用于测量光学元件均匀性的测试设备和方法与流程

1.本发明涉及一种用于测量测试设备光路中光学元件均匀性的测试设备，该测试设备包括干涉仪，该干涉仪包括：发射单色光的光源，该单色光通过分束器耦入到光路中；物镜；参考面，该参考面与待测试的光学元件的表面或干涉测量表面相关联；以及用于由参考面和待测试的光学元件的相关表面或干涉测量表面反射的光的波前的干涉的分析单元。本发明涉及一种根据干涉仪的原理，特别是斐索干涉仪的原理测量光学元件均匀性的相应方法：斐索(fizeau)干涉仪和相应方法通常用于确定光学元件的表面质量。


背景技术：

2.光学元件通常由高纯度和质量非常高的玻璃(特别是石英玻璃)制成。然而，近年来，由塑料制成的光学元件的生产也得到了促进。为此经常使用注塑成型方法。
3.在光学元件的注塑成型过程中，加热的液态塑料被喷射注入到一个体积、即所谓的腔体中。接着是注入和冷却过程，在此过程中塑料会凝固。通过注入和冷却都会导致光学元件体积中的不均匀性，这引起折射率在空间上的变化。由于在光学系统中安装这种光学元件，入射光的波前被变形，从而降低图像质量，并且该光学元件例如在用于利用聚焦的激光辐射工作的系统时，产生的激光焦点会增大。
4.从文献中已知用于大玻璃块的均匀性测量的方法和装置。测量以干涉测量方式、部分浸渍(使用油)并且通过计算多次测量来实现的。此外，使用参考面和干涉测量表面。由于相机像素的可行数量，横向分辨率很高，并且能够测量波长的小部分的路径差异。然而，所有这些方法都需要平坦打磨的样品(“楔形物”)和/或将样品布置在浸渍物中，以及需要布置在玻璃块后方的平坦干涉测量表面。因此，测量总体上是非常繁复的。
5.另一方面，尤其在非平面元件的情况下，仅测量光学元件的表面，特别是透镜的表面：对于以干涉测量精度测量透镜体积中的透镜均匀性没有已知的解决方案
6.针对其中至少一个表面是曲面的透镜，从文献(su等人，refractive index variation in compression molding of precision glass optical components，applied optics，第47卷，第10期，2008年)已知shack
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传感器。在此，对波前的变化进行分析以得出关于折射率变化的结论。与干涉测量相比，这种测量方法具有明显较低的精度(即可测量的最小路径差明显较高)和较低的横向空间分辨率，这受传感器中透镜的数量的限制。浸渍物在这里也是必要的，其自己的不均匀性能够干扰测量，并且处理起来很复杂。此外，在透射的情况下测量时，体积内的不均匀性的影响不能与表面的不均匀性的影响分开。


技术实现要素：

7.因此，本发明的目的是提供一种用于高精度测量光学元件(不仅仅是单个面而是光学元件的整体)的测试设备和方法，其尤其也适用于高精度地测量屈光眼科激光手术的塑料透镜或其他注塑成型部件，在屈光眼科激光手术中，最高质量和在出现生产问题时的
早期干预非常重要，而且它也易于操作。
8.本发明在独立权利要求中被限定。从属权利要求涉及优选的改进方案。
9.本发明的目的通过一种用于测量在测试设备的光路的中的光学元件的均匀性的测试设备实现，该测试设备包括干扰仪。在此，测试设备的干涉仪包括发射单色光的光源。在此，通常是激光。由光源发射的光束在此经由分束器被耦入到光路中。
10.测试设备的干扰仪还包括一个可调节的物镜，该可调节的物镜通常也是可更换的，并且在其物镜单个元件以及其在光路中的位置方面是可变的。
11.干涉仪还包括参考面，参考面优选地是干涉仪的光路中的最后一个表面，并且与待测试的光学元件的表面相关联。目的是产生对由参考面反射的光和由待测试的光学元件的配属于参考面的表面反射的光的干涉，并从干涉中的扰动推断出待测试的光学元件中的缺陷。
12.将参考面布置在光路的末端处具有以下优点，通过位于待测试的光学元件与参考面之间的光路中的并且能够导致对干涉的进一步干扰的其他元件产生的影响被最小化。当然，参考面也能够布置在光路中的另外的位置处，例如在分束器后面在进入或离开光路的光的耦入或去耦合的位置处。
13.最后，测试设备的干涉仪还包括分析单元，用于分析由参考面和待测试的光学元件的配属的表面反射的光的波前的干涉。这种分析单元包括用于数据处理的设备，并且优选地还包括诸如屏幕的成像设备。例如，这样的分析单元能够借助于电荷耦合元件(ccd)相机来实现。然而，在与之通信时，能够有另一个用于数据分析的设备，该设备从参考面和待测试的光学元件的配属的表面反射的光的波前的干涉图像得出更详细的信息，例如表面缺陷的程度和位置。
14.布置在测试设备的光路中的光学元件优选为透镜元件，包括朝向测试设备的表面和背离测试设备的表面。
15.根据本发明，参考面现在与光学元件的背离测试设备的表面相关联。这对应于与例如通常在斐索干涉仪中完全不同的测试构造：由于需要利用斐索干涉仪确定光学元件表面的表面缺陷，因此待测表面通常朝向测试设备。理想情况下，在斐索干涉测量法以及在其他干涉测量布置中，参考面和待测表面直接相对置。
16.相反地，在根据本发明的测试设备中，确保光通过光学元件的朝向测试设备的表面进入待测试的光学元件，穿过光学元件的体积并且在光学元件的背离测试设备的表面(在其下侧)处被反射。然后光在其返回干涉仪的路径中再次穿过光学元件的体积。待测试光学元件的背离测试设备的表面因此也能够理解为干涉测量表面。由此，根据本发明，实现(光学有效的)均匀性的检测，其中，涉及总和均匀性或整体均匀性，并且光学元件和体积的两个表面的表面缺陷或均匀性的缺陷或干扰被包括在内。
17.当涉及具有平坦表面的待测试的光学元件时，这是相对微不足道的。如果通过相应的(通常是自动的)数据分析来分析干涉和/或采取进一步的措施，以便能够从参考面和待测试的光学元件的背离测试设备的表面反射的辐射的干涉中对光学元件的均匀性做出可靠的说明，那么当待测试的光学元件的背离测试设备的表面是非平面的时，则比较困难，但还是能得到精确的结果。为此，根据本发明的先决条件是将参考面与该背离测试设备的表面相关联，进而参考面的相应设计和定位为，使得反射辐射的干涉，即在两个面处反射的
光的波前的干涉在原则上可行。透镜元件的背离测试设备的弯曲表面的参考面因此在干涉仪中也是弯曲的。因此，通常根据待测试的光学元件的背离测试设备的理想的表面“计算”并且相应地成形地设计参考元件。
18.因此，利用根据本发明的测试设备能够以简单的方式在空气中测量光学元件的均匀性。因此，在干涉仪的分析单元中测量的干涉图包括两个表面和体积的缺陷，并以总结性的方式和方法提供光学元件均匀性的说明。
19.当用塑料生产这种光学元件，尤其在借助于喷射注塑成型方法生产光学元件时，这种关于光学元件的均匀性的陈述非常有帮助，因为在此在制造过程中如果出现工艺问题，光学元件体积内的均匀性会出现广泛的干扰，而且表面也会出现相应的缺陷。然而，该方法也能够应用于由玻璃制成的光学元件，特别是由石英玻璃制成的光学元件，以便能够以相同的方式给出光学元件的均匀性的说明，并因此给出光学元件的质量的说明。
20.然而，当使用这里描述的根据本发明的测试设备时，如已经指出的，通常会出现如此高的像差(在透镜元件的情况中：球面像差)，以至于难以评估干涉图，并且通常需要用于数据分析的设备，以便能够解释干涉图，并因此做出对被测试的光学元件的均匀性的说明。因此，在此产生另外的目的，即改进干涉图的解释能力，并在能够实现即使没有高分辨率自动数据分析的情况下做出说明。
21.在根据本发明的测试设备的特别优选的实施方式中，该测试设备还包括光学的补偿元件，该光学的补偿元件能够布置在干涉仪与待测试的光学元件之间的光路中。该光学的补偿元件被设置为补偿通过光学元件的预设几何形状引起的单色像差。当测量光学元件的均匀性时，该补偿元件实际上布置在光路中，但是，如果下一个待测试的光学元件的几何形状发生变化，则该补偿元件又能够更换为另一个补偿元件，并且其位置能够改变。
22.如果待测试的光学元件为透镜元件，则光学的补偿元件通常为补偿透镜。然而，光学的补偿元件也能够是计算机全息图(cgh)。在此，借助于光学的补偿元件进行的补偿实现为，即从理想的待测试的透镜元件返回的波前近似球面地延伸。因此，补偿元件以确定的方式补充待测试的光学元件：作为待测试的光学元件的平凹透镜与平凸透镜一起工作，双凸透镜与双凹透镜一起工作等。这具有优点，即这些透镜元件比计算机全息图便宜得多。
23.在使用补偿透镜测量待测透镜元件时，需要最小化或消除或改变的(单色)像差是球面像差。以这种方式，从理想的待测试的透镜元件返回干涉仪的波前近似为球面的。仅通过目视检查干涉图，就能够在一个步骤中发现波前偏离该球面形状的透镜元件超出公差。
24.一种用于测量测试设备的光路中的光学元件均匀性的替代的测试设备，该设备包括一个干涉仪，该干涉仪包括：发射单色光的光源，特别是激光，该光经由分束器耦入到光路中；可调透镜；参考面，优选作为干涉仪的光路中的最后一个表面；以及在待测试的光学元件后面的干涉测量表面。参考面与干涉测量表面相关联。测试设备还包括用于由参考面和相关联的干涉测量表面反射的光的波前的干涉的分析单元。
25.根据本发明，该替代的测试设备还包括光学的补偿元件，该光学的补偿元件能够布置在待测试的光学元件与干涉测量表面之间的光路中(并且在测量光学均匀性时实际上布置在光路中)，并被配置用于补偿，通过光学元件的预设几何形状引起的单色像差，使得待测试的光学元件和补偿元件被光源发射的光在其在干涉测量表面处反射之前和之后穿过。由此，确定了待测试的光学元件的总和均匀性或整体均匀性，其中，包括表面缺陷或光
学元件的两个表面和体积的均匀性的缺陷或干扰，以及能够用眼睛轻松可靠地“读出”允许关于这种均匀性的声明的干涉图案。
26.在该替代的测试设备中，在一个简单的实施方式中，干涉测量表面通过补偿元件的背离测试设备的表面来实现。在该实施方式中，补偿元件具有两个功能：补偿通过待测试的光学元件的几何形状产生的单色像差，以及维持面(以背离测试设备的表面的形式)，穿过待测试的光学元件和补偿元件的光在该面处被反射并沿同一路径返回，以便与由参考面反射的光进行干涉。
27.此外，有利的是，根据本发明的测试设备中的光学的补偿元件能够布置为在光路中靠近待测试光学元件，使得在光学的补偿元件与待测试的光学元件之间实现几何上最小可行的间距：然后补偿两个像差，其在待测试的光学元件的朝向测试设备的表面处和在补偿元件的朝向待测试的光学元件的表面处近似精确。这适用于补偿元件在干涉仪与待测试的光学元件之间以及在待测试的光学元件后面的布置。
28.对于具有平凹透镜形状的光学元件，根据本发明的测试设备的光学的补偿元件具有平凸透镜形状是有利的。在此，待测试的平凹透镜的凹表面为背离测试设备的表面。然后，作为补偿元件的平凸透镜的平坦表面布置在待测试的平凹透镜的平坦表面上，该平坦表面是朝向测试设备的表面。
29.在此，在优选的布置中，光在待测试的平凹透镜的凹表面处被反射。通常在测试设备中的这种布置处，也有利的是为调整元件和样品保持器提供安装空间，因为待测试的光学元件是光路中的最后一个元件。此外，与使用另一面作为干涉测量表面相比，使用待测试的平凹透镜的平凹表面在反射中将干涉图对该面的缺陷的敏感性提高了约3倍。
30.在根据本发明的测试设备的特别的设计方案中，待测试的光学元件是用于屈光眼科激光手术的接触元件。在此，屈光眼科手术中的接触元件、也称为隐形眼镜(kontaktglas)或患者接口是屈光眼科激光手术过程中的核心元件：利用这种接触元件，在这样的外科手术过程中固定患者眼睛与激光施加器的相对位置：在此，(通常凹)表面直接被安置并且例如通过负压固定在待处理的患者眼睛上。因此，接触元件是眼科激光手术设备的光路中的最后一个光学元件。
31.处理激光束被引导至非常靠近患者眼睛的角膜中的接触元件。均匀性的(光学上有效的)干扰在这一点上具有特别严重的影响，这就是为什么必须特别仔细地但同时以不复杂的方式和方法检查接触元件的制造过程中接触元件的均匀性。当使用注塑成型方法生产这种接触元件时，这尤其重要。
32.根据本发明的测试设备是特别有利的，其还包括理想光学参考元件，其能够代替待测试的光学元件布置在测试设备的光路中，并且被设计为在理想光学参考元件处实施参考测量。然后从待测试的光学元件的后续测量中减去该参考测量。
33.以此方式，能够得出与理想的均匀性的偏差，并且因此也能够提供用于接受或拒绝被测试的光学元件的决定模板。与参考元件相比，待测试的光学元件的测量的评估通常在分析单元中实现。
34.特别地，当在根据本发明的测试设备中待测试的光学元件能够以限定的偏差相对于测试设备非同心地定位时，能够实现简单的评估。如此产生的干涉图像(其在这种情况下优选具有规则的直条纹)特别容易被评估：在与“理想的光学元件”或参考元件存在偏差时，
则条纹的直线性中的干扰能够容易地被识别，该干扰是由待测试的光学元件的均匀性干扰产生的。
35.在根据本发明的测试设备的一个设计方案中，测试设备用于能够根据其原因进一步区分待测试的光学元件的均匀性的出现的干扰，并且立即识别特别严重的干扰，测试设备构造为，减去均匀性中的低频缺陷(即体积的不均匀性和/或表面缺陷)，以便识别高频缺陷或均匀性的干扰。
36.在此，低频缺陷是低阶的泽尼克(zernike)多项式。当要测试用于屈光眼科激光手术的接触元件时，这种分析特别有利。在眼睛的激光手术或激光治疗中，如上所述，处理焦点靠近接触元件或隐形眼镜。在此，尤其高频不均匀性或表面缺陷造成干扰。因此，然后尤其减去散焦、散光、昏迷和球面像差z9的泽尼克多项式。同时，以这种方式能够消除补偿元件和待测试的光学元件(在这种情况下为接触元件)的不准确定心的影响。在此，待测试的光学元件的测量的相关的评估通常再次在分析单元中实现。
37.同样，也能够减去从z1至z16的所有泽尼克多项式，以提取更高频率的不均匀性。
38.根据本发明的优选测试设备构造为，在光学元件的均匀性上分离出朝向测试设备的表面的、背离测试设备的表面的、光学元件的光学元件体积的干扰或缺陷的分量。
39.因此，如果待测试的光学元件的均匀性测试得出太大的偏差，使得例如在重复出现这种偏差时，这种光学元件的生产，特别是上述接触元件的生产必须被中断，如果能够以简单的方式和方法在光学元件的均匀性上分离出朝向测试设备的表面的、背离测试设备的表面的、光学元件的光学元件体积的干扰或缺陷的分量，则对于快速找到原因是非常有利的，从而能够快速地识别在待测试的光学元件的制造过程中导致干扰的一个步骤(或多个步骤)。
40.如前所述，尤其是在使用塑料和/或注塑成型方法生产待测试的光学元件时，必须对这些光学元件进行快速并且准确的测试。因此，当根据本发明的测试设备设置为测试包括至少一个塑料部件和/或至少一个注塑部件的光学元件时是特别有利的。
41.本发明的目的还通过一种根据干涉仪原理测量光学元件均匀性的方法来实现，在干涉测量中，产生参考面和待测试的光学元件的附属的表面的反射光的波前的干涉，其特征在于，待测试的光学元件的配属于参考面的表面布置在干涉仪的光路中，使得用于测量的光必须穿过待测试的光学元件，以便在配属于参考面的表面处反射。在此，当该待测试的光学元件使用具有如上所述的非平坦表面的相应参考面时，如果借助于自动数据分析来分析和/或对由此产生的干涉图像采取进一步措施时，以便干涉图像利用肉眼“可读”。因此，根据本发明的方法也适用于曲面，例如透镜元件的曲面。
42.代替测量待测试的光学元件的表面以确定该表面的表面缺陷，如迄今例如在斐索干涉测量常见的，利用根据本发明的方法以总和的方式和方法给出了关于光学元件的均匀性的说明，因为光穿过待测试的光学元件，以便然后在配属于参考面(的下侧)的表面处反射，两个表面和待测试的光学元件的整个体积的缺陷或干扰变为“激活”并且在具有参考面的待测试的光学元件的干扰图中可见。
43.因此，根据本发明的方法适用于借助于单个简单的测量，来提供关于待测试光学元件的均匀性的说明，尤其在由塑料制造这种光学元件之后，尤其是当借助于注塑成型方法制造光学元件的时候需要这样做，但在由玻璃、特别是由石英玻璃制成的光学元件的情
况下，是有帮助的。
44.在此涉及一种在空气中(即无需浸渍物)来测量的非接触式方法，使得能够在自动化过程中更换、对中和测量光学元件。以这种方式，例如，在这种元件的自动化生产中，例如透镜元件并且特别是屈光激光手术的接触元件的自动化生产中，能够在不破坏它们的情况下以高速和适度的耗费实现100％的测试。
45.由于非常高的像差和人眼在这种状态下无法解释它们，因此对用根据本发明的方法生成的干涉图的评估通常是困难的。在这种情况下，它们应该得到自动数据分析的支持，以便对被测的光学元件的均匀性做出可靠的说明。因此，即使在没有自动数据分析的情况下，简化解释干涉图的能力以实现可靠的陈述仍然是可取的。
46.在根据本发明的一个特别优选的方法中，补偿因此通过待测试的光学元件的预设几何形状形成的单色像差。这种补偿通常通过将补偿元件引入到测试设备和待测试的光学元件之间的光路中来实现，如果待测试的光学元件是透镜元件，则特别有利地是补偿透镜。然而，也能够通过相应的计算机全息图(cgh)来实现补偿。这种补偿的目的是，从理想的(无干扰或无缺陷的)待测试的透镜元件返回的波前沿着发射的波前至反射延伸的同一路径返回。
47.补偿元件因此补充了待测试的光学元件：作为待测试的光学元件的平凹透镜与平凸透镜一同工作、双凸透镜与双凹透镜一同工作，等等。通过这种方式，例如从理想的待测试的透镜元件返回的波前是近似球面的。仅通过目视检查干涉图，就能够在一个步骤中发现波前偏离该球面形状的透镜元件超出公差
48.在根据干涉仪原理测量光学元件均匀性的另一种方法中，其中产生参考面和干涉测量表面的反射光波前的干涉，待测试的光学元件布置在干涉仪的光路中，使得用于测量的光在其在干涉测量表面反射之前和之后穿过待测试的光学元件，以及为此补偿通过光学元件的预设几何形状出现的单色像差。这能够以计算上的方式和方法通过计算机全息图(cgh)或在物理上通过使用补偿元件来实现，当在光路中使用干涉测量表面时，该补偿元件在待测试的光学元件的后面在光学元件和干涉测量表面之间布置在光路中。
49.在根据本发明的方法中，用于补偿单色像差的补偿元件在光路中以距待测试的光学元件的最小可行间距布置是有利的，从而几乎完美地补偿在待测试的光学元件的表面处的两个像差，光通过该表面进入到待测试的光学元件中并在返回的路径上再次出射，并且能够在补偿元件朝向待测试的光学元件的表面上实现。
50.此外，如果首先测量理想光学参考元件，其数据被记录(即，注册、存储和/或以图形方式显示)为参考测量，则它简化了根据本发明的方法，然后对待测试的光学元件进行测量，其数据被记录待测试的光学元件的测量，最后从待测试的光学元件的测量的数据中减去参考测量的数据。
51.这允许确定和表示与理想均匀性的偏差，并以简单的方式做出关于接受或拒绝测试的光学元件的决定。
52.此外，根据本发明的方法是有利的，其中待测试的光学元件以限定的偏差相对于实现干涉仪原理的测试设备非同心地定位。
53.这能够是待测试的光学元件的光轴相对于测试设备的光轴的定义的平行位移或同心度的另一偏差。目的是使待测试的光学元件和参考元件的波前干涉的干涉图像易于评
估，也就是例如生成规则直条纹的干涉图像，其在理想的光学元件/参考元件的偏差时具有在条纹的直线性中的干扰。
54.如果在根据本发明的方法中减去均匀性中的低频缺陷以使得均匀性中的高频缺陷可识别，则它还使得对光学元件的测量的均匀性的评估更简单和更精确。
55.如前所述，低频缺陷是低阶泽尼克多项式。如果减去这些缺陷，就会发现特别令人不安的高频不均匀性或表面缺陷。同时，能够消除补偿元件和待测试的光学元件(在这种情况下为接触元件)的不准确定心的影响。
56.如果在光学元件的均匀性中出现较大的缺陷或干扰，则由此补充根据本发明的方法是特别有利的，即两个表面和光学元件的体积在光学元件的均匀性上的分量能够根据干涉测量的原始原理，特别是菲索干涉仪的原始原理的两次另外的(即附加的)测量来彼此分离：
57.‑
在第一附加测量中，将第一新参考面与第一表面相关联，该第一表面代表待测试的光学元件的原始光入射表面，以便展现该第一表面的表面缺陷。在这种情况下，用于测量的光照射到光学元件的该第一表面并在那里被反射。在该第一表面上反射的、适于与在参考面上反射的光发生干涉的光不再穿过待测试的光学元件的体积。
58.‑
在另一附加测量中，将待测试的光学元件旋转180
°
，并将参考面再次与待测试的光学元件的第二表面相关联(原则上对应于待测试的光学元件的总和均匀性的测量的参考面，其利用同时表征光学元件的体积和表面的方法实现)，以展现第二表面的表面缺陷。在这里，用于测量的光也照射到光学元件的第二表面并在那里被反射。其同样也不再穿过待测试的光学元件的体积，以干涉在参考面上反射的光。
59.‑
然后将这两个附加测量与原始测量进行抵消，以展示待测试的光学元件体积的均匀性。
60.因此，当替代均匀性的快速测量，测量的准确性更重要时，并且在待测试的光学元件的体积中的缺陷或干扰和待测试的光学元件的表面缺陷的影响被分开地需要时，那么这些能够通过此处描述的附加的方法步骤轻松确定。
附图说明
61.现在将基于实施例更详细地解释本发明。图中示出：
62.图1a示出了根据本发明的测试设备的第一实施例；
63.图2a示出了借助于第一测试设备产生的干涉图；
64.图1b示出了根据本发明的测试设备的第二实施例；
65.图2b示出了通过第二测试设备产生的干涉图；
66.图1c示出了根据本发明的测试设备的第三实施例；
67.图1d示出了根据本发明的测试设备的第四实施例；
68.图3示出了待测试的光学元件。
69.图4a至4c示出了分别是待测试的光学元件及其补偿元件的不同形式图；
70.图5a和5b示出了根据本发明的测试设备用于分离有助于待测试的光学元件的均匀性的分量的应用；
71.图6a至6c示出了不同类型的光学元件及其补偿元件。
具体实施方式
72.图1a中示出了根据本发明的用于测量光学元件10的均匀性的测试设备1的第一实施例。测试设备1包括干涉仪2，该干涉仪包括：以激光束的形式发射单色光的光源3，该单色光通过分束器4耦入到干涉仪2的光路5中；可调节和可更换的物镜6；以及参考面7，其在此在干涉仪2的光路5中布置为最后一个表面并且与待测试的光学元件10的表面相关联；以及用于由参考面7和待测试的光学元件10的相关表面反射的光的波前的干涉的、ccd像机的形式的分析单元8。光源3和分析单元9的位置在此能够交换。因此，当从参考面7和待测试的光学元件10的表面返回的干涉波前通过分束器7被引导至分析单元8，或者经由分束器7被偏转到分析单元8上，之后该光源3将激光通过分束器4发射到待测试的光学元件10上，则这是等效的。干涉仪能够包括其他元件，特别是用于移动光学器件的移相器和用于将干涉波前成像到ccd相机上的光学器件。
73.在当前情况下，待测试的光学元件10是用于屈光手术的接触元件，即由塑料制成的特殊平凹透镜元件，其必须在其光学均匀性方面以最高精度制造并且通过注塑成型方法产生。在该布置中，光学元件10包括一个在测试设备1的光路5中朝向测试设备1、并且在此尤其朝向干涉仪2的表面12以及背离测试设备1的表面11。根据本发明，参考面7与光学元件10背离测试设备的表面11相关联。在具体情况下，这意味着参考面7也与待测透镜元件10的背离测试设备1的凹表面11相配合地以凹面的方式弯曲。因此，由干涉仪6的光源3发射的激光束穿过待测试的透镜元件10的朝向测试设备1的表面12，还穿过透镜元件10的体积13，在透镜元件10的背离测试设备1的侧面11的下侧处反射，又穿过体积13和待测试的透镜元件10的朝向测试设备1的表面12，以便与激光束的在参考面7处反射的部分相互干涉。返回的干涉波前通过分束器4被引导至分析单元9、即偏转到ccd像机上，并在此导致干涉图14。
74.在图2a中示出了在测量平凹透镜元件10时借助于根据本发明的第一测试设备1产生的相应的干涉图14。高的球面像差的出现能够被识别，使得干涉图14中的干涉图像不能用肉眼评估或者只能由非常有经验的观察者评估。在这种情况下，通常只能使用自动数据分析进行可靠的评估。在球面像差非常大的情况下，在干涉图的一个部分中的干涉环实现非常高的空间频率，以至于不能够再使用传统的ccd像机探测(分辨)：如果为此不能实现干涉图像相应的高分辨率，即例如ccd像机的像素数太少，那么自动化数据分析就不再能够实现。然后必须非常大的耗费来实现相应的分辨率，即相应的像素数。。
75.图1b示出了根据本发明的测试设备1的第二实施例。除了一个细节之外，该第二实施例对应于根据本发明的测试设备1的上述第一实施例的结构：其附加地包括光学的补偿元件9，其能够布置在参考面7与待测试的光学元件10之间的光路5中(并且布置在此处)：光学的补偿元件9，如物镜6以及参考面7能够更换，使得能够在光路中布置与待测试的光学元件10匹配的补偿元件9。
76.该光学的补偿元件9补偿通过光学元件10朝向测试设备的表面12的预设的几何形状的一个或多个单色像差。在要测量平凹透镜元件10的本实施例的当前情况下，光学的补偿元件9为平凸透镜。
77.现在，在图2b中示出借助于第二测试设备1产生的干涉图14。测试设备1与待测试的光学元件10(在这种情况下为平凹透镜元件)之间的同心度的额外轻微偏差产生对于理想光学元件10(即没有缺陷或故障的光学元件)的规则直条纹的干涉图案。在与理想光学元
件或参考元件发生偏差的、即如果出现缺陷或干扰(例如，同样具有光学效应的张力)情况下，则能够在干涉图像中看到干涉条纹的直线性的偏差15。
78.为了更好地评估均匀性的测量，在此处描述的实施例中，能够首先在理想的光学元件(在这种情况下是理想的透镜元件10r)处执行参考测量，利用相同的平凸透镜作为补偿元件9，其然后用于测量待测试的透镜元件10。此后，理想的透镜元件10r被替换为待测试的透镜元件10，进行类似测量，并将两个测量彼此相减。
79.图1c示出了根据本发明的测试设备1的第三实施例，作为第二实施例的替代。在本实施例中，补偿元件9直接布置在光路5中的待测试的光学元件10的后面，使得待测试的光学元件10的背离测试设备的表面11和补偿元件9的朝向测试设备的表面在整个面上接触。此外，补偿元件9背离测试设备的表面16形成干涉测量表面，参考面7与该干涉测量表面相关联。由于补偿元件9背离测试设备的表面16通常能够自由选择，因此将有利地实施为，使得能够使用平坦的参考面7。如果待测试的光学元件10包括平坦的表面12，则补偿元件的表面16也特别有利地实施为平坦的。
80.待测试的光学元件在测试设备1的后面布置在光路5中，使得用于测量光学元件的光穿过待测试的光学元件，如其也用于补偿元件9的情况一样，以便在补偿元件9的背离测试设备1的表面16、即干涉测量表面处被反射。在此，待测试的光学元件10以及还有补偿元件9被光这样地穿过，使得除了在干涉测量面16与参考面7处反射的光的波前之外，没有可通过分析单元8探测到的干扰。这些干涉提供了关于待测试的光学元件10的均匀性的信息，因为光在其到达干涉测量表面(那里和返回)的途中已经穿过该元件。如图2b所示，光学元件10的体积13或表面11、12中的干扰和缺陷在干涉图14中的相应的不规则性15中能够看出来，并且由于使用补偿元件9而清晰可见。
81.图1d示出了根据本发明的测试设备1的第四实施例，其在布置和功能方面原则上对应第三实施例，唯一的区别在于，这里参考面7布置在分束器4之后。然而，在背离测试设备1的表面16(即干涉测量表面)处反射的光与在参考面7处反射的光之间的完全类似的干涉在分析单元中是可见的。
82.图3示出了待测试的光学元件10，这里是具有两个表面11、12和体积13的平凹透镜元件。如果测试设备1发射的光现在通过第一表面12进入平凹透镜元件10，穿过它并在第二表面11处反射，则结果是产生波缺陷w，其是垂直于待测试的光学元件的光轴的表面坐标x、y的函数，即w(x，y)或(如果在圆坐标r，的描述中)w(r，)实现：
83.w＝a(n
‑
1) bn tδn
84.此外：
85.a、b：第一表面12或第二表面11各自与理想表面的偏差。a和b也是表面坐标x，y(或圆坐标r，)的函数；
86.t：根据位置垂直或非垂直穿过透镜元件10的相应路径(光路)；
87.n：折射率；
88.δn：折射率的波动(同样针对相应的坐标)，其是由于体积中的相应干扰而导致的与体积中的均匀性的偏差的表达。
89.该结果描述了待测试的光学元件10(在这种情况下应该是用作为眼科激光手术的接触元件的透镜元件)的均匀性与理想参考元件的偏差。概括地测量待测试的光学元件10
的两个表面11、12和体积13δn的偏差a、b的影响。然而，右表面11的偏差b的影响(其在眼科激光手术中使用时与患者的眼睛相邻并且在使用中是最关键的)在利用根据本发明的方法进行测量时是最大的。这尤其适用于根据图1a或1b的根据本发明的布置，其中，该表面11在反射中被使用。
90.在图4a至4c中示出了待测试的光学元件10(这里是平凹透镜元件)的不同星座及其补偿元件9。图中示出，将补偿元件9(这里是平凸补偿透镜)尽可能靠近待测试的光学元件10布置是特别有利的，如图4c所示，由于在两个平面处产生的球面像差能够大致精确地补偿，并且在其他表面处不会出现缺陷。由此，剩余缺陷能够减少到大约1/20波长，并且因此对评估的影响能够忽略不计。相反地，在其中没有补偿元件9进行工作的图4a中，作为平面凹透镜元件的待测试的光学元件10的平面的缺陷仍然存在。如果补偿元件9具有与待测试的光学元件10更大的间距，如图4b所示，那么同样留下显著的缺陷。
91.补偿元件9和待测试的光学元件10的几何形状和布置必须设计为，使得在光学元件10的背离测试设备1的表面11中实现尽可能垂直的入射，在该表面处应该反射入射的辐射，因此辐射以相同的路径返回。
92.理想地，在球面构造的透镜元件10的情况下，入射辐射将在其处反射的表面的曲率和相关联的补偿元件9的曲率具有共同的中心点。
93.图5a和5b示出了根据本发明的测试设备1用于分离光学元件10的两个表面和体积的有助于待测试的光学元件10的均匀性的分量的应用。为此，实现根据斐索干涉仪的原始原理的两个另外的(附加的)测量：
94.在图5a示出的第一附加测量中，第一新参考面7'与第一表面12相关联，第一表面代表待测试的光学元件10的原始光入射表面，以便表示该第一表面12的表面缺陷。在这种情况下，用于测量的光然后入射到光学元件的该第一表面上并在那里被反射，以便与在参考面处反射的光发生干涉。因此，它不再穿过待测试的光学元件10的体积13。
95.‑
在图5b示出的另一附加测量中，将待测试的光学元件10旋转180
°
，并将其再次与参考面7”相关联，该参考面是待测试的光学元件11的第二表面11的参考面(并且原则上与基本方法中用于测量体积13和两个表面11、12的概括的均匀性的参考面7相对应)，以便展现第二表面11的表面缺陷。在此，用于测量的光然后也入射到光学元件的第二表面11上并在那里被反射，以便与在参考面处反射的光发生干涉。它同样不再穿过待测试的光学元件10的体积13。
96.‑
然后从原始测量(如在基本方法中获得的)中减去这两个附加测量，以便展现待测试的光学元件10的体积13的均匀性。
97.为了更高的精度，测量的减法能够包括额外的缩放，缩放考虑了图3中所示的光路和/或包括折射率。
98.当代替(概括的)均匀性的快速测量，测量的准确性很重要时，并且在待测试的光学元件的体积中的缺陷或干扰以及待测试的光学元件的表面缺陷的影响需要分开时，这能够通过这里描述的附加方法步骤以简单的方式来得出。
99.用于光学元件10的两个表面11、12的表面缺陷的附加测量的图5a和5b的布置在此对应于干涉测量的经典布置。如此处所示，当测量平凹透镜元件10时，为了测量平坦的表面12，一个平坦面被用作为参考面7，并且对于球面的(凹的)表面11使用球面的参考面7”。在
上面给出的用于w的等式中，因此能够使用a和b，并且根据等式转化能够得出体积的均匀性。在替代的干涉仪中，参考面也能够如图1d中所示的那样布置在分束器之后。
100.最后，图6a至6c示出了不同类型的待测试光学元件10及其在测试设备1的光路5中的补偿元件9。
101.为了测量各种其他常规透镜元件10的均匀性，它们布置有类似的补偿透镜9：这在图6a至6c中针对双凸透镜、平凸透镜和弯月形透镜示出。如上所述，所有待测试的透镜元件10和补偿透镜9以这样一种方式布置，使得它们尽可能彼此靠近，或者理想地彼此接触。此外，补偿透镜9的第二表面布置为，使得其与待测透镜元件10的第二表面近似同心的方式布置，使得光不会在其上折射和偏转。能够使用来自图6a和6c的两个透镜代替根据图1b的布置中的透镜9、10。图6b的两个透镜能够在根据图1c、1d的布置中被使用。在此，优点是，来自干涉仪的光在光学元件(10)的背离测试设备的表面处被反射，从而该表面在干涉图中具有主要分量。如果干涉测量面需要交替地位于补偿元件中，则图6a、6b、6c中的透镜9和10的功能也能够互换。
102.在不脱离本发明的范围的情况下，上述和在各种实施例中解释的本发明的特征不仅能够以示例性给出的组合使用，而且能够以其他组合或单独使用。
103.设备的关于方法特征的描述关于其特征类似地适用于的相应方法，而方法特征相应地表示所描述的设备的功能特征。