DE10030809A1

DE10030809A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Messung

Info

Publication number: DE10030809A1
Application number: DE10030809A
Authority: DE
Inventors: Kozo Ariga; Koichi Komatsu
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2000-12-28
Also published as: US6490541B1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur optischen Messung bereitgestellt, die mehrere Bereiche auf einem Werkstück mit hoher Geschwindigkeit messen kann. Ein Bildaufnahmesystem, das ein optisches System und eine CCD-Kamera umfasst, nimmt ein Bild eines Werkstücks auf, um Bilddaten zu erhalten. Das Bildaufnahmesystem wird in der Z-Achsen-Richtung durch einen Antriebsmotor bewegt. Eine Verschiebung des Bildaufnahmesystems in der Z-Achsen-Richtung wird durch einen Maßstabszähler gemessen. Ein Computer liest die Daten aus der CCD-Daten-Kamera und einen Z-Wert aus dem Maßstabszähler in jeweilige Speicher mit einem konstanten Zeitintervall ein. Eine Kontrastrecheneinheit berechnet einen Kontrastwert an jedem von mehreren unterschiedlichen Gebieten von Bilddaten, die an jeder Z-Achsen-Position durch das Bildaufnahmesystem erhalten werden. Sie bestimmt ein Maß für jedes Gebiet auf der Grundlage der Position des Bildaufnahmesystems in der Z-Achsen-Richtung, wenn der Kontrastwert in jedem Gebiet maximal wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Messung, die eine Fokusposition für ein zu messendes Objekt aus Kontrastwerten von Bildinformationen, die mittels einem Bildaufnahmesystem erhalten werden, erfasst und eine Verschiebung des Objekts entlang der optischen Achse auf der Grundlage der Fo kusposition misst.

Beschreibung des Stands der Technik

Ein im Stand der Technik bekanntes kontaktloses optisches Messgerät fokussiert ein optisches Bild eines Werkstückes oder eines zu messenden Objektes auf eine lichtemp findliche Oberfläche eines Bildaufnahmegeräts, um eine Verschiebung des Objekts ent lang der optischen Achse zu messen. Dieses optische Messsystem berechnet einen Bildkontrastwert auf der Grundlage einer Veränderung der Helligkeit von Bilddaten, die von einem Bildaufnahmegerät, etwa einem CCD (ladungsgekoppeltes Element), das ein Bild des Werkstückes aufzeichnet. Eine Position des Bildaufnahmesystems relativ zu dem Werkstück wird so bestimmt, um den Bildkontrastwert zu maximieren. Basierend auf der Position kann eine Verschiebung des Bildaufnahmesystems entlang der opti schen Achse berechnet werden. In einem derartigen bekannten optischen Messsystem kann eine besonders gewünschte Messposition dadurch spezifiziert werden, dass ein Fenster festgelegt wird.

In dem oben erwähnten herkömmlichen optischen Messsystem ist es jedoch notwendig, wenn mehrere Positionen des Werkstücks der Messung unterzogen werden, die gleiche Anzahl an Fenster festzulegen und die Messung zu wiederholen. Dies hat nachteiliger weise ein Anwachsen der Zeitdauer für die Messung zur Folge.

Überblick über die Erfindung

Im Hinblick auf das zuvor Gesagte liegt der vorliegenden Erfindung folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Messung bereitzustellen, um mehrere Bereiche eines Werkstückes mit hoher Geschwindigkeit zu messen.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur optischen Messung bereit, das ein Bildaufnahmesystem zum Aufnehmen eines Bildes eines zu messenden Objekts zum Erhalten von Bildinformationen umfasst. Das Bildaufnahmesystem umfasst ein optisches System und eine Bildaufnahmeeinrichtung. Eine Antriebseinheit verschiebt eine auf der Objektseite angeordnete Fokusposition des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse relativ zu dem Objekt. Eine Messeinrichtung misst eine relative Verschiebung der Fokusposition des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse. Eine arithmeti sche Einheit berechnet einen Bildkontrastwert an jeder von mehreren verschiedenen Gebieten von Bildinformationen, die an jeder relativen Fokusposition von dem Bildauf nahmesystem erhalten werden, während die Antriebseinrichtung die Fokusposition des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse relativ verschiebt. Sie bestimmt ein Maß für jedes Gebiet auf der Grundlage der relativen Verschiebung entlang der opti schen Achse, die von der Messeinrichtung erhalten wird, wenn der Bildkontrastwert in jedem Gebiet maximal wird.

Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur optischen Messung bereit. Im Schritt des Verschiebens wird ein Bildaufnahmesystem für ein zu messendes Objekt relativ zur anfänglichen Position verschoben, und anschließend wird eine relative Fo kusposition des Bildaufnahmesystems relativ entlang der optischen Achse verschoben und gleichzeitig wird ein Bild des Objekts durch das Bildaufnahmesystem aufgenom men. Im Schritt des Einlesens wird während der gesamten Zeitdauer des Verschiebens der relativen Fokusposition des Bildaufnahmesystems die relative Fokusposition (Z- Wert) mit einem konstanten Zeitintervall eingelesen. Ebenfalls wird jeder Kontrastwert in jeden von mehreren verschiedenen Gebieten von Bildinformationen, die durch das Bild aufnahmesystem erhalten werden, eingelesen. Im Schritt des Anhaltens wird das Bild aufnahmesystem angehalten, wenn die relative Fokusposition des Bildaufnahmesys tems die endgültige Position erreicht. Im Schritt des Abschätzens wird für jedes Gebiet eine Kontrastkurve abgeschätzt, die eine Beziehung zwischen dem Kontrastwert und der relativen Fokusposition des Bildaufnahmesystems bezeichnet. Im Schritt des Be rechnens wird die relative Fokusposition (Z-Wert) jedes Gebiets aus der Kontrastkurve jedes Gebiets berechnet.

Erfindungsgemäß wird ein Kontrastwert für jedes von mehreren unterschiedlichen Ge bieten der an jeder relativen Fokusposition erhaltenen Bildinformation durch Verschie ben der relativen Fokusposition des Bildaufnahmesystems berechnet. Es wird ein Maß für jedes Gebiet auf der Grundlage der relativen Verschiebung entlang der optischen Achse bestimmt, wenn der Kontrastwert in jedem Gebiet maximal wird. Daher kann die relative Verschiebung für jedes Gebiet mit nur einer relativen Abtastung des Bildauf nahmesystems entlang der optischen Achse berechnet werden. Dies führt zu einer Messung mit äußerst hoher Geschwindigkeit.

Jedes für das Berechnen des Kontrastwerts verwendete Gebiet kann teilweise mit ei nem anderen überlappen. Diese Überlappung ermöglicht eine Berechnung von relativen Verschiebungen von weit mehr Punkten auf der Grundlage einer genügend großen Da tenmenge. Die arithmetische Einheit bzw. Recheneinheit kann für jedes Gebiet aus den Kontrastwerten, die an jeder relativen Fokusposition durch das Bildaufnahmesystem erhalten werden, eine Kurve von Kontrastwerten relativ zur relativen Verschiebung des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse abschätzen. Sie bestimmt die relati ve Verschiebung an jedem Gebiet entlang der optischen Achse auf der Grundlage der Kurve der Kontrastwerte. In diesem Falle kann eine hohe Auflösung durch die abge schätzte Kurve erhalten werden, wobei eine Rechenzeit durch eine grobe Schrittweite reduziert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung kann durch die folgende detaillierte Beschreibung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden. Es zeigen:

Fig. 1 als Blockdiagramm einen Aufbau einer Vorrichtung zur optischen Messung ge mäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 das Grundkonzept der obigen Ausführungsform;

Fig. 3 Kontrastdaten, die aus der obigen Ausführungsform erhalten werden;

Fig. 4 aus der obigen Ausführungsform erhaltene Kontrastkurven;

Fig. 5 als Flussdiagramm den Funktionsablauf der Vorrichtung der obigen Ausfüh rungsform; und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Folgenden werden mit Bezug zu den Zeichnungen Ausführungsformen der vorlie genden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt als Blockdiagramm einen Aufbau einer Vorrichtung zur optischen Messung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf einem Tisch 1 ist ein Werkstück 2, das ein zu messendes Objekt darstellt, befestigt. Ein Bildaufnahmesystem 3 ist so angeordnet, um ein Bild des Werkstücks 2 aufzunehmen. Das Bildaufnahme system 3 umfasst eine CCD-Kamera 4 zum Aufnehmen des Bildes des Werkstücks 2 und ein optisches System mit Linsen 5 und 6 zum Fokussieren des optischen Bildes des Werkstücks 2 auf eine Bildaufnahmeoberfläche der CCD-Kamera 4. Das Bildaufnahme system 3 wird von einem Antriebsmotor 7 in Richtung des Werkstücks 2 in der Richtung der optischen Achse bewegt, d. h. in der Z-Achsen-Richtung (auf/ab) in der Figur. Dieser Mechanismus kann die Fokusposition des Bildaufnahmesystems 3 relativ zu dem Werk stück 2 verschieben. Ein Maßstabszähler 8 misst eine Verschiebung des Bildaufnahme systems 3 in der Z-Richtung (Z-Wert).

Ein Computer 10 führt dem Motor 7 ein Antriebssignal zu und erzeugt ein Abtastsignal SP mit einem konstanten zeitlichen Intervall. Von der CCD-Kamera 4 aufgenommene Bilddaten des Werkstücks 2 werden in einem Bildspeicher 11 in Übereinstimmung mit dem Abtastsignal SP gespeichert. Die im Bildspeicher 11 gespeicherten Bilddaten wer den dann einer Kontrastrecheneinheit 12 zugeführt, in der für jedes Gebiet ein Kon trastwert berechnet wird. Der vom Maßstabszähler 8 ausgegebene Verschiebungswert wird andererseits in einem Z-Wert-Speicher 9 in Übereinstimmung mit dem Abtastsignal SP gespeichert. Auf der Grundlage der in der Kontrastrecheneinheit 12 berechneten Kontrastwerte und der im Z-Wert-Speicher 9 gespeicherten Z-Werte berechnet der Computer 10 ein Maß für jedes Gebiet auf der Grundlage des Z-Wertes, der den maxi malen Kontrastwert repräsentiert. Der Computer gibt das Maß nach außen aus. Ge wünschte Kontrastwerte können möglicherweise nicht erhalten werden, wenn die Ober fläche des Werkstücks beispielsweise als spiegelnde Oberfläche vorhanden ist. Um die se Situation zu vermeiden, wird ein Musterprojektor 13 gegenüber dem Werkstück 2 angeordnet. Der Musterprojektor 13 projiziert ein Streifen- oder Gittermuster auf die O berfläche des Werkstücks 2.

Im Anschluss wird die Funktionsweise der so aufgebauten Vorrichtung zur optischen Messung entsprechend dieser Ausführungsform beschrieben.

Fig. 2 stellt das funktionale Grundkonzept dieser Vorrichtung dar. Wie in der Figur ge zeigt ist, werden M × N Untergebiete A_IJ, wobei jedes aus m × n Pixel (m und n sind je weils beliebige Ganzzahlen) besteht, für Bilddaten festgelegt. Die Bilddaten werden aus der CCD-Kamera 4 erhalten, wenn die Verschiebung des Bildaufnahmesystems 3 ent lang der optischen Achse gleich Z ist, das aus dem Maßstabszähler 8 erhalten wird. Unter der Annahme, dass jedes Untergebiet A_IJ einen Kontrastwert C_IJ(Z) besitzt, kann dieser wie folgt erhalten werden:

wobei P_i,j(Z) eine Helligkeit eines Pixels an einer Position (i, j) innerhalb des Unterge biets A_IJ bezeichnet, wenn die Z-Achsen-Verschiebung gleich Z ist.

Aus der Gleichung (1) kann der Kontrastwert C_IJ in jedem Untergebiet A_IJ berechnet werden. Durch Berechnung dieses Kontrastwerts an jeder Z-Position können Kontrast werte C_IJ(Z) in jedem Untergebiet A_IJ und an jedem Z-Wert erhalten werden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die graphische Darstellung der Kontrastwerte C_IJ an jeder Z-Position im gleichen Untergebiet A_IJ ergibt diskrete Daten, wie dies in Fig. 4A1 dargestellt ist. Aus den diskreten Daten kann unter Verwendung wohlbekannter Kurvenabschätzungsver fahren, wie etwa das Verfahren der kleinsten Quadrate, eine Kontrastkurve erhalten werden, wie in Fig. 4A2 gezeigt ist. Die Verschiebung Z₁ in der Z-Richtung, an der die Kontrastkurve das Maximum zeigt, ist ein Maß für die Verschiebung in der Z-Richtung im Untergebiet A_IJ. Für ein weiteres Untergebiet A_I'J' werden diskrete Daten, wie in Fig. 4B1 gezeigt, und eine Kontrastkurve, wie in Fig. 4B2 gezeigt, in ähnlicher Weise erhal ten.

Fig. 5 ist ein Flussdiagramm, das Prozessschritte für den Computer 10 zum Ausführen des obigen Prozesses zeigt.

Zunächst bestimmt der Computer 10, ob eine Musterprojektion aufgrund der Art des Werkstücks 2 notwendig ist (S1). Wenn dies notwendig ist (JA), projiziert der Muster projektor 13 ein Muster (S2). Anschließend verschiebt der Computer 10 das Bildauf nahmesystem 3 zurück zu der anfänglichen Position und beginnt dann damit, das Bild aufnahmesystem zu bewegen (S3). Der Computer 10 gibt das Abtastsignal SP in einem konstanten Zeitintervall aus, um die Position des Bildaufnahmesystems (Z-Wert) und den Kontrastwert in jedem Gebiet einzulesen (S4, S5). Diese Schritte werden wiederholt bis das Bewegen bzw. Antreiben des Bildaufnahmesystems beendet ist (S6). Wenn das Bildaufnahmesystem 3 die Endposition der Bewegung erreicht, hält der Computer 10 das Bildaufnahmesystem 3 an (S7). Anschließend berechnet der Computer 10 ein Kur venmodell (ein Gleichungsmodell) der Kontrastkurve für jedes Untergebiet durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate (S8) und berechnet eine Fokusposition (Z-Wert) für jedes Untergebiet aus der resultierenden Kontrastkurve (S9). Beispielsweise können Kurven n-ter Ordnung, hyperbolische Kurven oder dergleichen als diese Kurvenmodelle verwendet werden.

Durch die obigen Prozessschritte können Verschiebungen in der Z-Richtung mehrerer Gebiete mit nur einer Abtastung des Bildaufnahmesystems 3 entlang der optischen Achse berechnet werden. Dadurch kann ein Hochgeschwindigkeitsvorgang erreicht werden.

Je kleiner die Größe jedes Untergebiets ist, umso höher ist die Dichte der Messpunkte, die zu berechnen ist. Folglich werden präziser gemessene Ergebnisse erhalten und so mit kann eine 3-D-gekrümmte Oberfläche in einfacher Weise abgeschätzt werden. Im Gegensatz dazu reduziert sich jedoch die Datenmenge zur Anwendung bei der Berech nung des Kontrastwertes und dies kann zu Rauschen führen, das leicht den Kontrast wert beeinflussen kann. Folglich werden, wie in Fig. 6 gezeigt ist, Gebiete A_IJ und A_I'J' so bestimmt, dass diese teilweise überlappen. Dies erfordert keine starke Reduzierung des Gebiets für die Kontrastberechnung und kann die Dichte der Messpunkte erhöhen.

In den obigen Ausführungsformen ist jede Relativposition zwischen den Linsen 5, 6 im optischen System und der CCD-Kamera 4 festgelegt, und somit ist die Fokusposition auf der Seite des Werkstücks 2 im Bildaufnahmesystem 3 festgelegt. Daher wird die Ver schiebung des Bildaufnahmesystems 3 durch den Maßstabszähler 8 gemessen, wenn das gesamte Bildaufnahmesystem 3 in der Z-Richtung relativ zum Werkstück 2 ver schoben wird.

Im Gegensatz dazu kann die Verschiebung des Tisches 1 ebenfalls durch den Maß stabszähler 8 gemessen werden, wenn der Tisch 1 mit dem darauf befestigten Werk stück 2 in der Z-Richtung unter Sicherung oder Haltens des Bildaufnahmesystems 3 verschoben wird. Diese Modifikation kann auf der Grundlage des Unterschieds in der Gesamtgröße und Aufbaus der Vorrichtung gewählt werden und führt dazu, eine Vor richtung zu verwirklichen, die die Einfachheit der Anwendung nicht beeinflusst.

In einer weiteren Ausführungsform ist andererseits die Linse im optischen System be weglich gestaltet, um die Fokusposition zu variieren. In dieser Ausführungsform ist der Antriebsmotor 7 in Fig. 1 nicht darauf ausgerichtet, das Bildaufnahmesystem 3 zu be wegen, sondern vielmehr lediglich die Linse 5 (fokussierende Linse) individuell zu be wegen. Der Maßstabszähler ist so gestaltet, um die Verschiebung der Linse 5 relativ zu dem Bildaufnahmesystem 3 anstelle der Verschiebung des Bildaufnahmesystems zu messen. In diesem Falle kann, da das optische System selbst die Fokusposition variie ren kann, eine relative Position des Bildaufnahmesystems 3 zu dem Werkstück 2 kon stant sein. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von dem in Fig. 5 gezeigten Messverfahren lediglich in: Beginnen, die Linse anstelle des Bildaufnahmesystems in S3 zu bewegen; Einlesen der Position der Linse anstelle des Bildaufnahmesystems in S4; Bestimmen des Endes des Bewegens der Linse anstelle des Bildaufnahmesystems in S6; und Anhalten der Linse anstelle des Bildaufnahmesystems in S7. Der Rest der zweiten Ausführungsform ist zur ersten Ausführungsform identisch.

Diese Ausführungsform besitzt gegenüber der ersten Ausführungsform einen Vorteil: Der bewegliche Teil im gesamten Bildaufnahmesystem besteht lediglich aus dem Lin sensystem, das ein geringes zu bewegendes Gewicht besitzt. Folglich kann eine ge naue Positionierung erreicht werden. Da ferner die notwendige Antriebsleistung gering ist, ist die Beeinflussung auf die Messumgebung gering. Somit ist diese Anordnung zur Ausführung einer insgesamt genauen Messung geeignet.

Im Gegensatz dazu besitzt die erste Ausführungsform einen Vorteil gegenüber dieser Ausführungsform: Der Aufbau des optischen Systems kann verhältnismäßig vereinfacht sein und ist damit kaum durch Alterung beeinflusst, wodurch die Herstellungskosten gering sind.

Der Musterprojektor 13 kann in der Vorrichtung zur optischen Messung integriert oder im Bildaufnahmesystem 3 integriert sein oder kann im Inneren des Bildaufnahmesystems 3 eingebaut sein, wenn dies nötig ist.

Eine weitere Ausführungsform kann eine Einrichtung zum Verschieben des Bildaufnah mesystems 3 und des Tisches 2 relativ zueinander in der Richtung senkrecht zur opti schen Achse zusätzlich zur ersten Ausführungsform umfassen. Beispielsweise kann ein X-Y-Tisch als der Tisch 1 verwendet werden. Dies erlaubt es, die gesamte Fläche eines großen Werkstücks zu messen, um die gesamte 3D-gekrümmte Oberfläche abzuschät zen.

Zumindest das Bildaufnahmesystem 3 kann so gestaltet sein, dass es lösbar an der restlichen Messausstattung befestigt ist. Beispielsweise kann die Verwendung eines Schafts ähnlich zu einer Berührsignalsonde, die im Allgemeinen in einem CMM (Koordi natenmessmaschine) verwendet wird, es ermöglichen, das Bildaufnahmesystem 3 oder die Vorrichtung zur optischen Messung selbst, an der CMM zu befestigen. Dies verein facht die optische Messung für eine beliebige Position auf dem Werkstück. Die Verwen dung eines Sondenkopfes zum Befestigen des Bildaufnahmesystems 3 an der CMM erlaubt es, das Werkstück aus einem beliebigen Winkel zu messen, falls dies gewünscht ist.

Wie aus dem Obigen ersichtlich wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kon trastwert für jedes von mehreren verschiedenen Gebieten der an jeder Fokusposition erhaltenen Bildinformationen berechnet, wobei die Fokusposition des Bildaufnahme systems verschoben wird. Für jedes Gebiet wird ein Maß auf der Grundlage der Ver schiebung entlang der optischen Achse bestimmt, wenn der Kontrastwert in jedem Ge biet maximal wird. Daher kann die Verschiebung für jedes Gebiet mit nur einer Abtas tung des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse berechnet werden. Dies führt zu einer extremen Hochgeschwindigkeitsmessung. Dies sind die Wirkungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Obwohl die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, sind andere Ausführungsformen und Variationen mit der vorliegenden Erfindung ver träglich, wie dies für den Fachmann leicht ersichtlich ist. Daher sollte die Erfindung nicht als auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt gesehen werden, sondern sollte vielmehr lediglich als durch den Grundgedanken und Schutzbereich der angefügten An sprüche beschränkt betrachtet werden.

Bildbeschreibung Fig. 1

3

Bildaufnahmesystem

11

Bildspeicher

12

Kontrastberechnungseinheit

9

Z-Wert-Speicher

8

Maßstabszähler

100

Messungen

Fig. 5

S2Projizieren eines Musters
S3Starten des Bewegens des Bildaufnahmesystems
S4Einlesen der Position des Bildaufnahmesystems
S5Einlesen des Kontrastwerts an jedem Gebiet
S6Ist das Bewegen des Bildaufnahmesystems beendet?
S7Anhalten des Bildaufnahmesystems
S8Modellgleichung durch das Verfahren der kleinsten Quadrate
S9Bestimmen der Fokusposition für jedes Gebiet
100Ende
200Ja
300Nein

Claims

1. Vorrichtung zur optischen Messung mit:
einem Bildaufnahmesystem zum Aufnehmen eines Bildes eines zu messenden Objekts, um Bildinformationen zu erhalten, wobei das Bildaufnahmesystem ein op tisches System und eine Bildaufnahmeeinrichtung umfasst;
einer Antriebseinrichtung zum Verschieben einer Fokusposition des Bildaufnah mesystems entlang der optischen Achse relativ zu dem Objekt, wobei die Fokus position auf der Objektseite lokalisiert ist;
einer Messeinrichtung zum Messen einer relativen Verschiebung der Fokuspositi on des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse; und
einer Recheneinheit zum Berechnen eines Kontrastwertes an jeder von mehreren verschiedenen Gebieten der Bildinformationen, die an jeder relativen Fokuspositi on durch das Bildaufnahmesystem erhalten werden, während die Antriebseinheit die Fokusposition des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse relativ verschiebt, und zum Bestimmen eines Maßes für jedes Gebiet auf der Grundlage der von der Messeinrichtung erhaltenen relativen Verschiebung entlang der opti schen Achse, wenn der Bildkontrastwerte in jedem Gebiet maximal ist.

2. Die Vorrichtung zur optischen Messung nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit das Maß für jedes Gebiet der Bildinformationen mit nur einem Abtastvorgang der relativen Fokusposition des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse berechnet.

3. Die Vorrichtung zur optischen Messung nach Anspruch 1, wobei jedes zum Be rechnen des Kontrastwertes verwendete Gebiet teilweise mit einem anderen ü berlappt.

4. Die Vorrichtung zur optischen Messung nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit für jedes Gebiet aus den an jeder durch das Bildaufnahmesystem erhaltenen rela tiven Fokusposition erhaltenen Kontrastwerten ein Kurvenmodell von Kontrast werten relativ zu der relativen Verschiebung des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse abschätzt, und die relative Verschiebung an jedem Gebiet ent lang der optischen Achse auf der Grundlage des Kurvenmodells der Kontrastwerte bestimmt.

5. Die Vorrichtung zur optischen Messung nach Anspruch 1, wobei die Fokusposition auf der Objektseite relativ zu der Bildaufnahmeeinrichtung in dem Bildaufnahme system fixiert ist, und wobei die Antriebseinheit zum Verschieben einer Fokusposi tion das Bildaufnahmesystem und das Objekt relativ zueinander entlang der opti schen Achse verschiebt.

6. Die Vorrichtung zur optischen Messung nach Anspruch 1, wobei die Fokusposition auf der Objektseite relativ zu der Bildaufnahmeeinrichtung in dem Bildaufnahme system variabel ist, und wobei die Antriebseinrichtung zum Verschieben einer Fo kusposition die Fokusposition in dem Objekt in dem Bildaufnahmesystem entlang der optischen Achse verschiebt, während eine konstante Position der Bildaufnah meeinrichtung relativ zu dem Objekt beibehalten wird.

7. Die Vorrichtung zur optischen Messung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Ein richtung zum Projizieren eines Musters umfasst.

8. Die Vorrichtung zur optischen Messung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Ein richtung zum Verschieben der Bildaufnahmeeinrichtung und des Objekts relativ zueinander in der Richtung senkrecht zur optischen Achse umfasst.

9. Die Vorrichtung zur optischen Messung nach Anspruch 1, wobei zumindest die Bildaufnahmeeinrichtung lösbar mit weiterer Messausstattung verbindbar ist.

10. Verfahren zur optischen Messung mit den Schritten:
Relatives Verschieben eines Bildaufnahmesystems zu der anfänglichen Position relativ zu einem zu messenden Objekt, und anschließendes Verschieben einer relativen Fokusposition des Bildaufnahmesystems entlang der optischen Achse und gleichzeitiges Aufnehmen eines Bildes eines zu messenden Objekts durch das Bildaufnahmesystem;
Einlesen, mit konstantem zeitlichem Intervall und während der gesamten Zeitdauer des Verschiebens der relativen Fokusposition des Bildaufnahmesystems, der rela tiven Fokusposition (Z-Wert) und jedes Kontrastwertes in jeder von mehreren un terschiedlichen Gebieten von Bildinformationen, die von dem Bildaufnahmesystem erhalten werden;
Anhalten des Bildaufnahmesystems, wenn die relative Fokusposition des Bildauf nahmesystems die endgültige Position erreicht;
Abschätzen, für jedes Gebiet, einer Kontrastkurve, die eine Relation zwischen dem Kontrastwert und der relativen Fokusposition des Bildaufnahmesystems kenn zeichnet; und
Berechnung der relativen Fokusposition (Z-Wert) jedes Gebiets aus der Kontrast kurve jedes Gebiets.

11. Das Verfahren zur optischen Messung nach Anspruch 10, das weiterhin den Schritt des Projizierens eines vorbestimmten Musters auf das Objekt umfasst.

12. Das Verfahren zur optischen Messung nach Anspruch 10, wobei jedes zum Be rechnen des Kontrastwerts verwendete Gebiet teilweise mit einem anderen über lappt.