JPS63257708A - 焦点位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像認識する顕微鏡装置における焦点位置検
出方法に係り、特に閣、識対象の反射率の変化が大きい
場合でも高精度な焦点検出を可能とする焦点位置検出方
法に関する。

〔従来の技術〕

顕微鏡装置にｇいて、画像認識するための焦点合わせ方
法は、従来特開昭５６−７４２０８号に記載のように成
されていた。まず、この方法を以下に説明する。

従来方法による焦点合わせを行う装置の構成は。

認識対象を観測する九学系に加え、該九学系の合焦位置
に前後する位置に合焦する九字系、及びイメージセンサ
から成る。該前後する位置で合焦するイメージセンナの
検出信号全処理することで載置台の移動量を決め、自動
焦点合わせを行なうものである。こ＼で示す方法の特徴
は、認識対象によりパターン数や明るさが変化しても一
定精度で１動合焦することである。まず、合焦用両イメ
ージセンサで得られる画像信号を処理して得られるコン
トラスト信号Ａ、Ｂは、各イメージセンサの合焦位置で
最大値となジ、焦点がすれるに伴ないその値が減少する
。これらコントラスト信号の差（、（−１）は、同程度
に焦点ずれした場合零となる。（Ａ−Ｂ＝Φ）になる位
置と認識対象を観測てる光学系の焦点位置とを合致させ
る、しかし、対象によりパターン数や明るさが変化した
場合側コントラスト信号Ａ、Ｂは増減してしまい、Ａ−
Ｅ＝０となる位置がずれてしまう。そこで上記従来方法
では、両コントラスト信号Ａ。

Ｂの和（，４＋Ｂ）で正規化する事で位置ずれを補正す
る。つまジ、（Ａ−Ｂ）　／Ａ十Ｂ＝＝　０となる位置
を合焦位置とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来方法は、簡易であるがパターンコントラストが
変動した場合には、和信号のみで正規化し切れずに１合
焦位置ずれを生ずる問題があった。

本発明の目的は、パターンのコントラスト変動が生じた
場合でも高精度で自動焦点位置検出する方法を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、対象物に一一の２つのストライプパターン
を投影し、その投影像から２つのコントラストを算出し
、ｑ＋反射率と上記２つのコントラストとの関係をテー
ブル化し、ある対象物の合焦位置検出でる場合に上記テ
ーブルを参照してコントラスト関数を正規化することに
より、達成される。

〔作用〕

（Ａ−Ｂ）／ 従来方法で使用する正規化コントラスト（，４＋Ｂ）は
、対象物の反射率が変化すると正規化しきれずに変化し
てしまう。そこで、あらかじめ反射率の変化に対し、正
規化コントラストの変化を求めて表にしておき、実際に
焦点ずれを検出する際にその表を参照して正規化コント
ラストを補正すれば高精度の焦点検出が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る焦点位置検出方法の一実施例を示
す構成図である。光源１，２はＩ・ロゲンランプのよう
に可視光領域での分光特性がほぼ一様なものを使用する
。光源１からの元はレンズ５を介して２つのパターンマ
スク７ａ、７４ｆ透過照明し、半透鏡８　、１０．対物
レンズ１１ヲ介して対象物１２上に縞パターン７ａ　、
　７ｋを投影する。ここで、ノくターンマスク７４．７
には、第２図に示すように明部ば光を透過し、暗部は遮
断する特性を持つ。対象物１２に投影された明暗の縞パ
ターンは対物レンズ１１、半透鏡１０．１３を介しイメ
ージセンサ１６の受光面Ａ′に結像する。このセンサ１
６からの出力信号１８をＡＤ変換器２０によりディジタ
ル信号２２にし、画像処理装置２５に入力する。画像処
理装置２５は。

画像信号２２１に処理し、インターフェイス回路２７を
通じ、対象物１２の載置台６０を移動させる。以上の様
に自動焦１点合わされた対象物１２を観察する場合には
、画像処理装置２３からインターフェイス回路２６を介
してシャッタ５を位置４寿から位置４４に移し光路を切
替えろ。そして光源２の元をレンズ６゜ミラー９．半透
鏡８，１０．対物レンズ１１ヲ介して対象物１２を照明
する。照明された対象物１２ｔ一対物レンズ１１．半透
鏡１０，１５を介してイメージセンサ１４の受光面Ａに
結像する。イメージセンサからの信号１５は、ＡＤ変換
器１７によりディジタル化され画像処理装置２６で画像
認識される。ここで、イメージセンサ１４．１６と縞パ
ターンの位置関係″ｆ、説明する。縞パターン７ａ、７
４ｆ位置Ｂに置いて対象物１２を照明した場合、対物レ
ンズ１１により合焦されイメージセンサ１４の受光面Ａ
に結像される、イメージセンサ１６の受光面Ａ′は、上
記受光面Ａと光学的に等価な位置に置かれる。焦点検出
てる場合には、縞パターン７ａ、７ｋを、位置Ｂから前
後にずれた位ｆｉｉＶｃｓかれ、投影像がイメージセン
サ１６で観察される。このイメージセンサ１６の出力信
号１８をディジタル化し、画像処理装置２６で処理され
焦点位置検出される。

ここで、焦点位朧検出アルゴリスムを実行１−る画像処
理装置２５について説明する。第６図、第７図はそれぞ
れその装置の外観構成、電気的構成を示したものである
。イメージセンサ１６から入力された画像電気イｈ号１
８は、インターフェイス回路２０でＡ／Ｄ変換され補助
画像処理装置２６ａ内の画像メモリ５６に格納されると
同時にインターフェイス回路５５ヲ介し、モニタ５０に
表示される。画像メモリ５６に格納されたデータを専用
回路５４でコントラスト検出される。画像処理装置２５
ｋにおいては、ＣＰＵ５０はプログラムメモリ５７に格
納されているプログラムに従って焦点位置検出アルゴリ
ズムを実行し、インターフェイス回路２６．２７を介し
、シャッタ及び焦点合わせステージ５０ヲ制御する。

なお、フロッピー駆動装置５１はそのフロッピーディス
クに記憶されている各種ブロクラムをプログラムメモリ
５７にロードするためのものであＶ、また、ギーボード
５２は操作内容や各種データを入力でるためであり、そ
の入力内容はＣＲＴ上に表示されることにより確認され
るものとなっている。

次に、画像処理装置２３で実行される焦点位置検出アル
ゴリズムを第５図に従い説明する。第３図（ａ）に示す
ように、まずイメージセンサ１６で画像人力する。この
信号ＩＢｆＡ／ＤＫ換器２０でディジタル信号２２にし
、画像処理装置２５に入力される。ここで、画像処理装
置２５に入力される信号２２を第４図に示す。この図で
範囲１の信号は、縞パターン７ｔＬの投影像をイメージ
センナで受光した画（信号波形であり、範囲２の信号は
、縞パターン７ｋによる信号波形である。範囲１の信号
から得られろコントラストＵａ’ｉｒ、範囲２の信号か
らコントラス）ｅｂｉ画像処理２５で検出処理する。次
に第３図（ａ）に示すように１以上で検出されたコント
ラストＣａ、Ｃｂの和Ｐを算出する、この和Ｐにより第
５図（ネ）に示すテーブルを参照し係数Ｋを求める。

そして、次式で正規化コントラストＣ３を求める。

この値Ｃ３により第３図ＣＧ）図に示すコントラスト関
数表を参照し、焦点ずれ量２を求める。ここで。

第３図（Ｇ）Ｋ示したコントラスト関数を第５図で説明
する。この図で°横軸は焦点位置を示し、縦軸はコント
ラスト値を示す。この図に、各焦点位置でのコントラス
トＣＡ、ＣＢ及び正規化コントラストＣｓｆプロットし
て−Ｊａｒ）、ここで示したコントラスト関数Ｃ３の値
が零となる位置ｚ０が合焦位置とする。

この図でイメージセンサ１６から得られる信号を処理し
て得られる合焦位置Ｚ０でのイメージセンサ１４の画像
信号から画像認′Ｒを行なう。

〔発明の効果〕

本発明によれば、対象物により反射率が変化しそのパタ
ーンのコントラストが変化した場合でも高精度な焦点位
置検出を可能に一″ｆる効果がある。

また、対象物自体にパターンが存在しない場合でも全（
支障なく、焦点位置検出が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る焦点位置検出方法の一笑施例を示
す構成図、第２図は第１図におけるパターンマスクの配
置を示す正面図、第５図は焦点位置検出アルゴリズムを
示す流れ図、第４図は画像処理装置への入力波形を示す
図、第５図はコントラスト関数を示す図、第６図は画像
処理装置の外観図、第７図は画像処理装置の構成ブロッ
ク図である。 １．２・・・光源、　　　　　　５．６・・・レンズ。 ７６．７ｋ・・・パターンマスク。 ８、９．１０．１３・・・半透鏡。 １１・・・対物レンズ、２５・・・画像処理装置。 代理人弁理士　小　川　勝　勇　２（ 躬２０２３−・−４ｔＪ限ｌ （の）　　　　　　　　（し） 第　３　国 （αン 第　４肥 躬５０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、明部と暗部を周期的に組合せた縞パターンマスクに
   よる光パターンを認識対象物に投影結像し、認識対象物
   からの反射光パターンに対応した明暗情報を得、この明
   暗情報のコントラストから対象物体面と顕微鏡合焦面と
   の位置関係を検出する焦点位置検出方法において、あら
   かじめ得られた対象物の反射率変化に対するコントラス
   トの変化特性表を参照することで前記明暗情報から得ら
   れる対象物の焦点位置を補正することを特徴とする焦点
   位置検出方法。