光源发射的光的光路和入射至评估单元上的光的光路。

如此可提供光学上和设计方面简单的光源评估单元的紧凑构造。

在坐标测量机的另一构造中，第一透镜元件组以消色差的方式实现。

在该情况下，“消色差”应理解为指的是关于色差校正第一透镜元件组。特别地，第一透镜元件组无论如何都不会导致纵向色差。还可以校正横向色差。

原则上，期望二维光学传感器的物镜具有高成像质量。这还应理解为意味着，无论如何不会出现色差。在该情况下，已证明，校正每个透镜元件组本身的色差是有利的。

另外，在本坐标测量机中，第一透镜元件组可以消色差的方式实现。尽管入射在测量对象上的光束的纵向色差对于白光传感器的功能性而言是必要的，但是该纵向色差还必须以不同方式引起，因为白光传感器的部分无论如何都会枢转进物镜的光路中。这使得，当白光传感器的可枢转部分不位于光路中时，还以色差校正的第一透镜元件组来操作。

如上所说明的，“第一透镜元件组”应理解为指的是布置在离物侧最远的透镜元件组，必要时位于盖玻璃之后。

在坐标测量机的另一构造中，多个透镜元件组的每个透镜元件组以消色差的方式实现。

如上所说明的，这导致整体色差校正的物镜，其不具有纵向色差和横向色差两者。

在坐标测量机的另一构造中，测量机还具有至少一个色组件，其可移动进空隙中。

原则上，在坐标测量机中仅设置单个色组件。那么，所述组合件还可与耦合元件一起移动进空隙中。在本发明的上下文中，“色组件”应理解为指的是引起纵向色差的至少一个光学元件。

色组件由此使得在想要使用白光传感器的情况下仅选择性地将纵向色差引入光路中。而且，还可提供多个色组件，其中相应一个可移动进空隙中。如此，可影响纵向色差量或最长和最短波长之间的顶焦距差以及由此的平行于物镜纵轴或光轴的操作区域。

在坐标测量机的一个构造中，色组件包含引起纵向色差的单个色散元件。

原则上，单个色散元件可足以引起期望的纵向色差。

在使用单个色散元件的情况下，平行于纵轴仅产生小的所需结构空间，其是能够将提出的光学元件布置在第一透镜元件组和第二透镜元件组之间所需的。

在坐标测量机的一个构造中，色散元件是衍射光学元件或全息光学元件。

作为衍射光学元件或全息光学元件的色散元件的构造同样地使得平行于物镜纵轴的位于第一和第二透镜元件组之间的空隙内的紧凑设计成为可能。

在另一构造中，物镜具有光阑和至少四个透镜元件组，其中，光阑以及来自至少四个透镜元件组的第二透镜元件组、第三透镜元件组和第四透镜元件组可以沿光轴相对于第一透镜元件组移动，其中，第二透镜元件组布置在第一透镜元件组和光阑之间，以及其中，第三和第四透镜元件组布置在光阑和出光开口之间。

如此，提供了物镜，其中，至少四个分离的透镜元件组布置在共同的光轴上。第一透镜元件组(如从入光开口或前侧观看)是固定的。第一透镜元件组之后是沿光轴的三个其它透镜元件组，这三个其它透镜元件组分别能够沿光轴相对于第一透镜元件组移动。可选地，在一些构造中，物镜具有第五透镜元件组，其布置在出光开口的区域中，并且是固定的。透镜元件组一起产生图像传感器上的像，图像传感器经由接口联接到物镜。由于三个透镜元件组的单独可移动性，可以针对不同成像条件非常灵活地设定新的物镜。如下文基于优选的示例性实施例所说明的，特别地，新的物镜使放大率的可变设定和操作距离的可变设定是可能的。在优选的示例性实施例中，新的物镜在放大率的整个设定范围内和操作距离的整个设定范围内是远心的，这可借助可轴向移动的光阑来很好地实现。三个透镜元件组的单独可调节性还使得实现在操作距离的整个变化范围内的恒定放大率或者在整个放大率范围内到操作距离的恒定聚焦。这些特性使得第一次以恒定参数测量具有平行于物镜光轴的大高度差的测量对象，而不必使光学传感器移动得更靠近测量对象或更远离测量对象。这最后使得可在多个测量点处进行非常快速的测量。固定的第一透镜元件组还具有的优点是，在坐标测量机的测量体积中的光学传感器的“干扰轮廓(disturbing contour)”总是相同的。传感器与测量对象碰撞的风险得以降低。而且，可变可设定性(variable settability)使得可省略可置换光学系统，可置换光学系统部分地用在先前的坐标测量机中，以执行不同的测量任务。

在另一构造中，第一、第二、第三和第四透镜元件组分别由至少两个透镜元件构成。在优选的示例性实施例中，每个透镜元件组包括至少一个胶合元件，即在四个透镜元件组的每个透镜元件组中，至少两个单独的透镜元件沿它们的光学活性表面在大区域内永久连接起来。

该构造减少了接口的数量，因此有助于在大频谱操作范围内的高成像质量。在一个优选的示例性实施例中，四个透镜元件组仅形成十四个接口。

在坐标测量机的另一构造中，至少两个透镜元件组可平行于纵轴移动。

如此，例如，可提供的可能性是，物镜的聚焦和由此光学传感器或相机的操作距离可以变化，或者甚至可以改变物镜的成像比例。

在另一构造中，物镜具有独立的盖玻璃，其布置在第一透镜元件组的上游，位于入光开口的区域中。

在该构造中，经由入光开口进入物镜光路中的光首先照在盖玻璃上，之后，仅穿过一系列透镜元件组，到达出光开口。位于第一透镜元件组上游的独立的盖玻璃的布置是用于测量对象的例外措施，因为盖玻璃在任何情况下均影响物镜或其光路的光学特性。在优选的示例性实施例中，在校正透镜元件组时考虑了盖玻璃的光学特性，即盖玻璃包含在对物镜的整体校正中。当第一透镜元件组设计或用于产生限定的纵向色差时(新的物镜的优选示例性实施例的情况)，提供位于第一透镜元件组上游的独立的盖玻璃是特别例外的。然而，该构造的优点是，必要时，如果物镜的入光开口在日常操作期间受到污染或甚至损坏，则独立的盖玻璃可更容易地清洁和更换。相应地，在优选的示例性实施例中，新的物镜设计成使得独立的盖玻璃可逆地且无损地可释放地保持在物镜体中。

在另一构造中，坐标测量机具有形成准直元件和色散元件两者的衍射光学元件或全息光学元件。

特别地，该衍射或全息光学元件同样地可与耦合元件一起移动进空隙中。

该衍射或全息光学元件有助于坐标测量机的紧凑设计，因为所述衍射或全息光学元件可提供用于准直光束的折射能力和色散或纵向色差两者，如此，可节省物镜中的轴向结构空间。

在另一构造中，可提供同样实现为至少部分反射的部件的组件，其具有所述光学元件，并可枢转进空隙中。为此，举例来说，耦合元件可以与所述光学元件一起枢转。特别地，衍射光学元件可以是炫耀光栅。对于期望的波长范围，炫耀光栅具有最大衍射效率。在该情况下，波长范围可对应于由光源发射的频谱。

如此，再次可在轴向方向(即平行于物镜的纵向方向)上实现整体上紧凑的设计。对于使用位于第一透镜元件组下游的准直元件以及在显著的波束扩展之前，所有随后组件，即束引导光学系统、分束器和色组件或色散元件均可同样以更小的光学直径实现。这进而可使平行于物镜的纵向方向的空间要求最小，因为在使用的折射光学元件的情况下，在凸的透镜元件表面情况下的中心厚度和/或在凹的透镜元件表面情况下的边缘厚度由于横向较小直径而较小。

在另一构造中，第一和第二透镜元件组一起形成位于第二和第三透镜元件组之间的焦点，其中，光阑的控制曲线和第二透镜元件组的控制曲线彼此协调，使得光阑总是布置在焦点处。

对于新的物镜，尽管有灵活的变化可能性，该构造仍确保在所有放大率和操作距离上的至少物侧远心。物侧远心是有利的，以尤其确定测量对象上的孔、突起物或凹槽的深度，因为测量对象的“视角”很大程度上是恒定的，即使在这些情况下有不同操作距离亦如此。测量对象的透视畸变(perspective distortion)通过物侧远心而得到有利地避免。

在另一构造中，光阑具有可变光阑孔径，其优选地以取决于光阑沿光轴的位置的方式变化。

在该构造中，新的物镜具有其它自由度，即光阑的孔径。这使得可改变物镜的数值孔径，并由此改变可获得的物镜分辨率。在优选的示例性实施例中，包括光阑孔径的单独控制曲线的上述控制曲线实现成物镜提供在不同操作距离具有恒定像侧孔径的操作模式。该操作模式是有利的，以便能够在不同操作距离以恒定的高测量精度进行操作。

在优选的示例性实施例中，光阑相对于光轴居中地安置，确切地说，中心误差小于20μm，并优选地小于10μm。光阑优选地是可变光阑，其可独立地以电机操作的方式驱动，其中，使用属于上述曲线集的控制曲线来实现所述驱动。这些示例性实施例使得简单的实施方式和在整个操作范围内的恒定的高测量精度成为可能。

在另一构造中，物镜具有多个滑动件和电机操作驱动器，其中，第二、第三和第四透镜元件组以及光阑分别耦合到专用的滑动件，该滑动件可沿光轴调节，以及其中，该滑动件可以借助电机操作驱动器而独立地移动。

在该构造中，可沿光轴调节的元件分别耦合到专用驱动器。在一些示例性实施例中，驱动器是步进电机，其优选地以全步操作来进行操作，因为这导致对物镜的低热输入。该构造使得组合的且相对划算的实现成为可能。作为替代，还可在具有电刷(brush)的实施例中或无电刷的实施例中使用DC电机。

在另一构造中，第一透镜元件组具有正折射率。优选地，第二透镜元件组具有负折射率，第三透镜元件组具有正折射率，第四透镜元件组具有负折射率。

在实际实验中，该构造已被证明是非常有利的，用来在新坐标测量机的测量体积中实现物镜的紧凑设计和小干扰轮廓。

在另一示例性实施例中，条纹图案或一些其它结构照明可经由其它接口耦合进，并例如基于由相机捕获的像而被分析，从而测量测量对象。优选地，另外的空隙设置在物镜的第四透镜元件组和出光开口之间，分束器同样布置在所述另外的空隙中。第三接口优选地布置在另外的分束器的水平处，使得照明和/或信号的输入和输出耦合在包括第四透镜元件组的光学系统的下游也是可能的。使用新物镜和对应坐标测量机的灵活性和范围由此可进一步增加。

在另一构造中，物镜和白光传感器设计成物镜的数值孔径小于白光传感器的数值孔径。

举例来说，物镜可设计用于约0.2的数值孔径。特别地，耦合在物镜的第一透镜元件组和第二透镜元件组之间且由此使用第一透镜元件组的白光传感器可以0.4至0.7的数值孔径来设计。与正常使用整个物镜相比，在使用白光传感器的情况下，这使得操作距离更短，分辨率更高。

不必说，上述提到的特征和那些下面说明的特征不仅可以分别所示的组合而被使用，而且还可以其它组合或通过自身被使用，只要不脱离本发明的范围即可。

附图说明

在附图中示出并在下面的描述中更详细地说明本发明的示例性实施例。附图中：

图1示出以与前方倾斜的视角观看的坐标测量机的示例性实施例；

图2示出图1的坐标测量机的物镜的示意图；

图3示出根据一个优选示例性实施例的图2的物镜的透镜元件组的截面图，其中，透镜元件组显示为处于五个不同操作位置，这五个不同操作位置分别表示具有相同操作距离的不同放大率；

图4示出具有五个不同操作位置的图2的物镜的另一截面图，这五个操作位置表示具有与图3不同的操作距离的五个不同放大率；

图5示出图2的物镜的另一截面图，示出透镜元件组沿光轴的位置，对于五个不同操作距离，分别具有相同放大率；

图6示出坐标测量机的示意性说明的示例性实施例；

图7示出坐标测量机的另一示意性说明的示例性实施例；以及

图8示出坐标测量机的又一示意性说明的示例性实施例。

具体实施方式

图1示出用于检测布置在工件载体14上的测量对象12的设备10。在所示实施例中，设备10是坐标测量机。借助一个或多个光学传感器18测量测量对象12。选择性地，还可额外地提供一个或多个触觉传感器16。

现有技术中通常已知坐标测量机。例如，在质量保证的情形下，它们用于检查工件或者在所谓的“逆向工程”的情形下，完全地确定工件的几何形状。而且，多种多样的其它应用可能性是可设想的，例如包括检测表面的额外用途。

在这种坐标测量机中，不同类型的传感器可用于探测要测量的工件的坐标。举例来说，为此，已知实现触觉测量的传感器，比如由申请人出售的产品名称为“VAST”、“VAST XT”或“VAST XXT”的传感器。在该情况下，用探针探查要测量的工件表面，探针在测量空间中的坐标是连续已知的。这种探针还可沿工件表面移动，使得在这种测量过程中，在所谓“扫描方法”的情况下，以限定时间间隔探测多个测量点。

而且，已知使用光学传感器，其使得可非接触地探测工件坐标。这种光学传感器的一个示例是由申请人出售的产品名称为“VIScan”的光学传感器。

然后，传感器可用于各种类型的测量机构(set-up)中。这种测量机构的一个示例是桌台机构，如图1所示。这种桌台机构的一个示例是来自申请人的产品“O-INSPECT”。在这种机器中，光学传感器和触觉传感器两者用于在一个机器上实施不同检测任务，并理想地以对要测量工件的单个夹紧来实施。如此，可以简单的方式实施例如医学技术、塑料技术(plasticstechnology)、电子和精密机械中的许多检测任务。而且，不必说，各种其它机构也是可设想的。

承载触觉和光学传感器两者的这种传感器系统或传感器头在坐标测量技术中变得越来越重要。触觉和光学传感器的组合使得可在单个坐标测量机中组合触觉测量系统的高精度与光学测量系统的速度的优点。而且，避免了传感器变化期间的校准过程，如再次夹紧工件中可能的校准过程。

传统上，还可称为传感器系统的传感器头连接到支撑并移动传感器系统的载体系统。各种载体系统在现有技术中是已知的，例如托台系统、立架(stand)、水平臂和臂系统、各式各样的机器人系统和最终封闭CT系统(在传感器系统以X射线操作的情况下)。在该情况下，载体系统还可具有系统部件，其使得传感器头尽可能灵活地定位。一个示例是申请人出售的名称为“RDS”的旋转-枢转铰接头。而且，可提供各种适配器，以将载体系统的不同系统部件连接起来，并将不同系统部件连接到传感器系统。

因此，设备10和坐标测量机100的使用并不限于图1所示的桌台机构和对应的载体系统，而是还可以与所有其它类型的载体系统一起使用。而且，设备10还通常用在多传感器测量系统中或材料显微镜中。

设备10还具有测量台20。定位装置21位于测量台20上。特别地，所述定位装置设置用于平行于X轴19和Y轴23定位测量对象12。在该情况下，X轴19和Y轴23横跨测量平面。

举例来说，X台24和Y台25可设置用于定位目的。X台24可平行于X轴21移动，Y台25可平行于Y轴19移动。两者布置在基板26上。基板54由机器框架27和27'承载。

X台24和Y台25的移动由X方向上的线性引导件28和Y方向上的线性引导件29引导。该机构对应于所谓的“桌台机构”。如上所说明的，其它载体系统也是可设想的。

设备10还具有测量头15。一个或多个触觉传感器16可布置在测量头15上。而且，设备10布置在测量头15上。而且，一个或多个其它光学传感器18还可布置在测量头16上或中。因此，测量头15用于将一个或多个光学传感器18和可能的触觉传感器16耦合到载体结构，例如Z滑动件30。测量头15可以是封闭壳体构造，但是其还可以开放方式实现。举例来说，测量头15还可具有简单板的形式，一个或多个光学传感器18和可能的触觉传感器16固定在简单板上。而且，将一个或多个光学传感器18和可能的触觉传感器16耦合到载体结构的所有其它可能形式也是可设想的。

测量头15保持在Z滑动件30上，在滑动件壳体31中平行于Z轴32引导该Z滑动件。所述Z轴32垂直于X轴22和Y轴23。X轴22、Y轴23和Z轴32由此形成笛卡尔坐标系。

设备10还具有操作台33。设备10的单独元件可通过操作台72来驱动。而且，可预先确定设备10处的输入。原则上，还可将显示装置(未示出)布置在操作台33或其它地方，以将测量值输出传输至设备10的使用者。

图2示出光学传感器18的示例性实施例，其中，在该示例性实施例中，严格来讲，光学传感器18包括可以选择性存在和使用的多个光学传感器。新的物镜还可与其它光学传感器组合，例如与偏转度量地(deflectometrically)测量的传感器组合。

传感器18包括具有物镜体45的物镜43。在典型的示例性实施例中，物镜体45是具有入光开口39和出光开口41的管，入光开口和出光开口布置在管的相对两端。然而，原则上，物镜体45还可具有与管不同的形式。

用于将相机34连接到图像传感器36的接口35形成在出光开口41处。在优选的示例性实施例中，接口35是耦合相机和透镜的标准化或广泛使用的接口，例如所谓的F安装件或所谓的C安装件。然而，在一些示例性实施例中，接口35是专有接口，特别地，这使得可将相机34的壳体37直接连接到物镜体45。原则上，还可使用其它标准化或专有接口来将相机34连接到物镜体45。

在入光开口39的区域(限定物镜43的远端)中，盖玻璃38布置在物镜体45中或物镜体45上。在一些示例性实施例中，盖玻璃38可以是螺旋式玻璃，其旋进位于物镜体45远端的螺纹安装件中。在其它示例性实施例中，盖玻璃38可以推进、夹进(clip)或粘合到物镜体45上的合适切口中，或者可以一些其它方式以位置固定方式连接到物镜体45。在优选的示例性实施例中，盖玻璃38连接到物镜体45，使得坐标测量机10的使用者可以在不损害物镜43的情况下更换盖玻璃38。

在所示示例性实施例中，盖玻璃38是楔形玻璃板，其厚度从一个边缘向另一个边缘增加，如图2的简化截面图所示。在该情况下，盖玻璃38具有楔角，楔角选择成使盖玻璃38的前侧(朝向物镜43的远端)或后侧处的反射不会到达相机34的图像传感器36。在所示示例性实施例中，盖玻璃38布置成使其前侧相对于入光开口39倾斜或歪斜地放置，而后侧同样相对于入光开口稍微歪斜地布置。

在其它示例性实施例中，具有平面平行的前后侧的盖玻璃可相对于图像传感器36和/或物镜43的(下面更详细地说明的)光轴稍微歪斜地布置。

在其它示例性实施例中，盖玻璃38可以夹在物镜43的入光开口39的区域中的薄膜形式实现。在一些示例性实施例中，盖玻璃可以偏振化，使得穿过的光偏振，和/或盖玻璃可包括滤色器来抑制环境光。

在所示示例性实施例中，具有第一透镜元件组40、第二透镜元件组42、第三透镜元件组44和第四透镜元件组46的透镜元件系统布置在盖玻璃38和物镜43的出光开口41之间。在一些示例性实施例中，第五透镜元件组还布置在第四透镜元件组46和出光开口41之间，所述第五透镜元件组在此由虚线示出。透镜元件组40-48沿物镜体45的纵轴49在入光开口39和出光开口41之间以一个位于另一个后方的方式布置在物镜体45中。在所示示例性实施例中，在透镜元件组40-48各自的中间或中央穿过透镜元件组40-48的光束不会偏转，使得纵轴49与物镜43的光轴50重合。

光阑52布置在第二透镜元件组42和第三透镜元件组44之间。在优选的示例性实施例中，光阑52是可变光阑，即净内径可以变化的光阑。

第二、第三和第四透镜元件组42、44、46以及光阑52分别联接到专门的滑动件54，该滑动件可以沿两个引导轨道56移动。而且，在该示例性实施例中，三个透镜元件组和光学光阑52分别联接到电驱动器58。借助驱动器58，第二、第三和第四透镜元件组以及光阑52可以平行于光轴50移动，如基于箭头60所示。与此相比，在优选的示例性实施例中，第一透镜元件组40和可选的第五透镜元件组48以固定方式布置在物镜体45中。

如图2所看出，在一些示例性实施例中，在第一透镜元件组40和第二透镜元件组42之间有空隙62，即使当第二透镜元件组42相对于第一透镜元件组40定位成最小距离时，所述空隙仍保持下来。在优选的示例性实施例中，分束器64在光轴50上布置在空隙62中，以选择性地耦合进或耦合出来自物镜43的另外接口66的光。在优选的示例性实施例中，第二接口66大致布置在分束器64的水平处，位于物镜体45的横向圆周上。

以类似的方式，在物镜43的一些示例性实施例中，在第四透镜元件组46和出光开口41之间存在另外空隙68，分束器70类似地布置在另外空隙68中。另外接口72位于分束器70的水平处，可以耦合进和/或耦合出光。在所示示例性实施例中，分束器70布置在第五透镜元件组48和出光开口41之间。替代地或补充地，分束器70可以布置在第四透镜元件组46和第五透镜元件组48之间，当然，其以对应的空隙为先决条件。

在优选的示例性实施例中，物镜43在入光开口39的区域中具有保持器74，各光源76、78布置在保持器上。在所示示例性实施例中，保持器74承载环形光，环形光具有以不同径向距离布置在物镜体45周围的多个光源78a、78b。在一些示例性实施例中，光源78a、78b能够产生不同颜色的光，例如白光、红光、绿光和蓝光以及它们的混合。光源78a、78b可用于在入光开口39前方的不同距离处生产不同的照明模式。举例来说，参考数字12示意性地表示测量对象12，其定位成与物镜43的入光开口39相距距离d。距离d表示物镜43和测量对象12之间的操作距离，其中，所述操作距离可以基于物镜43的聚焦以可变的方式设定。

在当前示例性实施例中，光源76是结合进物镜体45中的光源。在一些示例性实施例中，光源76在透镜元件系统之外结合进物镜体45中，如图2所示。在其它示例性实施例中(替代地或补充地)，光源76可以结合进物镜体45中，使得由光源76产生的光从物镜体45射出，至少穿过一些透镜元件组，必要时，穿过盖玻璃38。在该情况下，入光开口39同时也是出光开口。

光源76、78使得可以可变的方式照明测量对象12，以选择性地产生亮场和/或暗场照明。这两种情况涉及从物镜43的方向照在测量对象12上的反射光。

而且，在优选的示例性实施例中，坐标测量机10具有另外光源82，其使得可用透射光照明测量对象12。相应地，光源82布置在测量对象12之下或坐标测量机10的工件支撑物之下。因此，在优选的示例性实施例中，坐标测量机10具有工件支撑物12，工件支撑物设有玻璃板，以能够进行透射光照明。

最后，在这些示例性实施例中，光学传感器18具有反射光照明装置84，其在此可经由另外的分束器耦合到接口72。光源84可经由接口72和分束器70将光耦合进物镜43的整个光路中。耦合进的光在此经由第一至第四(第五)透镜元件组的透镜元件系统投射在测量对象12上。

以相同方式，不同照明可经由接口66以及原则上还经由出光开口41耦合进物镜43的光路中。举例来说，光栅投射器由参考数字86表示。光栅投射器产生结构光图案，在该示例性实施例中，结构光图案经由两个分束器和接口72耦合进物镜43的光路中。在一些示例性实施例中，光源可以是激光指示器，借助激光指示器，可以有目的的方式照明测量对象12上的单独的测量点。在其它示例性实施例中，光源可产生结构光图案，例如条纹图案或光栅图案，其经由物镜43的透镜元件系统投射在测量对象12上。

如图2所示，物镜43可以各种方式与光学传感器组合，作为相机34的替代或补充，所述光学传感器用于光学地测量测量对象12。在图2中，仅举例来说，第一共焦白光传感器88a耦合到接口66。替代地或补充地，共焦白光传感器88b可例如经由分束器耦合进透射光照明82的照明路径中。传感器88a和88b可实施点测量。然而，如下所说明的，在当前情况中提出了使用空隙62的新型光学距离测量。

参考数字90表示自动调焦传感器，其可基于焦点位置的确定来确定测量对象12的平行于光轴50的高度位置。而且，借助相机34和合适的图像评估，测量对象12的光学测量是可能的，如本领域相关技术人员所已知的。

在优选的示例性实施例中，由于可移动的透镜元件组42、44、46和可调节的光阑52，物镜43具有宽广的应用。在优选的示例性实施例中，多个控制曲线92存储在评估和控制单元19的存储器中或一些其它合适的存储装置中。在优选的示例性实施例中，多个控制曲线92形成2D曲线设定，其可用于以许多自由选择的组合来设定物镜43的放大率和聚焦。在所示示例性实施例中，使用者可将期望的放大率94和期望的聚焦96输入评估和控制单元19。借助控制曲线92，以取决于期望放大率94和期望聚焦96的方式，评估和控制单元19确定第二、第三和第四透镜元件组沿光轴50的单独位置以及光阑52的单独位置和孔径。在新方法的一些示例性实施例中，使用者可通过改变聚焦来改变与测量对象的操作距离d，而不用借助套筒14使传感器18相对于测量对象移动。举例来说，由此，可在恒定放大率的情况下仅通过改变物镜43的聚焦来测量测量对象12的表面上的结构以及测量对象12的孔(在此未示出)底部的结构，使得在一个情况下的测量对象12的表面上的结构和在另一情况下的孔底部的结构位于物镜43的焦平面中。

在其它变型例中，在恒定或变化的操作距离d的情况下，所述距离d表示测量对象12和第一干扰轮廓(即，物镜43的入光开口39)之间的距离，使用者可改变物镜43的放大率，从而例如再次测量先前从俯视视角测量的测量对象12的细节。

而且，在一些示例性实施例中，使用者可通过打开或闭合光阑52来改变物镜43的数值孔径，以此在不同操作距离d的情况下获得恒定的分辨率。而且，使用者可单独地改变或相互组合地改变放大率、聚焦、数值孔径，以最优地使物镜43适配于不同传感器36、88、90的特性。

图3至5示出对于不同操作距离d和不同放大率，透镜元件组40、42、44、46的位置以及光阑52的位置。如基于截面图可看出，每个透镜元件组具有多个透镜元件97、98，其中，在该示例性实施例中，在每个透镜元件组中使用由至少两个透镜元件97、98构成的至少一个胶合元件。一些透镜元件组还具有独立的透镜元件。在高放大率下，第二和第三透镜元件组紧紧靠在一起，其中，第二和第三透镜元件组之间的实际距离额外地取决于操作距离d。如基于图3看出，与比较大的操作距离的情况相比，在比较小的操作距离d的情况下，第二和第三透镜元件组更紧密地靠在一起。

随着放大率减小，第二和第三透镜元件组彼此分开，第二透镜元件组接近第一透镜元件组。在高放大率下，第一和第二透镜元件组聚焦光阑52上游的测量对象形成的“虚”像。在该情况下，第四透镜元件组作为投射系统。第四透镜元件组将像转移至图像传感器36的平面中。随着放大率减小，由第一和第二透镜元件组形成的像进一步移动远离光阑。第三和第四透镜元件组彼此接近，并以联合的正折射率将虚像成像至图像传感器36的平面。

在所有优选的示例性实施例中，光阑52均跟随由第一和第二透镜元件组形成的子系统的焦点。这使得可借助第三和第四透镜元件组进行良好的场校正。

在一个优选的示例性实施例中，测量对象布置在透镜元件组1的焦距的0.8和2倍之间的距离处。第一透镜元件组具有正折射率。第二透镜元件组具有负折射率。第三透镜元件组具有正折射率，第四透镜元件组再次具有负折射率。第二、第三和第四透镜元件组分别进行色差校正，而第一透镜元件组产生限定的纵向色差。在各情况下，光阑52位于由第一和第二透镜元件组形成的子系统的像侧焦点。用于光阑52轴向位置的对应的控制曲线确保物侧远心。光阑直径的变化允许物侧孔径适配于相应放大率和对象结构。由第一和第二透镜元件组形成的虚像通过第三和第四透镜元件组成像到布置在与第一透镜元件组相距限定固定距离的限定位置。在优选的示例性实施例中，图像传感器36位于所述限定位置。

可选的第五透镜元件组通过具有总放大率的标量比例的恒定绝对值转换图像。在优选的示例性实施例中，总放大率在不具有中间像的情况下是实数。在总放大率范围内，系统的设计确保相对于第四透镜元件组下游的像的出瞳位置位于与测量对象的距离的一半和两倍之间。这是有利的，以能够在小损失的情况下，甚至在不具有严格的像侧远心的情况下，经由接口72和/或接口35将照明光耦合进物镜43中。

由第一和第二透镜元件组形成的子系统的焦距朝向更大物场增加，光阑52跟随沿图像传感器36的方向移动的透镜元件组。在该情况下，第三和第四透镜元件组处的束高度因光阑而是受限，这使得可整体上良好地校正成像。通过放大率、聚集、远心和数值孔径的近轴基本数据不足以确定整个系统。借助光阑轴向位置的控制曲线，可在放大率的大调节范围内实现对像差的平衡校正。在一些示例性实施例中，最大放大率和最小放大率之间的比率大于10，优选大于15。

在优选的示例性实施例中，物镜43可具有横向色差，以实现简单且划算的构造。这具有的结果是，不同颜色的光和像相对于光轴50可具有小的横向偏移。在优选的示例性实施例中，基于数学校正计算来校正横向色差，这在优选的示例性实施例中是可能的，因为如此的像差图像是连续的。

在物镜43的一些示例性实施例中，分束器64和盖玻璃38实现为获得对外部光的偏振光学抑制。为此，分束器64实现为偏振分束器，盖玻璃38是λ/4板。如此，例如因在物镜体中的内部反射产生的光被分束器64偏转。在各情况下，仅以传出和返回路径穿过λ/4板的光沿偏振方向旋转45°，并可随后由于在相机34的方向上总共旋转90°的偏振方向而穿过分束器64。

在优选的示例性实施例中，透镜元件组的安装部分变暗，透镜元件接口设有抗反射涂层。相邻透镜元件的接口尽可能粘结。单独组件的重量最优化，以便能够快速移动可移动的透镜元件组和光阑。

图6示出坐标测量机10的示意性示例实施例。在该情况下，相同的元件由相同的参考标号表示，并且在下面不再进行详细说明。

坐标测量机10用于测量对象12。为此，提供相机34，测量对象12借助物镜43成像在相机34上。光源78设置用于照明测量对象12。在所示示例性实施例中，光源78以与纵向方向49或光轴50成一角度照射测量对象12。然而，这不并非必需的情况。光源78还可以是关于纵向方向49共焦的反射光照明或透射光照明，如上所述。在所示示例性实施例中，相机34借助分束器70或在该情况下借助反射光学元件耦合到物镜。然而，原则上，相机34的该布置还应当理解为仅仅是示例性的。相机34可等同地与纵轴49同心布置。

物镜43的第一透镜元件组以固定方式布置，即其不能沿纵向方向49移动。而且，在所示示例性实施例中，提供第二、第三和第四透镜元件组42、44、46以及布置在第二透镜元件组42和第三透镜元件组44之间的光阑52。

耦合元件64可选择性地耦合在第一透镜元件组40和第二透镜元件组42之间，耦合元件可实现为分束器或反射镜。在分束器的实施例的情况下，如图6的示例所示，分束器使得能够同时使用相机34和白光传感器88。白光传感器88通过耦合元件64耦合进物镜43的光路中。如此，白光传感器88伴随地使用物镜43的固定的第一透镜元件组40。到白光传感器88的光路100由此通过耦合元件64耦合到物镜43的纵轴49。

图7示意性地示出坐标测量机的另一示例性实施例。

在该情况下，与图6的元件相同的元件由相同参考标号表示，并且在下面不再进行详细说明。

在所示示例性实施例中，白光传感器88具有可移动或可枢转部分102，其可选择性地引入第一透镜元件组40和第二透镜元件组42之间的空隙62中。结果，变得可将白光传感器88的光路100耦合到物镜43的纵轴49。

而且，坐标测量机具有准直元件104，其布置为用于在耦合元件64和第一透镜元件组40之间准直射线的会聚束或发散束。而且，提供色组件111。在所示示例性实施例中，色组件111由两个光学元件106、108形成。然而，原则上，还可提供仅由单个色散元件110形成的色组件111。举例来说，第一光学元件106和第二光学元件108可分别由折射光学元件形成。然而，还可提供衍射或全息光学元件。如果仅提供单个色散元件110，则其可尤其实现为衍射光学元件。色组件111用于以有目的的方式将纵向色差引入白光传感器88的光路100。由于对于物镜43的每个透镜元件组40、42、44、46可尤其通过其自身提供色差校正，通过第一透镜元件组40不能实现纵向色差校正。为此，其它色组件111是必要的。色组件111和准直元件104的布置顺序应理解为仅是示例性的。该顺序还可选择成倒过来。特别地，如果准直元件104布置在第一透镜元件组40附近，则可以比较小的横截面直径准直会聚或发散光束。这使得可以比较小的直径实现色组件111、耦合元件64和束引导光学系统112。

束引导光学系统112用于将由耦合元件64耦合出的光部分或耦合出的光耦合进光纤114中。

原则上，准直元件104和色组件111与耦合元件64一起引入空隙62中。如果提供多个色组件111，则它们还可独立于耦合元件64和准直元件104被引入空隙62中，这使得可选择性地将多个色组件111之一耦合进光路中，以由此以有目的的方式预先确定产生的纵向色差量或在使用的波长频谱内的顶焦距差。

另外，束引导光学系统112原则上可选择性地与耦合元件64一起引入光路中。此外，光纤114中的透镜侧端部113原则上可仅与耦合元件64一起枢转进空隙62中。然而，还提供以固定方式布置的端部113，如所示。而且，原则上，还可适用于布置的束引导光学系统112。光纤114朝向白光传感器88引导光。借助分束器116，光分为朝向白光传感器88的评估单元118的光路119和朝向白光传感器88的光源120的光路121。如此，可借助分束器116将入射光反射进评估单元118中。同时，通过分束器116的后侧可实现期望的照明。而且，原则上，还能够通过分束器116的枢转而将来自光源的光直接耦合进评估单元118中，而光不会实际上引导通过光纤114并到达测量对象12。如此，可以简单方式精确地测量入射频谱。举例来说，如此，变得可实施关于光源120的入射频谱标准化的评估，使得在评估时可考虑到光源120的入射频谱的时间变化。而且，色白光传感器(chromatic white sensor)88通常具有共焦光阑113，其用于优化白光传感器88的分辨率。光阑113可例如耦合到束引导光学系统112。如果设置了光纤114，所述光阑113还可例如设置在光纤114的进入或出去开口处。光路100中的不同位置也是可能的。

评估单元118可耦合到坐标测量机的评估和控制单元19或甚至所述单元的一部分。然而，评估单元118原则上还可分离地存在。具有不同方框的分离表示用于显示的目的。

而且，在所示示例性实施例中，坐标测量机38还可具有盖玻璃38，其如图3所述发挥作用。

图8示出坐标测量机10的另一示例性实施例。相同的元件再次由相同的参考标号表示，并且不再说明。

所示示例性实施例原则上如关于图7所述的先前示例那样发挥作用。

图8所示实施例使得物镜的更短轴向设计或第一透镜元件组40和第二透镜元件组42之间的空隙62的更好利用成为可能。为此，坐标测量机10具有衍射光学元件122，其优选地实现为炫耀光栅。通过这种衍射光学元件,其可同时承担色散元件、准直元件或者色组件111和准直元件104的功能。结果，仅提供单个元件122，其形成色散元件110和准直元件104。原则上，衍射光学元件可设计成其具有期望的折射特性和色散特性。特别地，使用炫耀光栅还使得可针对光源120使用的特定波长范围，最大化衍射光学元件的衍射效率。

如虚线所示，衍射光学元件122可额外地实现为自身还结合耦合元件64的反射特性的部件124。如此，整个物镜43的特别紧凑的设计是可能的。在该情况下，衍射光学元件122或124的几何布置应理解为仅是示例性的，并仅用于解释的目的。

原则上，还可借助单个全息元件实施期望的色散特性和准直特性以及可选的反射特性。

Claims (17)

1.一种测量测量对象(12)的坐标测量机(10)，包括支撑所述测量对象(12)的工件支撑物(12)，包括承载光学传感器(18)的测量头(15)，其中，所述测量头(15)和所述工件支撑物(12)能够相对彼此移动，其中，所述光学传感器(18)具有物镜(43)和相机(34)，所述相机设计成通过所述物镜(43)捕获所述测量对象(12)的像，其中，所述物镜(43)具有入光开口(39)和出光开口(41)，其中，所述物镜(43)具有多个透镜元件组(40,42,44,46,48)，所述透镜元件组沿所述物镜(43)的纵轴(49)以一个位于另一个后方的方式布置在物镜(43)中，位于所述入光开口(39)和所述出光开口(41)之间，其特征在于，来自所述多个透镜元件组(40,42,44,46,48)的第一透镜元件组(40)以固定方式布置在所述入光开口(28)的区域中，在所述物镜(43)中，在第一和第二透镜元件组(40,42)之间有空隙(62)，以及所述坐标测量机(10)还具有白光传感器(88)和至少部分反射的耦合元件(64)，所述耦合元件将所述白光传感器(88)耦合进所述物镜(43)中，所述耦合元件能够选择性地移动到所述空隙(62)中。

2.如权利要求1所述的坐标测量机，其特征在于，所述坐标测量机(10)具有位于所述第一透镜元件组(40)和所述耦合元件(64)之间的准直元件(104)。

3.如权利要求2所述的坐标测量机，其特征在于，所述准直元件(104)具有从由折射光学元件、衍射光学元件和全息光学元件构成的组中选择的至少一个光学元件。

4.如权利要求2或3所述的坐标测量机，其特征在于，所述准直元件(104)能够与所述耦合元件(64)一起移动。

5.如权利要求1至4任一项所述的坐标测量机，其特征在于，所述坐标测量机(10)还具有束引导光学系统(112)，用于将光(100)从所述耦合元件(64)引导至所述白光传感器(88)。

6.如权利要求5所述的坐标测量机，其特征在于，所述束引导光学系统(112)能够与所述耦合元件(64)一起移动，并将光(100)从所述耦合元件(64)引导进光纤(114)中，所述光纤布置成其将所述束引导光学系统(112)光学地连接到所述白光传感器(88)的评估单元(118)和光源(12)。

7.如权利要求6所述的坐标测量机，其特征在于，所述白光传感器(88)具有分束器(116)，所述分束器组合由所述光源(120)发射的光的光路(121)和入射在所述评估单元(118)上的光的光路(119)。

8.如权利要求1至7任一项所述的坐标测量机，其特征在于，所述第一透镜元件组(40)以消色差的方式实施。

9.如权利要求1至8任一项所述的坐标测量机，其特征在于，所述物镜(43)的多个透镜元件组(40,42,44,46,48)的每个透镜元件组以消色差的方式实施。

10.如权利要求1至9任一项所述的坐标测量机，其特征在于，所述坐标测量机(10)还具有能够移动进所述空隙(62)中的至少一个色组件(110)。

11.如权利要求10所述的坐标测量机，其特征在于，所述至少一个色组件(111)由引起纵向色差的单个色散元件(110)构成。

12.如权利要求11所述的坐标测量机，其特征在于，所述色散元件(110)是衍射光学元件或全息光学元件。

13.如权利要求1至12任一项所述的坐标测量机，其特征在于，所述物镜(43)具有光阑(52)和至少四个透镜元件组(40,42,44,46,48)，所述光阑(52)以及来自所述至少四个透镜元件组的第二透镜元件组(42)、第三透镜元件组(44)和第四透镜元件组(46)能够沿所述光轴(50)相对于所述第一透镜元件组(40)移动，其中，所述第二透镜元件组(42)布置在所述第一透镜元件组(40)和所述光阑(52)之间，以及其中，所述第三和第四透镜元件组(44,46)布置在所述光阑(52)和所述出光开口(30)之间。

14.如权利要求1至13任一项所述的坐标测量机，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四透镜元件组(40,42,44,46)分别由至少两个透镜元件(100,102)构成。

15.如权利要求1至14任一项所述的坐标测量机，其特征在于，至少两个透镜元件组(40,42,44,46,48)能够平行于所述纵轴(49)移动。

16.如权利要求1至13任一项所述的坐标测量机，其特征在于，所述物镜(43)具有独立的盖玻璃(38)，所述盖玻璃布置在所述第一透镜元件组(40)的上游，位于所述入光开口(28)的区域中。

17.如权利要求2和12所述的坐标测量机，其特征在于，所述坐标测量机(10)具有形成所述准直元件(104)和所述色散元件(110)两者的衍射或全息光学元件(122)。