CN105164507A

CN105164507A - 用于确定对象的空间结构的方法和系统

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Publication number: CN105164507A
Application number: CN201480024861.1A
Authority: CN
Inventors: C.格拉泽纳普; M.霍瑙尔; A.汉森; Y.施莱策尔; L.奥姆洛尔
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss Vision International GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss Vision International GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: US9797804B2; EP2992310A1; CN105164507B; AU2014261378A1; JP2016517042A; AU2014261378B2; CA2908521C; CA2908521A1; KR101888232B1; KR20150122758A; BR112015024512B1; JP6615165B2; WO2014177632A1; JP2018028674A; JP6279712B2; US20160054196A1; EP2992310B1; BR112015024512A2

Abstract

为了确定对象、尤其是眼镜镜片（612）、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的空间结构——所述对象具有第一光学有效面（614）和第二光学有效面（616），执行以下步骤：将所述对象（612）布置在保持装置（610）中。在相对于保持装置（610）位置固定的坐标系中参考所述第一光学有效面（614）上的至少一个点（P）的位置与所述第二光学有效面（616）上的至少一个点（Pˊ）的位置。在根据所述第一光学有效面（614）上的所述至少一个点（P）的位置、相对于所述保持装置（610）参考的坐标系（659）中确定所述对象（612）的第一光学有效面（614）的表面形状并且由所述第一光学有效面（614）的表面形状并且由相对于所述保持装置（610）的位置固定的坐标系（618）根据所述第二光学有效面（616）上的所述至少一个点（Pˊ）的位置参考的、关于所述第二光学有效面（616）的表面形状的数据组计算所述对象（612）的空间结构。

Description

用于确定对象的空间结构的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于确定对象、尤其是透镜、例如眼镜镜片、眼镜镜片毛坯或眼镜镜片半成品的空间结构的方法，所述对象具有第一光学有效面和第二光学有效面。

此外，本发明也涉及一种用于借助这样的方法确定对象、尤其是透镜、例如眼镜镜片、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的空间结构的系统。

背景技术

透镜在此可以理解为玻璃体或者塑料体，其具有两个光学有效的、也即折射光的面，所述两个面相互对置。本发明意义上的透镜尤其是眼镜镜片，其被设计用于在眼镜架中使用。术语透镜在此也延伸到所谓的眼镜镜片毛坯，也即通常已预成型的用于制造透镜的、在结束表面加工之前的任何一种状态中的材料件，以及延伸到具有仅仅一个经光学加工完成的面的透镜毛坯形式的所谓半成品。这样的半成品也称作眼镜镜片半成品。

为了确定对象的空间结构，例如已知，在坐标测量机中借助测量探针扫描对象。为了可以通过该方式点精确地并且以高的精度确定对象的空间结构，需要借助测量探针在对象的表面上采集尽可能大数目的测量点。

因此，为了在眼镜镜片制造装置中对眼镜镜片进行质量控制，广泛地使用以下测量方法，所述测量方法仅仅在少的位置处测量眼镜镜片。为了确定眼镜镜片的空间结构和光学特性，经常借助所谓的后顶点屈光度测量设备检查眼镜镜片，在所述后顶点屈光度测量设备中以一种布置测量眼镜镜片的光学效果，在该布置中利用光透过眼镜镜片（透射测量）。

发明内容

本发明的任务是，提供一种方法并且提出一种系统，借助其可以在短时间内并且以高精度确定具有第一和第二光学有效面的对象的空间结构。

该任务通过具有权利要求1所述的特征的方法和具有权利要求9所述的特征的系统来解决。

本发明的有利扩展方案在从属权利要求中说明。

在本发明的意义上，对象的光学有效面理解为以下面，该面至少部分定向地反射在可见光谱范围或者也在不可见光谱范围中的光束。在本发明的意义上，光学有效面尤其理解为眼镜镜片的折射光的面。在此应注意，在本发明的意义上，光学有效的面对于光可以不仅是透射性的而且是反射性的。

根据本发明，为了确定对象、尤其透镜，例如眼镜镜片、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的空间结构——所述对象具有这样的第一光学有效面和这样的第二光学有效面，将所述对象布置在保持装置中。在所述保持装置中，然后在相对于所述保持装置位置固定的坐标系中参考、即确定所述第一光学有效面上的至少一个点的位置、优选至少三个点的位置与所述第二光学有效面上的至少一个点的位置、优选至少三个点的位置。

然后，在相对于所述保持装置参考的坐标系中根据所述第一光学有效面上的至少一个点的位置、优选至少三个点的位置确定所述对象的第一光学有效面的表面形状。

最后，由所述第一光学有效面的表面形状并且由相对于所述保持装置的位置固定的坐标系根据所述第二光学有效面上的至少一个点的位置、优选根据所述第二光学有效面上的至少三个点的位置参考的、关于所述第二光学有效面的表面形状的数据组计算所述对象的空间结构。

为了确定第一光学有效面的表面形状，该面的表面形状例如可以借助表面形状测量方法来测量。但也可以的是，为了确定该面的表面形状而分析具有关于该面的信息的数据存储器中的已知数据组。

为了通过测量来确定第一光学有效面的表面形状，例如可以由一个点光源、优选由多个点光源提供光，所述光在第一光学有效面上反射，并且检测第一亮度分布，所述第一亮度分布由所述点光源的在所述第一光学有效面上反射的光在图像传感器上引起。然后可以由所述对象的第一光学有效面上的至少一个点的位置、优选至少三个点的位置并且由所检测的第一亮度分布在相对于保持装置参考的坐标系中计算第一光学有效面的表面形状。然后，由所述第一和第二光学有效面上的至少一个点在相对于保持装置位置固定的坐标系中参考的位置、优选由至少三个已知点的位置并且由第一光学有效面的所计算的表面形状和相对于保持装置的位置固定的坐标系参考的、关于第二光学有效面的表面形状的数据组来计算对象的空间结构。

然而应注意的是，对此替代地，该面的表面形状例如也可以借助基于点或者基于线的偏折技术、通过在共焦系统、尤其光谱共焦系统中的研究、借助干涉法、尤其借助白光干涉法、借助在使用可见光的情况下或者在使用伦琴射线的情况下的计算机X光断层摄影术（CT）、借助三角测量法或者也以触觉测量方法，例如在坐标测量机中确定。

关于第二光学有效面的表面形状的数据组例如可以是用于该面的额定数据组或者也可以是具有关于该面的表面形状的测量数据的数据组。所述数据组例如也可以借助先前所述的表面形状测量方法确定。尤其可以的是，通过以下方式确定相对于位置固定的坐标系参考的、关于第二光学有效面的表面形状的数据组，即由多个点光源提供光，所述光在所述第二光学有效面上反射，其方式是，检测亮度分布，所述亮度分布由所述点光源的在所述第二光学有效面上反射的光在图像传感器上引起，并且其方式是，由所述对象的第二光学有效面上的至少一个点的位置、优选由至少三个点的位置并且由所检测的第二亮度分布在相对于所述保持装置位置固定的坐标系中计算所述第二光学有效面的表面形状。

点的在坐标系中参考的位置在此如下理解：对于该点，位置在坐标系中的坐标已知。

为了确定对象、尤其眼镜镜片、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的与位置和方向有关的光学效果——所述对象具有第一光学有效面和第二光学有效面，借助先前所述方法确定对象的空间结构并且然后由所确定的空间结构并且尤其在考虑折射率和/或反射特性的情况下借助射线跟踪方法计算对象的与位置和方向有关的光学效果、也即其光学传递函数。

在此，射线跟踪方法理解为一种用于确定对象的光学传递函数的方法，其中，对于多个从目标对象出发并且射到对象上的预给定的光束，基于对象的空间结构和物理特性计算该光束的偏转。

也可以通过以下方式确定相对于位置固定的坐标系参考的、关于第二光学有效面的表面形状的数据组，即由多个点光源提供光，所述光在所述第二光学有效面上反射，其方式是，检测第二亮度分布，所述第二亮度分布由所述点光源的在所述第二光学有效面上反射的光在图像传感器上引起，并且其方式是，由所述对象的第二光学有效面上的三个点中的至少一个点的位置并且由所检测的第二亮度分布在相对于所述保持装置位置固定的坐标系中计算所述第二光学有效面的表面形状。

为了在对象固定的坐标系中说明对象的空间结构，优选相对于对象固定的坐标系参考相对于保持装置位置固定的坐标系。

为此，例如通过确定施加在对象上的标记在位置固定的坐标系中的位置可以相对于对象固定的坐标系参考相对于保持装置位置固定的坐标系。

本发明的思想也是，通过对象的厚度测量来确定第一光学有效面上的或者第二光学有效面上的已知点中的至少一个在相对于保持装置位置固定的坐标系中的位置。本发明的思想尤其是，为了参考第一光学有效面上的或者第二光学有效面上的已知点中的至少一个在相对于保持装置位置固定的坐标系中的位置，借助间距测量装置相对于保持装置测量对象。然而，为了参考第一光学有效面上的或者第二光学有效面上的已知点中的至少一个在相对于保持装置位置固定的坐标系中的位置也可能的是，在所述保持装置中的球形支座上的至少一个点处拍摄所述对象。

根据本发明的用于确定对象、尤其透镜，例如眼镜镜片、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的空间结构的系统——所述对象具有第一光学有效面和第二光学有效面——包含至少一个用于测量所述对象的第一和/或第二光学有效面的表面形状和/或梯度和/或曲率的测量站。所述系统也具有保持装置用于将所述对象布置在至少一个测量站的拍摄区域中，在所述测量站中可以确定所述对象的第一光学有效面上的至少一个点、更好三个点和所述第二光学有效面上的至少一个点、更好三个点在相对于所述保持装置位置固定的坐标系中的位置。在此，在测量站中具有多个点光源，所述多个点光源提供光，所述光在布置在拍摄区域中的对象的待测量的光学有效面上反射。所述测量站在此包含用于检测亮度分布的至少一个摄像机，所述亮度分布由所述点光源的在待测量的光学有效面上反射的光在图像传感器上引起。测量站的点光源优选布置在多面体的罩面上。

本发明的思想也是，在测量站中在摄像机与拍摄区域之间布置正折射能力或者负折射能力的光学器件组件，所述光学器件组件用于使点光源的光偏转到布置在拍摄区域中的对象并且将在对象上反射的光输送给摄像机。

保持装置可以在第一和/或第二光学有效面之外保持待测量的对象或者在第一和/或第二光学有效面上的至少一个点处、优选三个点处支撑待测量的对象。

优选地，所述保持装置连同在其中容纳的对象在所述测量站中可布置在第一地点中和不同于所述第一地点的第二地点中，在所述第一地点中所述对象的第一光学有效面指向所述摄像机，在所述第二地点中所述对象的第一光学有效面背离所述摄像机。

所述系统可以包含用于相对于针对所述测量站位置固定的坐标系参考相对于所述保持装置位置固定的坐标系的机构。所述系统尤其可以包括具有用于检测布置在所述对象上的标记在相对于所述测量站位置固定的坐标系中的位置的摄像机的测量站。所述系统也可以包含具有至少一个用于检测对象的光学有效面上的点在相对于测量站位置固定的坐标系中的位置的测量装置的测量站。

所述系统尤其也可以包括计算单元，所述计算单元包含计算机程序，所述计算机程序由所述第一光学有效面的表面形状并且由关于所述第二光学有效面的表面形状的数据组在考虑所述对象的折射率的情况下计算所述对象的与位置和/或方向有关的光学效果。

优选地，在所述系统中具有用于将待测量的对象输送到测量站中并且用于运走在测量站中测量的对象的移位单元。优选地，所述移位单元是工业机器人，也即具有多个轴的运动自动装置，其运动在运动顺序和路径或者角度方面自由地、也即无机械干预地可编程并且优选传感器引导的。为了拍摄待测量的对象，移位单元具有夹具。

本发明也延伸到具有计算单元的系统，所述计算单元用于将针对对象确定的结构或者针对对象确定的光学效果与额定值进行比较。

本发明的思想尤其是，在眼镜镜片制造装置中使用这样的用于质量监视的系统，借助所述系统比较眼镜镜片的空间结构与额定值的偏差。

附图说明

下面根据附图中以示意性的方式示出的实施例详细阐述本发明。其中：

图1示出用于确定眼镜镜片的空间结构的系统，该系统具有保持装置和不同的测量站；

图2示出保持装置作为图1的系统中沿着线II–II的剖面；

图3a示出图1的系统中的用于确定眼镜镜片的光学有效面的表面形状的测量站，所述系统具有布置在第一测量地点中的保持装置；

图3b示出图1的系统中的用于确定眼镜镜片的光学有效面的表面形状的测量站，所述系统具有布置在第二测量地点中的保持装置；

图4示出另一替代地构建的测量站，其用于参考两个相对于眼镜镜片的光学有效面位置固定的坐标系；

图5示出另一替代地构建的保持装置，其用于在用于确定眼镜镜片的空间结构的系统中使用；

图6a示出用于确定眼镜镜片的空间结构的系统中的另一替代地构建的测量站，其用于确定眼镜镜片的光学有效面的表面形状并且用于参考两个相对于眼镜镜片的光学有效面位置固定的坐标系，其中眼镜镜片位于第一测量地点中；

图6b示出当眼镜镜片布置在第二测量地点中时图6a的测量站；

图7示出用于确定眼镜镜片的空间结构的系统中的另一替代地构建的测量站，其用于确定眼镜镜片的光学有效面的表面形状并且用于参考两个相对于眼镜镜片的光学有效面位置固定的坐标系；

图8和图9分别示出用于确定眼镜镜片的空间结构的系统中的另外的测量站，其用于确定眼镜镜片的光学有效面的表面形状并且用于参考两个相对于眼镜镜片的光学有效面位置固定的坐标系；以及

图10示出用于确定眼镜镜片的与位置和方向有关的光学效果的系统。

具体实施方式

在图1中示出的系统600用于确定眼镜镜片612的空间结构，所述眼镜镜片容纳在保持装置610中。眼镜镜片612具有由对于可见光透射的材料制成的玻璃体。该玻璃体具有凸形的第一光学有效面614并且具有凹形的第二光学有效面616。玻璃体的光学有效面在此可以理解为以下的面：该面至少部分定向地反射射到该面上的光、优选可见光。

应注意，在系统600中自然也可以测量具有以下玻璃体的眼镜镜片，在该玻璃体第一或第二光学有效面任意地弯曲或者完全不具有曲率。

然而应注意，在系统600中基本上也可以测量与眼镜镜片不同的对象的空间结构，所述对象具有第一和第二光学有效面，所述第一和第二光学有效面至少部分定向地反射射到该面上的光。

系统600除保持装置610外还包括第一测量站620，所述第一测量站用于在相对于保持装置610位置固定的坐标系618中参考第一光学有效面614上的三个点P的位置和第二光学有效面616上的三个点P'的位置。

此外，在系统600中具有第二测量站626，所述第二测量站用于相对于针对保持装置610位置固定的坐标系618参考相对于眼镜镜片612对象固定的笛卡尔坐标系622。为此，测量站626能够实现：测量眼镜镜片612的布置在第一光学有效面614或者第二光学有效面616上的标记628的角位置。此外，为了确定第一光学有效面614的和第二光学有效面616的表面形状，系统600包含第三测量站632。

在保持装置610中，除了眼镜镜片612外，附加地也可以容纳场透镜630，所述场透镜固定在透镜架631中，所述透镜架可以连接到保持装置610的基体636上。透镜架631如此构造，使得场透镜630在连接到保持装置610的基体636上的情况下限定地布置并且相对于保持装置的基体636明确地定位。

图2示出系统600中的保持装置610作为沿着图1中的线II–II的剖面。保持装置610的基体636具有空心圆柱体状的形状。保持装置610包括连接到基体636上的保持机构638，该保持机构用于包围（umgreifen）眼镜镜片612的侧边缘640，所述眼镜镜片容纳在保持装置610中。

保持机构638具有多个力敏感的保持接片641，所述多个保持接片具有接触体642，所述接触体由弹性材料构成并且贴靠容纳在保持装置610中的眼镜镜片612的侧边缘644。保持接片641相对于基体636的轴643对称地布置。彼此相邻的保持接片641分别成角度α=120°。应注意，在保持装置610中基本上也可以设置四个、五个或者甚至还更多个保持接片以便固定眼镜镜片612，所述保持接片具有容纳在其上的接触体。

保持装置610能够实现：容纳眼镜镜片612，使得它通过保持力而不变形。但在保持装置610中固定眼镜镜片612，使得在系统600中进行测量时眼镜镜片612在相对于保持装置610位置固定的坐标系618中的地点不发生改变，即使保持装置610在此从系统中的一个测量站运动到另一个测量站并且在此尤其是被倾斜和/或转动。

保持装置610中的接触体642被构造为可控制的接触体。借助合适的控制设备（未示出）在此能够实现：调整保持装置610中的接触体642的硬度、粘度、弹性和/或挤压力。

眼镜镜片612的光学有效面614上的标记628用作眼镜镜片612的定向特征。该标记尤其可以是永久性标记。标记628根据其几何形状和/或根据其在光学有效面614上的位置定义相对于眼镜镜片612对象固定的坐标系622。应注意，标记628基本上不仅可以设置在光学有效的眼镜镜片面上，而且对此替代地也可以设置在眼镜镜片体内。

如图1所示，用于眼镜镜片612的保持装置610的基体636在其端侧端部646、648处具有平的端面650、652。在基体636的端侧端部646、648处分别具有咬合机构654。咬合机构654在此构造为基体636中的缺口。

在测量站620、626和632中，对于保持装置610的咬合机构654具有互补的咬合机构656。测量站620中的互补的咬合机构656设计为保持体660、662中的齿背（Zahnrücken）。与此相对，在测量站626和632中，互补的咬合机构656被实施为销，其位于测量站626和632的基本体664上。

此外，测量站620和632分别包含用于检测布置在其中的保持装置610连同眼镜镜片612的位置的位置检测装置658。位置检测装置658包含触觉式传感器，所述触觉传感器具有可移位的测量销666。在保持装置610的基体636的端侧端部648处具有钻孔。如果保持装置610在测量站620、626和632中位于测量地点中，则保持装置610的咬合机构与在测量站626和632的基本体664上的互补的咬合机构656咬合。于是，用于检测布置在其中的保持装置610的位置的装置658的测量销666或者伸入到保持装置610的基体636的钻孔中或者与基体636的端面652接界。

保持装置610的咬合机构654和在测量站620、626和632中的与所述咬合机构互补的咬合机构656以及位置检测装置658是用于相对于针对测量站620、626和632的基本体664分别位置固定的坐标系659可逆地明确地参考相对于保持装置610位置固定的坐标系618的机构。用于参考的前述机构定义相对于保持装置610位置固定的坐标系618相对于测量站的坐标系659的相对地点。因此，所述机构能够实现：当知道容纳在保持装置610中的眼镜镜片612上的点P、P'在相对于保持装置610位置固定的坐标系618中的地点时，在系统600的测量站620、626和632中的每一个中，也必然已知所述点P、P'在相对于基本体664位置固定的坐标系659中的地点。

为了在第一测量站620中确定在相对于保持装置610位置固定的坐标系618中眼镜镜片612的第一光学有效面614上的点P的位置和眼镜镜片612的第二光学有效面616上的点P'的位置，可以在第一测量站中通过借助触觉式测量探头670的触碰来扫描眼镜镜片612上的点P、P'。

测量探头670是相对于测量站620的基本体参考的。测量探头分别具有一个测量头672，所述测量头在测量站620中根据双箭头647沿着保持装置610的基体636的轴643的方向可移位。基于先前所述的用于参考的机构，在此可以借助测量探头670检测测量探头670的测量头672在相对于保持装置610的基本体664位置固定的坐标系659中的地点。测量站620中的测量探头670在此如此布置，使得由测量探头670的测量头672在眼镜镜片612的光学有效面614、616上检测的点P、P'相互对置并且在那里分别确定一个平面。

在与轴643垂直的平面645中一方面测量探头670的测量头672的地点和另一方面测量探头674的地点在测量站620中成对相同。因此，测量站620也能够实现：确定眼镜镜片612的光学有效面上的点P、P'的位置，其方式是，确定眼镜镜片612在两个相互对置的点P、P'处的厚度并且将所测量的厚度与测量探头670的测量头672在眼镜镜片612的光学有效面之一上的位置在相对于测量站620的基本体664位置固定的坐标系659中进行组合。

第二测量站626包含摄像机676，该摄像机具有图像传感器678。摄像机676相对于测量站662的基本体664可移位地布置。在此，摄像机676在相对于测量站626的基本体664位置固定的坐标系659中的地点已知。也即，摄像机676在每一个位置中相对于坐标系659明确地参考。在测量站626中具有照明单元680和反射体682。因此，在测量站626中可以照明布置在保持装置610中的眼镜镜片612，使得借助摄像机676可以检测眼镜镜片612上的标记628在相对于测量站662的基本体664位置固定的坐标系659中的地点。

系统600中的用于确定第一和第二光学有效面614、616的表面形状的第三测量站632具有多个发光二极管（LED）形式的点光源684，所述多个点光源定位在多面体的罩面686上。

图3a以放大图示出测量站632。具有容纳在其中的眼镜镜片612的保持装置610在此布置在第一测量地点中。测量站632包含沿双箭头688的方向可移位的摄像机690，所述摄像机具有用于检测亮度分布的图像传感器678，所述亮度分布由所述点光源684的在待测量的光学有效面614上反射的光在图像传感器678上引起。点光源684的光以光束696到达光学有效面614上。在具有坐标（Xs，Ys，Zs）的点P上，具有入射角β_E的光关于表面法线根据反射定律以反射角β_A=β_E反射。

在图像传感器678上的亮度分布因此包含切面在眼镜镜片612的待测量的光学有效面614上在以下位置处倾斜的信息，在所述位置处点光源684的光被反射，使得摄像机690捕获所述光。

测量站632包括计算单元（未示出），其充当用于激活不同的点光源684和用于检测并且分析出现在摄像机690中的图像传感器678上的亮度分布的装置。为了分析借助摄像机690中的图像传感器678检测的亮度分布，在该计算单元中具有计算机程序。计算机程序为借助摄像机676在图像传感器678上检测的、在布置在测量站632中的眼镜镜片612的光学有效面614上的点P的和在测量站632中的点光源684的已知地点的光束696计算在该点处的表面法线。通过积分和内插法，于是由多个所确定的表面法线在计算机程序中计算光学有效面614的表面形状。

在图1中示出的系统600中的场透镜630是具有正折射能力的光学元件。因此，场透镜630是凸透镜。为了确定眼镜镜片612的凹形光学有效面616的表面形状，在测量站632中在图3b中所示的测量地点处布置保持装置610，其具有场透镜630和容纳在保持装置中的眼镜镜片612。

场透镜630在此引起，点光源684的光被偏转向光学有效面616并且在该面上反射的光又输送给摄像机690。测量站632的计算机程序在此又为借助摄像机676在图像传感器678上检测的、布置在测量站632中的眼镜镜片612的光学有效面616上的点P'的和在测量站632中的点光源684的已知地点的光束696计算在该点处的表面法线。然后通过积分和内插法，在测量站632的计算单元中借助计算机程序计算光学有效面616的表面形状。

为了说明眼镜镜片612的空间结构，在图1中所示的系统600包括计算单元602。计算单元602包含计算机程序，其由在测量站620、626和632中为眼镜镜片612确定的测量数据计算眼镜镜片612的空间结构。应注意，在系统600的经修改的构型或者系统600的经修改的运行中可以设置，在测量站632中仅仅测量眼镜镜片的面614、616之一并且将关于另一面的表面形状数据输入到计算单元602中，因为这些数据在相应的眼镜镜片中已知。

图4示出与测量站620在功能上相应的另一测量站720，其用于在相对于所述保持装置610位置固定的坐标系中参考所述第一光学有效面614上的点P的位置与所述第二光学有效面616上的点P'的位置。只要在图1和图4中所示的组件和元件相互等同，则其在那借助相同的数字作为附图标记可辨识。

在测量站720中，对于眼镜镜片612的光学有效面614、616的扫描具有三个光学间距测量传感器770。借助间距测量传感器770，间距测量传感器770的参考772与眼镜镜片612的光学有效面614、616之一上的点P、P'的间距通过点P、P'与相应的参考之间的光学路径长度的测量来确定。通过间距测量确定的、在眼镜镜片612的第一和第二光学有效面614、616上的点P、P'在此也分别确定一个平面。

在测量站720中，间距测量传感器770的相应参考772在相对于测量站720的基本体664位置固定的坐标系659中的地点已知。保持装置610和测量站720的作为用于参考的机构起作用的咬合机构654、656在此如在先前所描述的测量站620中那样能够实现：借助点P、P'在相对于测量站720的基本体664位置固定的坐标系659中的位置的确定也已知点P、P'在相对于保持装置610位置固定的坐标系618中的位置。

图5示出另一保持装置810，其在用于确定眼镜镜片612的空间结构的系统中使用。保持装置810也具有空心圆柱体状的基体836和连接到基体836上的保持机构838，所述保持机构被构造为具有球体839（球形支座）的三点支座。

只要保持装置810的和根据图1与图2描述的保持装置610的元件的构造和功能相互相应，在图5中以相对于图1以数字200增加的数字就可作为附图标记辨识。保持装置810也设计用于容纳以场透镜形式的光学元件，所述光学元件具有正折射能力并且可以与容纳在保持装置810中的眼镜镜片612一起布置在相应的测量站中。

在保持装置810中，眼镜镜片612定位在被构造为三点支座的保持机构838上，所述保持机构具有三个球体839，所述三个球体在相对于保持装置810位置固定的坐标系818中的地点明确地被参考。因此，在保持装置810中，光学有效面上的点P、P'的位置已知，在所述位置处光学有效面触碰球体839。

图6a示出另一测量站832，所述另一测量站在用于确定眼镜镜片612的空间结构的系统中使用。只要测量站832的组件相应于先前根据图3a和图3b描述的测量站632的组件，则所述组件在图6a中借助与在图3a和图3b中相同的附图标记可辨识。测量站832包含保持装置810，所述保持装置具有先前根据图5描述的构造。眼镜镜片612在图6a中在测量地点中示出，所述测量地点允许眼镜镜片612的光学有效面616的表面形状的确定。测量站832能够实现在眼镜镜片612的光学有效面614、616上的三个与球体839相对置的点P、P'的参考。

图6b示出具有用于眼镜镜片612的测量地点的测量站832，所述测量站允许光学有效面616的表面形状的确定。

在测量站832中具有含有测量头672的测量探头670，所述测量头沿保持装置818的基体836的轴843的方向可移位。借助测量探头870可以检测眼镜镜片612的光学有效面上的点P在相对于测量站832位置固定的坐标系659中的位置进而也在相对于保持装置810位置固定的坐标系618中的位置，所述点与在其处眼镜镜片612支撑在保持装置838的三点支座的球体839上的点相对置。

测量站832尤其适合于相对于保持装置810的基体836的轴843旋转对称的眼镜镜片612的测量。然而应注意的是，在测量站832中自然也可以测量非旋转对称的眼镜镜片。

此外应注意，在测量站832中替代具有可移位的触觉式测量头872的测量探头870，原则上也可以使用如先前根据图4描述的光学间距测量传感器。

图7示出具有保持装置810的测量站932，所述测量站用于眼镜镜片612的光学有效面614的表面形状的确定并且在相对于基本体664位置固定的坐标系659中同时参考眼镜镜片612的光学有效面614、616上的三个与球体839相对置的点P、P'。只要测量站932的组件与先前根据图6a和图6b描述的测量站832的组件相应，则其在图7中借助与在图6a和图6b中相同的附图标记可辨识。

在测量站932中集成有光学间距测量传感器770，所述光学间距测量传感器包括镜771，所述镜在相对于保持装置810的轴843垂直的平面中可以沿两个不同的空间方向移位。因此，如先前根据图4所描述的那样，可以确定眼镜镜片612的光学有效面616上的点P在相对于测量站932的基本体664位置固定的坐标系659中的位置。

此外，测量站932包含照明单元680和反射体682。因此，布置在测量站932中的摄像机676也可以用于确定布置在光学有效面614、616上的标记615的角位置，也即用于相对于针对基本体664位置固定的坐标系659参考相对于眼镜镜片612对象固定的坐标系。

通过这种方式，测量站932能够实现：在其中在眼镜镜片612处可以实施所有所需的测量，以便确定眼镜镜片的空间结构。为此必须在测量站932中仅仅在两个不同的测量地点处测量眼镜镜片612。为了使眼镜镜片612在测量站932中从一个测量地点移位到另一个测量地点中，仅仅需要转动眼镜镜片612。

图8示出具有保持装置610的另一测量站1032，所述测量站用于眼镜镜片612的光学有效面614、616的表面形状的确定并且参考布置在眼镜镜片612的光学有效面614、616上的各三个点P、P'。只要测量站932的组件与先前根据图3a和图3b描述的测量站632的组件相应，则其在图7中借助与在图3a和图3b中相同的附图标记可辨识。

在测量站1032中集成有光学间距测量传感器770，所述光学间距测量传感器具有镜771，以便因此如先前根据图7所描述的那样，可以在眼镜镜片612的光学有效面616上确定三个位置点P、P'，所述三个位置点限定一个平面并且相对于基本体664的坐标系659被参考。

此外，测量站1032包含照明单元680和反射体682。因此，布置在测量站1032中的摄像机690也可以用于确定布置在光学有效面614、616上的标记615的角位置并且因此用于相对于针对基本体664位置固定的坐标系659参考相对于眼镜镜片612对象固定的坐标系。

因此，在测量站1032中也可以在眼镜镜片612处实施所有所需的测量，以便确定眼镜镜片的空间结构。为此必须在测量站1032中仅仅转动保持装置610一次。

图9示出具有保持装置610的另一测量站1132，所述测量站用于眼镜镜片612的光学有效面614、616的表面形状的确定。只要测量站1132的组件与先前根据图3a和图3b描述的测量站632的组件相应，则其在图9中借助与在图3a和图3b中相同的附图标记可辨识。

在测量站1132中可能的是，测量眼镜镜片612的光学有效面614、616，其方式是，在摄像机690的图像传感器678和摄像机690'的图像传感器678'上检测亮度分布，所述亮度分布通过检测由点光源684、684'的在待测量的光学有效面614、616上反射的光，所述点光源定位在第一多面体的罩面686和第二多面体的罩面686'上。

图10示出用于确定眼镜镜片612的与位置和方向有关的光学效果的系统1200。只要系统1200中的组件与根据先前的附图描述的系统600的组件相应，则其在图8中借助与图1中相同的附图标记可以辨识。

系统1200包含计算单元1202，所述计算单元具有输入单元1204，所述输入单元能够实现用于在系统1200中测量的眼镜镜片612的材料的折射率的输入，并且所述输入单元从测量站620、626和632获得关于眼镜镜片612在那确定的数据，所述数据具有关于空间的眼镜镜片结构的信息。

计算单元1202包含计算机程序，所述计算机程序借助射线追踪方法由在测量站620、626和632中确定的数据和用于眼镜镜片材料的折射率不仅位置相关地而且方向相关地计算眼镜镜片的光学效果，也即例如眼镜镜片的局部曲率和其局部像散性。

在此有利的是，设计计算机程序和计算单元1202，使得因此可以以比1/100dpt更好的精度计算眼镜镜片的折射能力。

此外有利的是，在先前所述的系统600或者1200之一中集成优选被构造为工业机器人的用于使眼镜镜片在不同测量站之间运动的操作装置并且在那设置相应的尽可能机器人控制的用于眼镜镜片到测量站中的输送和取出系统，所述输送和取出系统尤其可以包含借助吸气装置和/或夹具的运动学。

尤其有利的是，所述系统与RFID（Radio-Frequency-ldentification：无线电射频识别）装置或者用于检测二维码或者三维码的装置组合，以便例如在所述系统中考虑在眼镜镜片载体装置上保存的个别的眼镜镜片数据。

先前所述系统1200尤其适合于在眼镜镜片制造装置中监视眼镜镜片、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的质量。借助这样的系统例如基本上可以的是，显示用于眼镜镜片结构的包络线与理想形状的偏差或者将所述偏差传输到用于眼镜镜片的加工站。尤其可以的是，借助这样的系统自动选出不满足确定的前述规格的眼镜镜片。此外可以的是，将在先前描述的系统1200中确定的与位置和方向有关的光学效果印到眼镜镜片上或者为在系统1200中测量的眼镜镜片制作相应的文字说明（标签）或者具有这些测量信息的数据页。

本发明的尤其以下优选的特征总地可以理解如下：为了确定对象、尤其眼镜镜片612、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的空间结构——所述对象具有第一光学有效面614和第二光学有效面616，实施以下步骤：将所述对象612布置在保持装置610、810中。在相对于所述保持装置610、810位置固定的坐标系中参考所述第一光学有效面614上的至少一个点（P）的位置与所述第二光学有效面616上的至少一个点（P'）的位置。在根据所述第一光学有效面614上的所述至少一个点（P）的位置相对于所述保持装置610、810参考的坐标系659中确定所述对象612的第一光学有效面614的表面形状以及由所述第一光学有效面614的表面形状并且由相对于所述保持装置610、810的位置固定的坐标系618、818根据所述第二光学有效面616上的所述至少一个点（P'）的位置参考的、关于所述第二光学有效面616的表面形状的数据组计算所述对象612的空间结构。

附图标记列表

600系统

602计算单元

610保持装置

612眼镜镜片

614第一光学有效面

615标记

616第二光学有效面

618坐标系

620测量站

622坐标系

626第二测量站

628标记

630场透镜

631透镜架

632第三测量站

636空心圆柱体状的基体

638保持机构

640侧边缘

641力敏感的保持接片/双箭头

642接触体

643轴

644侧边缘

645垂直平面

646端侧端部

647双箭头

648端侧端部

652端面

654咬合机构

656互补的咬合机构

658位置检测装置

659坐标系

660保持体

662保持体

664基本体

666可移位的测量销

668钻孔

670测量探头

672测量头

674测量探头

676摄像机

678图像传感器

678'图像传感器

680照明单元

682反射体

684点光源

684'点光源

686罩面

686'罩面

688双箭头

690摄像机

690'摄像机

696光束

720测量站

770光学间距传感器/间距测量仪

771镜

772参考

810保持装置

818坐标系

832测量站

836基体

838保持机构

839球体

843轴

932测量站

1032测量站

1132测量站

1200系统

1202计算单元

1204输入单元

Claims

1.用于确定对象、尤其是透镜，例如眼镜镜片（612）、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的空间结构的方法，所述对象具有第一光学有效面（614）和第二光学有效面（616），其特征在于以下步骤：

将所述对象（612）布置在保持装置（610，810）中；

在相对于所述保持装置（610，810）位置固定的坐标系中参考所述第一光学有效面（614）上的至少一个点（P）的位置与所述第二光学有效面（616）上的至少一个点（P'）的位置；

在根据所述第一光学有效面（614）上的所述至少一个点（P）的位置相对于所述保持装置（610，810）参考的坐标系（659）中确定所述对象（612）的第一光学有效面（614）的表面形状；以及

由所述第一光学有效面（614）的表面形状并且由相对于所述保持装置（610，810）的位置固定的坐标系（618，818）根据所述第二光学有效面（616）上的所述至少一个点（P'）的位置参考的、关于所述第二光学有效面（616）的表面形状的数据组计算所述对象（612）的空间结构。

2.用于确定对象、尤其是透镜，例如眼镜镜片（612）、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的与位置和方向有关的光学效果的方法，所述对象具有第一光学有效面（614）和第二光学有效面（616），其特征在于以下步骤：

借助在权利要求1中所述的方法确定所述对象（612）的空间结构；以及

由所述对象（612）的所确定的空间结构借助射线跟踪方法计算所述对象（612）的与位置和方向有关的光学效果。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在相对于所述保持装置（610，810）参考的坐标系（659）中通过以下方式确定所述对象（612）的第一光学有效面（614）的表面形状，即由多个点光源（684，684'）提供光，所述光在所述第一光学有效面（614）上反射，其方式是，检测第一亮度分布，所述第一亮度分布由所述点光源（684，684'）的在所述第一光学有效面（614）上反射的光在图像传感器（678，678'）上引起，并且其方式是，由所述对象（612）的第一光学有效面（614）上的至少一个点（P）的位置并且由所检测的第一亮度分布在相对于所述保持装置（610，810）参考的坐标系（659）中计算所述第一光学有效面的表面形状，和/或，通过以下方式确定相对于所述位置固定的坐标系（618，818）参考的、关于所述第二光学有效面（616）的表面形状的数据组，即由多个点光源（684，684'）提供光，所述光在所述第二光学有效面（616）上反射，其方式是，检测第二亮度分布，所述第二亮度分布由所述点光源（684，684'）的在所述第二光学有效面（614）上反射的光在图像传感器（678，678'）上引起，并且其方式是，由所述对象（612）的第二光学有效面（616）上的至少一个点（Ρ'）的位置并且由所检测的第二亮度分布在相对于所述保持装置（610，810）位置固定的坐标系（618，818）中计算所述第二光学有效面（616）的表面形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了在对象固定的坐标系（622）中说明所述对象（612）的空间结构，相对于对象固定的坐标系（622）参考相对于所述保持装置（610，810）位置固定的坐标系（618，818）。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过确定在所述对象（612）上施加的标记（628）相对于对象固定的坐标系（622）的位置来参考相对于所述保持装置（610，810）位置固定的坐标系（618，818）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在相对于所述保持装置（610，810）位置固定的坐标系（618，818）中通过所述对象（612）的厚度测量来确定所述第一光学有效面（614）上的或者所述第二光学有效面（616）上的所述至少一个点（P，P'）的位置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，为了在相对于所述保持装置（610，810）位置固定的坐标系（618，818）中参考所述第一光学有效面（614）上的或者所述第二光学有效面（616）上的至少一个点（P，P'）的位置，借助间距测量装置（670，770）相对于所述保持装置测量所述对象（612）。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了在相对于所述保持装置（810）位置固定的坐标系（818）中参考所述第一光学有效面（614）上的或者所述第二光学有效面（616）上的至少一个点（P，P'）的位置，在所述保持装置（810）中的球形支座（829）上的至少一个点（P）处拍摄所述对象（612）。

9.用于确定对象、尤其是透镜，例如眼镜镜片（612）、眼镜镜片毛坯、眼镜镜片半成品的空间结构的系统（600），所述对象具有第一光学有效面（614）和第二光学有效面（616），其特征在于：

用于所述对象（612）的保持装置（610，810）；

用于在相对于所述保持装置（610，810）位置固定的坐标系中参考所述第一光学有效面（614）上的至少一个点（P）的位置与所述第二光学有效面（616）上的至少一个点（P'）的位置的测量站（620，820）；

用于在根据所述第一光学有效面（614）上的所述至少一个点（P）的位置相对于所述保持装置（610，810）参考的坐标系（659）中确定所述对象（612）的第一光学有效面（614）的表面形状和/或梯度和/或曲率的测量站；以及

用于由所述第一光学有效面（614）的表面形状并且由相对于所述保持装置（610，810）的位置固定的坐标系（618，818）根据所述第二光学有效面（616）上的所述至少一个点（P'）的位置参考的、关于所述第二光学有效面（616）的表面形状的数据组计算所述对象（612）的空间结构的计算单元。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述测量站（632，832，932，1032）具有多个点光源（684，684'），所述多个点光源提供光，所述光在布置在拍摄区域中的对象（612）的待测量的光学有效面（614，616）上反射；

其中所述测量站（632，832，932，1032）包含用于检测亮度分布的至少一个摄像机（690，690'），所述亮度分布由所述点光源（684，684'）的在待测量的光学有效面（614，616）上反射的光在图像传感器（678，678'）上引起。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于至少一个用于测量所述对象（612）的第二光学有效面（614，616）的表面形状和/或梯度和/或曲率的测量站（632，832，932，1032），以便提供关于所述对象（612）的第二光学有效面（616）的表面形状的数据组。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述测量站（632，832，932，1032）具有多个点光源（684，684'），所述多个点光源提供光，所述光在布置在所述拍摄区域中的对象（612）的待测量的光学有效面（614，616）上反射；

13.根据权利要求9至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述保持装置（610，810）被设计用于将所述对象（612）布置在测量站（632，832，932，1032）的拍摄区域中，其中，在所述保持装置（610，810）中可以确定所述对象（612）的第一光学有效面（614）上的至少一个点（P）和所述第二光学有效面（616）上的至少一个点（Ρ'）在相对于所述保持装置（610，810）位置固定的坐标系中的位置。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述保持装置（810）连同在其中容纳的对象（612）在所述测量站（632，832，932，1032）中可布置在第一地点中和不同于所述第一地点的第二地点中，在所述第一地点中所述对象（612）的第一光学有效面（614）指向所述摄像机（690），在所述第二地点中所述对象（612）的第一光学有效面（614）背离所述摄像机（690）。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的系统，其特征在于以下机构（654，656，658），所述机构（654，656，658）用于相对于针对所述测量站（632，832，932，1032）位置固定的坐标系（659）参考相对于所述保持装置（610）位置固定的坐标系（618）。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的系统，其特征在于具有摄像机（690）的测量站（932，1032），所述摄像机（690）用于检测布置在所述对象（612）上的标记（628）在相对于所述测量站（632，832，932，1032）位置固定的坐标系（659）中的位置。

17.根据权利要求9至16中任一项所述的系统，其特征在于计算单元（1202），所述计算单元包含计算机程序，所述计算机程序由所述第一光学有效面（614）的表面形状并且由关于所述第二光学有效面（616）的表面形状的数据组在考虑所述对象的折射率的情况下计算所述对象的与位置和/或方向有关的光学效果。

18.根据权利要求9至17中任一项所述的系统，其特征在于移位单元，所述移位单元用于将待测量的对象输送到测量站中并且用于运走在测量站中测量的对象。

19.根据权利要求9至18中任一项所述的系统（1200），其特征在于以下计算单元（1202），所述计算单元用于将针对对象（612）确定的结构或者针对对象（612）确定的光学效果与额定值进行比较。

20.根据权利要求9至19中任一项构造的系统（1200）的应用，其用于在眼镜镜片制造装置中的质量监视。