DE102005002397A1

DE102005002397A1 - Method for spacer regulation involves considering optically effective structure of object dependent shift of illustration optics during spacer regulation and takes into account development of anisotropy

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Publication number: DE102005002397A1
Application number: DE102005002397A
Authority: DE
Original assignee: Werth Messtechnik GmbH
Current assignee: Werth Messtechnik GmbH
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-04-27

Abstract

The method involves considering optically effective structure of the object (34) dependent shift of the illustration optics during the spacer regulation. The method involves development of anisotropy or angle dependent anisotropy and stores correction values. A mathematical model is also developed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Abstands zwischen einem Messpunkt eines Objektes und einem optischen Sensor, insbesondere CCD-Flächensensor, nach dem Autofokusverfahren durch Kontrastbestimmung des über eine Abbildungsoptik auf den Sensor abgebildeten Messpunkts.The The invention relates to a method for determining the distance between a measuring point of an object and an optical sensor, in particular CCD area sensor, after the autofocus method by contrast determination of a Imaging optics on the sensor imaged measurement point.

Bei optischen Koordinatenmessgeräten kann die Ausprägung eines Messobjekts in Richtung der optischen Achse einer zum Einsatz gelangenden Optik üblicherweise durch das auch als Autofokussieren bezeichnete Autofokusverfahren bestimmt werden. Dabei werden beim Autofokussieren mehrere Bilder des Objekts unter Veränderung des Abstandes zwischen Objekt und Abbildungsoptik bzw. Objekt und Sensor aufgenommen. In jedem dieser aufgenommenen Bilder wird der in diesen enthaltende Kontrast bestimmt, wobei zur Bestimmung des Kontrastes die Summe der Differenzen der Intensitäten an benachbarten Bildpunkten berechnet werden kann. Werden diese Differenzsummen der aufgenommenen Bilder, die ein Maß für den Bildkontrast darstellen, über den Abstand zwischen Detektor bzw. Sensor und Messobjekt aufgetragen, so ergibt sich eine Kurve, die ein Maximum an dem Ort der höchsten Bildschärfe erreicht. Dieser Ort dient als Messwert für die Ausprägung des Messobjekts in Richtung der optischen Achse, die auch als Teilehöhe bezeichnet wird.at optical coordinate measuring machines can the expression a measuring object in the direction of the optical axis of a used getting optics usually by autofocusing, also referred to as autofocusing be determined. There are several pictures when autofocusing of the object under change the distance between object and imaging optics or object and Sensor recorded. In each of these pictures taken is the determined in this containing contrast, wherein the determination of the Contrast the sum of the differences of the intensities at neighboring ones Pixels can be calculated. Will these difference sums the captured images, which are a measure of the image contrast, on the Distance between detector or sensor and measurement object is plotted, this results in a curve that reaches a maximum at the location of the highest image sharpness. This location serves as a reading for the expression of the measuring object in the direction of the optical axis, which is also referred to as part height becomes.

Dieses grundsätzliche Prinzip wird z. B. in der DE-C-198 16 271 realisiert. Um zusätzlich hohe Abtastgeschwindigkeiten zu erzielen, ist dabei vorgesehen, dass im Abbildungsstrahlengang der Optik an den Enden zweier unterschiedlich langer optischer Wege jeweils der fotometrische Kontrast gemessen wird, wobei die Abstandseinstellung der Optik so erfolgt, dass die gemessenen Kontrastwerte gleich oder nahezu gleich sind.This fundamental Principle is z. B. realized in DE-C-198 16 271. In addition, high scanning speeds to achieve, it is provided that in the imaging beam path the optics at the ends of two different lengths optical paths each of the photometric contrast is measured, the distance setting The optics are made so that the measured contrast values are equal or are almost equal.

Präzise Messung bei hoher Messgeschwindigkeit ergeben sich zur Abstandsbestimmung aus der WO-A-01 33166, wobei im Abbildungsstrahlengang einer Optik an Enden von zumindest drei unterschiedlich langen optischen Wegen Kontrastverteilungen der Strahlungen in Abhängigkeit von dem Abstand zu dem zu messenden Punkt des Objekts mittels zumindest eines Sensors bestimmt und die ermittelten Kontrastverteilungen zueinander in Beziehung gesetzt werden.Precise measurement at high measuring speed result in distance determination from WO-A-01 33166, wherein in the imaging beam path of an optics at ends of at least three different lengths optical paths Contrast distributions of the radiation as a function of the distance to the point of the object to be measured by means of at least one sensor determined and the determined contrast distributions to each other in Relationship be set.

Aus DE.Z.: P. Profos, T. Pfeifer (HRSG.): Handbuch der industriellen Messtechnik, Oldenbourg Verlag, München-Wien, 1992, S. 455, 456, ist ein Verfahren zur Abstandsbestimmung nach dem Autofokusprinzip bekannt, wobei Laserabstandssensoren für die Erfassung von Oberflächentopografien verwendet werden. Bei dem bekannten Verfahren wird Licht einer Laserdiode über einen Kollimator und ein bewegliches Objektiv auf die Materialoberfläche geworfen. Das von der Oberfläche reflektierte Licht gelangt über die Objektivlinse, den Kollimator und einem Strahlenteiler zu einem elektroelektronischen Fokusdetektor in Form einer Modemzeile. Die Objektivlinse wird oberflächentopografieabhängig nachgeführt. Aus ihrer Bewegung wird das Oberflächenprofil ermittelt. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in der starken Empfindlichkeit gegenüber Eigenschaftsänderungen der Materialoberfläche.Out DE.Z .: P. Profos, T. Pfeifer (HRSG.): Handbook of industrial Messtechnik, Oldenbourg Verlag, Munich-Vienna, 1992, p. 455, 456, is a method for distance determination according to the autofocus principle known, wherein laser distance sensors for the detection of surface topographies be used. In the known method, light of a laser diode via a Collimator and a moving lens thrown onto the material surface. That from the surface reflected light passes over the objective lens, the collimator and a beam splitter to one electro-electronic focus detector in the form of a modem line. The Objective lens is tracked depending on the surface topography. Out their motion determines the surface profile. A disadvantage of this method is the high sensitivity across from property changes the material surface.

In der WO-A-99 53271 wird ein Verfahren zur punktweise scannenden Profilbestimmung einer Materialoberfläche mit einem Koordinatenmessgerät nach dem Autofokusprinzip beschrieben, wobei eine in einem relativ zur Materialoberfläche beweglichen Tastkopf angeordnete Optik automatisch in ihrem Abstand zur Materialoberfläche eingestellt und aus der Position der Optik gegenüber der Materialoberfläche das Profil der Materialoberfläche dadurch bestimmt wird, dass im Abbildungsstrahlengang der Optik an den Enden zweier unterschiedlich langer optischer Wege jeweils der fotometrische Kontrast gemessen wird und die Abstandseinstellung der Optik so erfolgt, dass die gemessenen Kontrastwerte gleich oder nahezu gleich sind.In WO-A-99 53271 discloses a method for point-wise scanning profile determination a material surface with a coordinate measuring machine after described the autofocus principle, one in a relative to material surface movable probe arranged optics automatically in their distance to the material surface set and from the position of the optics opposite the material surface the Profile of the material surface is determined by the fact that in the imaging beam path of the optics to the Ends of two different lengths optical paths in each case the photometric Contrast is measured and the distance setting of the optics so takes place that the measured contrast values are the same or almost the same are.

Unabhängig von dem Messverfahren ist aufgrund des Astigmatismus durch Abweichungen der zum Einsatz gelangenden Abbildungsoptiken von idealisierten optischen Systemen die Bildebene und damit Ort der maximalen Schärfe im Bild abhängig von der in der Objektebene vorhandenen optisch wirksamen Struktur. Der diesbezügliche Effekt ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die optisch wirksame Struktur anisotrop ist. Dabei beeinflussen die Stärke der Anisotropie der Struktur sowie der Winkel der Struktur die Abweichung der tatsächlichen, also realen Bild- oder Fokus- oder Schärfenebene von der theoretisch zu erwartenden Bildebene einer idealisierten Abbildungsoptik. Dieser Effekt führt dazu, dass bei dem Autofokusverfahren je nach Drehlage bzw. Richtung und Ausbildung der Anisotropie die optisch wirksame Struktur in der Objektebene unterschiedliche Bild- oder Fokusebenen bestimmt werden und somit Messfehler bei der Bestimmung der Teilehöhe auftreten.Independent of The measurement method is due to the astigmatism by deviations the used imaging optics of idealized optical systems the image plane and thus place the maximum sharpness in the picture depending on the existing in the object plane optically effective structure. Of the in this regard Effect is particularly important if the optically effective Structure is anisotropic. This affects the strength of the Anisotropy of the structure as well as the angle of the structure the deviation the actual, So the real picture or focus or focus level of the theoretical expected image plane of an idealized imaging optics. This Effect leads to that in the autofocus method depending on the rotational position or direction and formation of anisotropy the optically active structure in the object level determines different image or focal planes and thus measurement errors occur when determining the part height.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass durch Astigmatismus bedingte Messverfälschungen ausgeschlossen werden.Of the The present invention is therefore based on the problem of a method of the aforementioned type so that by astigmatism Conditional measurement distortions be excluded.

Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass eine von optisch wirksamer Struktur des Objekts abhängige Verschiebung der Bildebene der Abbildungsoptik bei der Abstandsbestimmung berücksichtigt wird. Dabei wird insbesondere die richtungsabhängige optisch wirksame Struktur (Anisotropie) berücksichtigt, wobei Ausprägung der Anisotropie und/oder winkelabhängige Anisotropie einbezogen werden können.to solution of the problem, the invention essentially provides that a of the optically effective structure of the object dependent displacement of the image plane considered the imaging optics in the distance determination becomes. In this case, in particular the direction-dependent optically active structure Considered (anisotropy), being expression included the anisotropy and / or angle-dependent anisotropy can be.

Die Berechnung der strukturabhängigen Verschiebung der Bildebene kann in einem oder mehreren Ausschnitten des von dem optischen Sensor erfassten Bildes durchgeführt werden.The Calculation of structure-dependent Shifting the image plane can be done in one or more clippings of the image captured by the optical sensor.

Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass aus Messungen von Normobjekten mit bekannter optisch wirksamer Struktur strukturell abhängige Verschiebungen der Bildebene ermittelt und als Korrekturwerte bei der Messung realer Objekte berücksichtigt werden.preferably, the invention provides that from measurements of standard objects with known optically active structure structurally dependent shifts the image plane and as correction values in the measurement of real Objects considered become.

Die Korrekturwerte können abgespeichert werden, wobei die Korrekturwerte insbesondere in Tabellen abgelegt werden, in denen Versatz der strukturabhängigen Verschiebung der Bildebene als Funktion der Ausprägung der Anisotropie und/oder Winkel- bzw. Richtungsabhängigkeit der Anisotropie erfasst werden.The Correction values can are stored, with the correction values in particular in tables are stored in which offset the structure-dependent shift the image plane as a function of the expression of anisotropy and / or angular or directional dependence the anisotropy are detected.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass gemessener Abstand zwischen Messpunkt und dem Sensor oder einem für die Abstandsmessung benötigten Bezugspunkt mit Werten korrigiert werden, die anhand eines mathematischen Modells der Abbildungsoptik ermittelt werden. Auch auf diese Weise wird der durch die Optik bedingte Astigmatismus korrigiert.alternative there is also the possibility that measured distance between measuring point and the sensor or a for the Distance measurement needed Reference point can be corrected with values based on a mathematical Model of imaging optics are determined. Also in this way will corrected by the optic astigmatism.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Korrektur der strukturabhängigen Verschiebung der Bildebene durch Bestimmung der Richtung der Struktur im Bild und der Stärke der Anisotropie der Struktur anhand der Intensitätsverteilung im Bild und somit des Kontrastes vorgeschlagen. Somit wird das Autofokusverfahren dahingehend verbessert, dass durch Astigmatismus bedingte Messfehler behoben bzw. weitgehend behoben werden.According to the invention is a Method for determining and / or correcting the structure-dependent shift the image plane by determining the direction of the structure in the image and the strength the anisotropy of the structure on the basis of the intensity distribution in the image and thus the contrast suggested. Thus, the autofocus method becomes improved to that due to astigmatism-related measurement errors fixed or largely eliminated.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus den nachfolgenden der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further Details, advantages and features of the invention do not arise only from the claims, the characteristics to be taken from these - alone and / or in combination - but also from the subsequent drawing to be taken preferred Embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung eines Koordinatenmessgerätes, 1 a schematic diagram of a coordinate measuring machine,

2 eine Prinzipdarstellung zur Bestimmung strukturabhängiger Korrekturwerte zur Abstandsmessung, 2 a schematic diagram for determining structure-dependent correction values for distance measurement,

3 eine Prinzipdarstellung eines Anisotropien aufweisenden Objektes und 3 a schematic diagram of an anisotropy having object and

4a, b, c Beispiele von Objekten mit optisch unterschiedlich wirkenden Strukturen. 4a , b, c Examples of objects with optically different structures.

In 1 ist rein prinzipiell ein Koordinatenmessgerät 10 dargestellt, mit dem die Teilehöhe eines Objekts 11 gemessen werden soll. Das Koordinatenmessgerät 10 weist zum Beispiel einen aus Granit bestehenden Grundrahmen 12 mit Messtisch 14 auf, auf dem das Werkstück bzw. Objekt 11 angeordnet ist, dessen Oberflächeneigenschaften, also Teilehöhe gemessen werden soll.In 1 is basically a coordinate measuring machine 10 represented, with the part height of an object 11 to be measured. The coordinate measuring machine 10 has, for example, a basic frame made of granite 12 with measuring table 14 on, on which the workpiece or object 11 is arranged, the surface properties, ie part height to be measured.

Entlang dem Grundrahmen 12 ist ein Portal 16 in y-Richtung des Koordinatenmessgerätes verstellbar. Hierzu sind Säulen oder Ständer 18, 20 gleitend auf dem Grundrahmen 12 abgestützt. Von den Säulen 18, 20 geht eine Traverse 22 aus, entlang der, also gemäß der Darstellung in x-Richtung des Koordinatenmessgerätes 10, ein Schlitten 24 verstellbar ist, der seinerseits eine Pinole oder Säule 26 aufnimmt, die in z-Richtung verstellbar ist. Die Pinole oder Säule 26 weist einen optischen Sensor 28 auf, der zur Abstandsmessung nach dem Autofokusprinzip dient. Als wesentliche Elemente sind dabei eine Abbildungsoptik 30 zu nennen, über die das Objekt 11, d. h. zu messende Bereiche des Objekts 11 auf einen optischen Sensor wie CCD-Fächensensor 30 abgebildet wird. Insoweit wird jedoch auf hinlänglich bekannte Konstruktionen und Realisierungen von Koordinatenmessgeräten verwiesen, die nach dem Autofokusverfahren arbeiten.Along the base frame 12 is a portal 16 adjustable in the y-direction of the coordinate measuring machine. These are columns or stands 18 . 20 sliding on the base frame 12 supported. From the columns 18 . 20 go a traverse 22 from, along the, so according to the representation in the x-direction of the coordinate measuring machine 10 , a sleigh 24 adjustable, which in turn is a quill or column 26 absorbs, which is adjustable in the z-direction. The quill or column 26 has an optical sensor 28 on, which is used for distance measurement according to the autofocus principle. As essential elements are an imaging optics 30 to call about which the object 11 ie areas of the object to be measured 11 on an optical sensor such as CCD-range sensor 30 is shown. In that regard, however, reference is made to well-known constructions and implementations of coordinate measuring machines which operate according to the autofocus method.

Bei der Abstandsbestimmung, also Teilehöhebestimmung nach dem Autofokusprinzip – auch Autofokussierung genannt – werden mehrere Bilder des Objekts 11 unter Veränderung des Abstands zwischen dem Objekt 11 und der Abbildungsoptik 30 bzw. dem Objekt 11 und dem Sensor 32 aufgenommen. Typischerweise wird in jedem dieser aufgenommenen Bilder der darin enthaltene Kontrast ermittelt, wobei zur Bestimmung des Kontrasts beispielsweise die Summe der Differenzen der Intensitäten an benachbarten Bildpunkten berechnet wird. Werden diese Differenzsummen der aufgenommenen Bilder, die ein Maß für den Bildkontrast darstellen, über den Abstand zwischen Objekt 11 und Sensor 32 aufgetragen, so ergibt sich eine Kurve, die im Maximum einen Ort der höchsten Bildschärfe erreicht. Dieser Ort dient als Messwert für die Teilehöhe.In the distance determination, ie part height determination according to the autofocus principle - also called autofocusing - are multiple images of the object 11 changing the distance between the object 11 and the imaging optics 30 or the object 11 and the sensor 32 added. Typically, the contrast contained therein is determined in each of these recorded images, whereby, for example, the sum of the differences in the intensities at neighboring pixels is calculated to determine the contrast. Are these difference sums of the recorded images, which represent a measure of the image contrast, about the distance between the object 11 and sensor 32 plotted, the result is a curve that reaches a maximum image sharpness in the maximum. This location serves as a measured value for the part height.

Bedingt durch Abweichung der Abbildungsoptik 30, also der vorhandenen Objektive, von idealisierten optischen Systemen ist die Abbildungsebene und damit der Ort der maximalen Schärfe im Bild jedoch abhängig von der in der Ebene des zu messenden Objekts 11 wirksamen optischen Struktur.Due to deviation of the imaging optics 30 However, the existing lenses, of idealized optical systems, the image plane and thus the location of the maximum sharpness in the image, however, depends on the in the plane of the object to be measured 11 effective optical structure.

Dabei ist eine Abhängigkeit der Position der Bildebene umso stärker, je ausgeprägter eine optisch wirksame Anisotropie in der abzubildenden Objektebene vorliegt. Die Stärke der Anisotropie bzw. der Winkel der die Anisotropie bewirkenden Struktur bestimmt die Abweichung der gemessenen Bildebene von der theoretisch zu erwartenden Bildebene einer idealisierten Abbildungsoptik. Somit ergeben sich in Abhängigkeit von Drehlage und Ausprägung der Anisotropie der optisch wirksamen Struktur in der Objektebene unterschiedliche Bildebenen, wodurch Messfehler bei der Bestimmung der Teilehöhe auftreten. Um diese auszuschließen, werden an Objekten – sogenannten Normobjekten –, deren optisch wirksame Struktur und Anisotropie bekannt sind, Messungen durchgeführt, um Korrekturwerte zu erhalten, die bei der Messung der realen Objekte 11 berücksichtigt werden. Dabei werden bei den Messungen der realen Objekte 11 von Normobjekten gewonnene Korrekturwerte berücksichtigt, die eine entsprechende optisch wirksame Struktur und Anisotropie aufweisen.In this case, a dependence of the position of the image plane is stronger, the more pronounced an optically effective anisotropy is present in the object plane to be imaged. The intensity of the anisotropy or the angle of the structure causing the anisotropy determines the deviation of the measured image plane from the theoretically expected image plane of an idealized imaging optics. Thus, depending on the rotational position and the degree of anisotropy of the optically active structure, different image planes result in the object plane, as a result of which measurement errors occur when determining the part height. In order to exclude these, measurements are taken on objects - so-called norm objects - whose optically effective structure and anisotropy are known, in order to obtain correction values which are obtained when measuring the real objects 11 be taken into account. Here are the measurements of real objects 11 taken into account by standard objects obtained correction values, which have a corresponding optically active structure and anisotropy.

Anhand der 2 soll rein prinzipiell verdeutlicht werden, wie die Verschiebung der Bild- oder Fokusebene aufgrund des Astigmatismus in Abhängigkeit von der Richtung der optisch wirksamen Struktur eines Objektes 34 ermittelt wird. Bei dem Objekt 34 kann es sich um eine Glasscheibe handeln, die Chromstriche 36 auf ihrer Oberfläche aufweist, die eine gewünschte optisch wirksame Struktur und Anisotropie zeigen. Das Objekt 34 kann dabei auf einem nicht dargestellten Drehtisch gelagert werden und um eine Achse gedreht werden, die mit der optischen Achse 38 der Abbildungsoptik 30 zusammenfällt oder parallel zu dieser verläuft. Die optisch wirksame Struktur 36 wird über die Abbildungsoptik 30 auf den Sensor 32 wie Video- oder CCD-Kamera abgebildet, die mit einem Rechner 40 verbunden ist, der die Drehung des Objektes 34 um deren Normale, also entlang der optischen Achse verlaufenden Achse steuert. Auch erfolgt über den Rechner 40 die Verschiebung des Sensors 32 entlang der optischen Achse 30 zur Bestimmung der Kontrastkurven in Richtung der z-Achse des Koordinatenmessgerätes 10. In Abhängigkeit von der Winkelstellung α des Objekts 34 wird der Kontrastwert und somit der Autofokusmesswert durch Bewegen des Sensors 32 in z-Richtung ermittelt.Based on 2 should be clarified purely in principle, such as the shift of the image or focal plane due to the astigmatism depending on the direction of the optically active structure of an object 34 is determined. At the object 34 it can be a pane of glass, the chrome lines 36 on its surface showing a desired optically active structure and anisotropy. The object 34 can be stored on a turntable, not shown, and rotated about an axis with the optical axis 38 the imaging optics 30 coincides or runs parallel to this. The optically effective structure 36 is about the imaging optics 30 on the sensor 32 such as video or CCD camera imaged with a calculator 40 connected, which is the rotation of the object 34 around whose normal, that is, along the optical axis extending axis controls. Also done via the calculator 40 the displacement of the sensor 32 along the optical axis 30 for determining the contrast curves in the direction of the z-axis of the coordinate measuring machine 10 , Depending on the angular position α of the object 34 becomes the contrast value and thus the autofocus reading by moving the sensor 32 determined in z-direction.

Entsprechend der in 2 dargestellten Messkurve wird die Veränderung der Messposition des Sensors 32 in z-Richtung in Abhängigkeit von der Winkelstellung α ermittelt. Typischerweise wird in 10 Winkelstellungen gemessen, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt. Als Ergebnis erhält man erwähntermaßen die Verschiebung der Bild- oder Fokusebene durch den Astigmatismus-Effekt in Abhängigkeit von der Drehstellung des Objekts 32. Δz stellt die durch den Astigmatismus bedingte Abweichung der Bildebene dar. Entsprechende Korrekturkurven können abgelegt werden, um hieraus gewonnene Korrekturwerte sodann bei Messungen von realen Objekten 11 zu berücksichtigen, die aufgrund der Werkstückbeschaffenheit eine entsprechende optische Anisotropie aufweisen, wie das als Normobjekt zu bezeichnende Objekt 34.According to the in 2 The measured curve shown changes the measuring position of the sensor 32 determined in the z-direction as a function of the angular position α. Typically, angle measurements are measured at 10, without any limitation of the teaching according to the invention. As a result, the displacement of the image or focal plane by the astigmatism effect in dependence on the rotational position of the object is obtained, as mentioned 32 , Δz represents the astigmatism-related deviation of the image plane. Corresponding correction curves can be stored in order to obtain correction values obtained therefrom for measurements of real objects 11 to be considered, which have a corresponding optical anisotropy due to the nature of the workpiece, such as the object to be designated as a standard object 34 ,

Rein beispielhaft ist zahlenmäßig anzugeben, dass bei Betrachtung einer geschliffenen Oberfläche mit stark ausgeprägter Vorzugsrichtung bei Verwendung einer 5-fach vergrößerten Optik zu korrigierende Fehler im Bereich zwischen 0,01 mm und 0,1 mm liegen. Bei Verwendung eines niedrigeren Abbildungsmaßstabes – z. B. 1-fach abbildende Optik – kann der Effekt wiederum bei Betrachtung geschliffener Strukturen mit ausgeprägter Vorzugsrichtung bis zu 1 mm betragen. Diese zu Messverfälschungen führenden Anisotropieeffekte können aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre ausgeschlossen werden.Purely by way of example, it is necessary to indicate by number that when considering a ground surface with a pronounced preferential direction to be corrected when using a 5x magnified optic Error in the range between 0.01 mm and 0.1 mm. Using a lower magnification - z. B. 1-fold imaging optics - can the effect in turn when looking at polished structures with pronounced Preferred direction up to 1 mm. This to measurement distortions leading Anisotropy effects can due to the teaching of the invention be excluded.

In 3 ist beispielhaft ein Objekt 42 mit unterschiedlichen Anisotropiewerten dargestellt. Der Bereich 44 ist als hundertprozentig anisotrop zu bezeichnen, d. h. nur eine Ausdehnung in einer Richtung liegt vor. Der Bereich 46, der in etwa die Form einer Ellipse aufweist, zeigt Ausdehnungen in zwei verschiedenen Achsrichtungen, die z. B. durch Halbachsen gekennzeichnet sind. Der Bereich 48 stellt einen Kreis dar und weist somit eine Anisotropie nicht auf.In 3 is an example of an object 42 shown with different anisotropy values. The area 44 is to be considered as 100% anisotropic, ie only one extension in one direction is present. The area 46 , which has approximately the shape of an ellipse, shows expansions in two different axial directions, the z. B. are characterized by half-axes. The area 48 represents a circle and thus does not exhibit anisotropy.

Bei isotropen Strukturen, wie im Bereich 48, treten Astigmatismusfehler nicht auf, wohingegen bei den anisotropen Strukturen 44, 46 diese zu beobachten sind.For isotropic structures, as in the area 48 , Astigmatism errors do not occur, whereas in anisotropic structures 44 . 46 these are to be observed.

Die 4a, b, c sollen beispielhaft Werkstückoberflächen verdeutlichen, wie diese im Bild eines Autofokussensors wie Videokamera zu sehen sind. Das Beispiel der 4a zeigt eine anisotrope Struktur, wobei die die Anisotropie bewirkenden optisch wirksamen Oberflächenveränderungen eine gleiche Richtung aufweisen. Im Beispiel der 4b weist die Oberfläche isotrope Strukturen auf. Somit tritt ein Astigmatismusfehler nicht auf. Im Beispiel der 4c sind sowohl anisotrope als auch isotrope Strukturen gezeigt, wobei die anisotropen Strukturen unterschiedliche Richtungen aufweisen.The 4a , b, c are intended to illustrate exemplary workpiece surfaces, as they are seen in the image of an autofocus sensor such as video camera. The example of 4a shows an anisotropic structure, wherein the anisotropy causing optically effective surface changes have a same direction. In the example of 4b the surface has isotropic structures. Thus, an astigmatism error does not occur. In the example of 4c both anisotropic and isotropic structures are shown, with the anisotropic structures having different directions.

Aus den dargestellten Strukturen wird lokal oder global über das ganze Bildfeld sowohl in Richtung der anisotropen Strukturen als auch der Grad der Anisotropie errechnet und entsprechend der durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten Kennwerte der Abbildungsoptik für den Astigmatismus der Korrekturwert Δz vom tatsächlich ermittelten Messwert subtrahiert bzw. addiert.From the structures shown becomes local or calculated globally over the entire image field both in the direction of the anisotropic structures and the degree of anisotropy, and subtracting or adding the correction value .DELTA.z from the actually determined measured value in accordance with the characteristic values of the imaging optics for the astigmatism determined by the method according to the invention.

Claims

Method for determining the distance between a measuring point of an object and a reference point such as an optical sensor, in particular CCD area sensor, according to the autofocus method by contrast determination of the measuring point imaged onto the or a sensor via an imaging optical system, characterized in that one of optically active structure of the object dependent shift of the image plane of the imaging optics is taken into account in the distance determination.

Method according to claim 1, characterized in that that the directional optically active structure (anisotropy) is taken into account.

Method according to claim 1 or 2, characterized that expression the anisotropy and / or angle-dependent anisotropy are taken into account.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that from measurements of standard objects with known optically active structure structure-dependent shift of the image plane determined and considered as a correction value in the measurement of the object.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the correction values are stored.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the correction values are stored in tables, in which offset the structure-dependent shift the image planes as a function of the expression of anisotropy and / or Angular or directional dependence the anisotropy are detected.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the measured distance between the measuring point and the sensor or a for needed the distance measurement Reference point is corrected with values based on a mathematical Model of imaging optics are determined.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the calculation of the structure-dependent shift the image plane in one or more excerpts of the from the sensor captured image performed becomes.