CN110300255B - 信息处理装置、信息处理方法、程序和视觉测量装置 - Google Patents

Abstract

一种信息处理装置，包括：获取单元，被配置为获取手动拍摄的对象图像组，所述手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在手动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的；第一计算器，能够基于关于所获取的手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息，通过使用预定的函数进行拟合来计算图像拾取设备相对于对象的第一对焦位置；以及驱动器，能够基于用户输入的自动聚焦指令将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置。

Description

信息处理装置、信息处理方法、程序和视觉测量装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年3月22日提交的日本优先权专利申请JP 2018-054688的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及例如在拍摄用于测量、观察等的对象的图像时使用的信息处理装置、信息处理方法、程序和视觉测量装置。

背景技术

已知一种系统，其中计算机处理图像，该图像是对象的拍摄图像，用于观察、测量等。这种系统用于例如其中使用了通过显微镜获取的放大图像的检查、CNC(计算机数字控制)测量等。

在日本专利申请公开No.2015-55770中公开的视觉测量装置基于关于手动拍摄的对象图像组的多个对比度信息计算作为近似焦点位置的第一对焦位置，该手动拍摄的对象图像组包括在手动移动焦点位置的同时拍摄的多个对象图像。参考计算出的第一对焦位置设置搜索范围，并且在搜索范围内自动移动焦点位置的同时拍摄对象的图像。基于关于自动拍摄的对象图像组中的拍摄对象图像的多个对比度信息来计算作为最终焦点位置的第二对焦位置。结果，可以充分地防止在自动移动焦点位置的扫描中发生不必要的扫描，并且可以以高速计算最终焦点位置(段落[0061]、[0072]、[0075]、图4和图5等)。

发明内容

期望提供一种能够通过如上所述以高速计算对焦位置来减少自动聚焦时间的技术。

鉴于如上所述的情况，本公开的目的是提供一种能够通过高速计算对焦位置来减少自动聚焦时间的信息处理装置、信息处理方法、程序和视觉测量装置。

问题的解决方案

根据本公开的实施例，信息处理装置包括获取单元；第一计算器；以及驱动器。

获取单元被配置为获取手动拍摄的对象图像组，该手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在手动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的。

第一计算器能够基于关于所获取的手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息，通过使用预定函数进行拟合来计算图像拾取设备相对于对象的第一对焦位置。

驱动器能够基于用户输入的自动聚焦指令将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置。

该信息处理装置例如基于关于手动拍摄的对象图像组的多个对比度信息，使用模型函数进行拟合，该手动拍摄的对象图像组包括在手动移动焦点位置的同时拍摄的多个对象图像。结果，可以以高速计算图像拾取设备对于对象的第一对焦位置。由于仅需要对于用户输入的自动聚焦指令将焦点位置移动到计算出的第一对焦位置，因此可以减少自动聚焦的时间。

信息处理装置还可包括：可靠性计算器，被配置为计算计算出的第一对焦位置的可靠性。在这种情况下，如果计算出的第一对焦位置的可靠性具有大于预定阈值的值，则驱动器可以被配置为将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置。

信息处理装置还可包括第二计算器，如果计算出的第一对焦位置的可靠性具有小于预定阈值的值，则第二计算器能够计算图像拾取设备相对于对象的第二对焦位置。

获取单元可以能够获取关于手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个焦点位置信息。在这种情况下，可靠性计算器可以被配置为基于所获取的焦点位置信息来计算第一对焦位置的可靠性。

第一计算器可以被配置为通过进行拟合来计算对比度峰值，并且将与对比度峰值对应的焦点位置计算为第一对焦位置。在这种情况下，可靠性计算器可以被配置为基于对比度峰值来计算第一对焦位置的可靠性。

驱动器可以能够控制与用户移动焦点位置的手动操作相对应的移动焦点位置的操作。

驱动器可以能够控制焦点位置的移动速度和焦点位置的移动速度的变化。

信息处理装置还可包括通知单元，其能够输出关于计算出的第一对焦位置的可靠性的通知信息。

通知信息可以包括关于计算出的第一对焦位置的可靠性的信息和关于用户手动移动焦点位置的操作方法的信息中的至少一个。

信息处理装置还可以包括：确定单元，被配置为确定是否能够计算对比度峰值。在这种情况下，第一计算器可以被配置为每当确定单元确定能够计算对比度峰值时计算第一对焦位置。

第一计算器可以被配置为基于过去计算出的第一对焦位置并基于过去计算出的第一对焦位置的可靠性来计算第一对焦位置。在这种情况下，可靠性计算器被配置为基于过去计算出的第一对焦位置的可靠性来计算第一对焦位置的可靠性。

第一计算器可以被配置为基于过去计算出的第一对焦位置的可靠性对第一对焦位置进行加权，以计算第一对焦位置。

获取单元可以能够获取自动拍摄的对象图像组，该自动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在自动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的。在这种情况下，第二计算器可以被配置为基于计算出的第一对焦位置并基于关于所获取的自动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息来计算第二对焦位置。

信息处理装置还可包括：选择单元，被配置为以可切换的方式选择关于自动聚焦的正常模式和高精度模式。在这种情况下，如果正常模式正被选择，则驱动器能够基于用户输入的自动聚焦指令将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置，并且如果高精度模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到参考计算出的第一对焦位置的搜索范围的端点之一。

信息处理装置还可包括第三计算器，如果高精度模式正被选择，则第三计算器能够基于关于多个对象图像的多个对比度信息计算图像拾取设备相对于对象的第三对焦位置，其中多个对象图像通过在搜索范围内自动移动焦点位置的同时拍摄对象的图像来生成。

确定单元可以被配置为如果在计算出第一对焦位置之后经过了预定时间段并且在该预定时间段内没有输入自动聚焦指令，则确定第一对焦位置无效。

信息处理装置还可包括：存储装置，被配置为存储包括多个划分区域的用于计算的图(map-for-caculation)。第一计算器可以被配置为基于关于多个划分区域的多个对比度信息来计算划分区域对焦位置，多个划分区域是通过划分与用于计算的图的多个区域相对应的对象图像而获取的，并基于关于划分区域对焦位置的信息计算第一对焦位置。

第一计算器可以被配置为基于关于计算对象区域的划分区域对焦位置的多个信息来计算第一对焦位置，计算对象区域是多个划分区域中的一些划分区域，该一些划分区域与对象图像中的参考区域重叠，参考区域是计算第一对焦位置的参考。

第一计算器可以被配置为基于与参考区域重叠的区域的尺寸并基于关于计算对象区域的多个对比度信息来加权计算对象区域，并计算第一对焦位置。

驱动器可以被配置为以第一速度将焦点位置移动到搜索范围的端点之一，并且以低于第一速度的第二速度在搜索范围内移动焦点位置。

图像拾取设备可以能够在与安装有对象的安装表面平行的2D(二维)平面上的任意图像拾取位置处拍摄对象的图像。在这种情况下，驱动器可以能够在2D平面上移动图像拾取位置。此外，用于计算的图可以具有比对象图像的图像拾取区域更大的区域，用于计算的图包含图像拾取区域，用于计算的图随着图像拾取位置移动而移动。

存储装置可以被配置为针对用于计算的图的区域，存储关于对象图像的划分区域的多个对比度信息和多个划分区域对焦位置信息，对象图像的划分区域对应于用于计算的图的区域。在这种情况下，如果移动图像拾取位置，则第一计算器可以被配置为参考关于用于计算的图的区域的多个对比度信息和多个划分区域对焦位置信息，其中在移动图像拾取位置之前存储了多个对比度信息和多个划分区域对焦位置信息，并被配置为计算移动的对象图像的划分区域的划分区域对焦位置。

获取单元可以被配置为获取多个对象图像，多个对象图像是通过拍摄对象的图像而获取的，对象的图像由包括物镜的光学系统形成。在这种情况下，存储器可以被配置为存储用于光学系统的物镜的用于计算的图，该用于计算的图用于计算第一对焦位置。

根据本公开的实施例，提供了一种由计算机执行的信息处理方法。

获取手动拍摄的对象图像组，该手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在手动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的。

基于关于所获取的手动拍摄对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息，通过使用预定函数进行拟合来计算图像拾取设备相对于对象的第一对焦位置；以及

基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置。

根据本公开的实施例，提供了一种程序，使计算机执行以下步骤：

获取手动拍摄的对象图像组，该手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，该多个对象图像是通过在手动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的；

基于关于所获取的手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息，通过使用预定函数进行拟合，计算图像拾取设备相对于对象的第一对焦位置；以及

基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置。

根据本公开的实施例，提供了一种视觉测量装置，包括图像拾取单元、上述获取单元、上述第一计算器和上述驱动器。

图像拾取单元能够通过拍摄对象的图像来生成对象图像。

如上所述，根据本公开，可以通过以高速计算对焦位置来减少自动聚焦的时间。

附图说明

图1是示意性地示出根据本公开的实施例的视觉测量装置的配置的示例的图；

图2是示意性地示出图1的主PC的配置的示例的框图；

图3是示出计算焦点位置(预测AF)的示例的流程图；

图4是示出计算焦点位置(高速模式AF)的示例的流程图；

图5是示出计算焦点位置(高精度模式AF)的示例的流程图；

图6是示出手动调整相机位置的方式的图；

图7是示出设置第一搜索范围的方式的图；

图8是示出手动调整相机位置的方式的图；

图9是示出在高速模式AF下移动相机的操作的图；

图10是示出在高速模式AF下移动相机的操作的图；

图11是示出在高精度模式AF下移动相机的操作的图；

图12是示出确定第一对焦位置的有效性的方法的示例的图；

图13A和图13B是示意性地示出基于关于手动拍摄的对象图像组的多个对比度信息计算第一对焦位置的方式的照片和图；

图14A和图14B是示意性地示出基于关于手动拍摄的对象图像组的多个对比度信息计算第一对焦位置的方式的照片和图；

图15是示出设置多个划分区域的方式的图；

图16是示出更新划分区域信息的方式的示例的流程图；

图17是示出移动对比度图的方式的图；

图18是示出移动对比度图的方式的图；

图19是示出移动对比度图的方式的图；

图20是示出基于划分区域信息计算第一对焦位置和第一对焦位置的可靠性的示例的图；

图21是示出可比较示例的现有AF的图；

图22是示出可比较示例的现有AF的图；

图23A和图23B是示出可比较示例的现有AF的处理时间的图表；以及

图24A和图24B是示出执行第一搜索时的处理时间的图表。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本公开的实施例。

[视觉测量装置的配置]

图1是示意性地示出根据本公开的实施例的视觉测量装置的配置的示例的图。视觉测量装置300包括非接触式视觉测量系统100和PC(个人计算机)200。PC 200驱动和控制视觉测量系统100，并根据需要处理数据。PC 200用作本实施例的信息处理装置。注意，除了PC之外的任何计算机都可以用作本实施例的信息处理装置。

视觉测量系统100包括支架111、平台112和图像拾取单元114。支架111是用于移动样本的装置。平台112安装在支架111上。图像拾取单元114布置在平台112上方。

支架111包括底座115。底座115包括主表面116。主表面116在第一方向(X轴方向)上具有短边，在第二方向(Y轴方向)上具有长边。第一方向与第二方向正交。两个柱113a和113b分别布置在底座115的两个长边上。两个柱113a和113b向上(沿Z轴方向)延伸。引导件113c布置在两个柱113a和113b之间。引导件113c沿X轴方向延伸。

平台112包括安装表面117。工件3、即被测对象，安装在安装表面117上。安装表面117安装在支架111的主表面116上，使得安装表面117可以与水平方向平行。支架111包括在主表面116上的Y轴驱动器机构(未示出)。Y轴驱动器机构使平台112在Y轴方向上移动。PC200控制Y轴驱动器机构。结果，平台112在Y轴方向上移动。Y轴驱动器机构的配置不受限制，并且可以根据需要设计。

图像拾取单元114安装在布置在两个柱113a和113b之间的引导件113c上。引导件113c包括X轴驱动器机构(未示出)。PC 200控制X轴驱动器机构。结果，图像拾取单元114在X轴方向上移动。X轴驱动器机构的配置不受限制，并且可以根据需要设计。

相机118安装在图像拾取单元114上，使得相机118可以面向平台112。相机118用作图像拾取设备(图像拾取单元)。相机118包括例如CMOS(互补金属氧化物半导体)或CCD(电荷耦合器件)传感器等。可以使用另一个相机。

相机118能够通过拍摄对象(即工件3)的图像来生成对象(即工件3)的对象图像。相机118能够在Z轴方向(焦轴方向，即光轴方向)上移动。相机118能够在预定范围内的任意焦点位置处拍摄对象(即工件3)的图像。图像拾取单元114包括Z轴驱动器机构(未示出)。Z轴驱动器机构使相机118在Z轴方向上移动。PC 200控制Z轴驱动器机构。结果，相机118在Z轴方向上移动。结果，相机118的焦点位置移动。

用户操作鼠标、操纵杆箱等，从而相机118在Z轴方向上移动并且焦点位置移动。或者，PC 200可以控制相机118自动移动。结果，焦点位置可以移动。用户可以输入操作，从而移动焦点位置(即，手动移动焦点位置)。PC 200可以控制和移动焦点位置(即，自动移动焦点位置)。

视觉测量系统100的种类不受限制。可以使用任何装置，例如只要它测量和观察对象图像，其中该对象图像是工件3的拍摄图像，并且只要它能够手动和自动地移动焦点位置即可。例如，视觉测量系统100可以是图像探针(image probe)，诸如CNC视觉测量系统或CNC3D(三维)测量系统、硬度测试机等。此外，本公开适用于数码显微镜。数码显微镜的数码相机拍摄通过光学显微镜获取的放大图像的图像。在这种情况下，包括物镜的成像光学系统生成对象的放大图像。图像拾取设备(图像拾取单元)包括成像光学系统。通常，物镜在Z轴方向上移动，从而移动焦点位置。

在图1的示例中，图像拾取单元114在X轴方向上被驱动，并且平台112在Y轴方向上被驱动。结果，可以相对于平台112的安装表面117在XY平面方向上移动相机118的图像拾取位置。换句话说，视觉测量系统100的相机118能够在平行于安装表面117的2D平面上的任意图像拾取位置处拍摄工件3的图像，其中工件3安装在安装表面117上。注意，图像拾取位置是区域(图像拾取区域)的位置，其中该区域的图像由相机118拍摄。相机118拍摄图像拾取区域中的区域的图像(对象图像)。

相机118可以具有在XY平面方向上移动图像拾取位置的任何配置。例如，平台112能够在X轴方向和Y轴方向上被驱动。此外，图像拾取单元114能够在X轴方向和Y轴方向两者上被驱动。或者，平台112能够在XY平面方向上被驱动，图像拾取单元114能够在XY平面方向上被驱动，并且平台112和图像拾取单元114之间的相对位置关系可被任意控制。

PC 200包括主PC 221、键盘222、操纵杆箱(以下称为J/S)223、鼠标224、显示器225和打印机226。键盘222、J/S 223、鼠标224用作操作输入单元，其中用户输入指令。显示器225用作显示单元。例如，显示器225是液晶、EL(电致发光)或CRT(阴极射线管)显示设备等。打印机226能够例如打印出测量结果等。

图2是示意性地示出主PC 221的配置的示例的框图。主PC 221包括CPU(中央处理单元)235、ROM(只读存储器)236、RAM(随机存取存储器)237、图像存储器238和显示控制器239。此外，主PC 221包括各种I/F(接口)241至245。视觉测量系统100、键盘222、HDD(硬盘驱动器)240等连接到I/F 241到245中的每一个。

相机118拍摄工件3的对象图像。相机118经由I/F 241将关于对象图像的信息传送/输入到图像存储器238/图像存储器238中。图像存储器238将关于对象图像的信息存储为多值图像。例如，经由USB电缆和USB端口传输图像信息。USB电缆是通用数字串行通信线。

在某些情况下，基于CAD(计算机辅助设计)数据执行离线教学。在这种情况下，CAD系统(未示出)生成工件3的CAD数据。CAD数据经由I/F 242输入CPU 235中。例如，CPU 235将输入CPU 235中的CAD数据开发为诸如位图的图像信息。然后，图像存储器238存储该图像信息。显示控制器239在显示器225上显示存储在图像存储器238中的图像信息。

键盘222、J/S 223和鼠标224输入代码信息、位置信息等。代码信息、位置信息等经由I/F 244输入CPU 235中。ROM 236存储宏程序。RAM 237存储经由I/F 245从HDD 240获取的各种程序。CPU 235基于宏程序和各种程序执行测量，显示测量结果等。各种程序包括例如测量程序、测量结果显示程序等。各种程序还包括用于执行本公开的信息处理方法的程序。

CPU 235能够经由I/F 243基于测量过程驱动和控制视觉测量系统100。例如，用户操作J/S 223或鼠标224以输入信息。基于输入信息控制视觉测量系统100的X轴驱动器机构和Y轴驱动器机构。结果，平台112和图像拾取单元114在X轴方向和Y轴方向上相对移动。

在平台112和图像拾取单元114移动和稳定之后，手动或自动控制Z轴驱动器机构。结果，相机118在Z轴方向上移动。然后，在对焦的焦点位置处确定焦点位置。拍摄对焦的工件3的图像。然后，在显示器225上显示新图像拾取区域中的工件3的对象图像。稍后将详细描述如何计算焦点位置。

注意，HDD 240是被配置为存储各种程序、数据等的存储介质。RAM 237存储各种程序，并将用于各种处理的工作区域提供给CPU 235。在该实施例中，HDD 240、ROM 236、RAM237等用作存储器。注意，程序可以经由诸如因特网的网络安装在PC 200中。

此外，PC 200能够发送例如指定相机118的帧速率的信号、指定照明设备(未示出)的光强度的信号等。照明设备用光照射工件3。相机118以PC 200指定的帧速率拍摄工件3的图像。如上所述，经由USB电缆等将关于拍摄图像的图像信息批量传送到PC 200。注意，各种照明器中的任何一个都可以用作照明设备。例如，可以使用PWM(脉冲宽度调制)控制的LED(发光二极管)等。

当相机118拍摄对象的图像时，视觉测量系统100的位置控制器(未示出)等将关于相机118的位置信息发送到PC 200。例如，与相机118的拍摄图像的操作同步地从Z轴驱动器机构的线性标尺等读取Z坐标值。读取的Z坐标值被发送作为关于拍摄了对象的图像的相机118的位置信息。

作为具体示例，相机118在对象图像的曝光期间输出Z坐标值的锁存信号(例如，可以是选通信号等)。位置控制器等基于输出的锁存信号锁存Z坐标值。PC 200获取锁存的Z坐标值。或者，可以执行另一个过程。

在该实施例中，相机118的位置121移动以移动焦点位置。然而，移动焦点位置的方式不限于此。例如，可以调整相机118的包括镜头等的光学系统以移动焦点位置。如果使用数码显微镜作为视觉测量系统100，则可以调整光学显微镜的光学系统(例如，可以移动物镜)以移动焦点位置。换句话说，移动对象图像的焦点位置的方法不受限制，并且其配置不受限制。

如图2示意性所示，在该实施例中，CPU 235基于预定程序操作，并实现获取单元250、对焦位置计算器251、可靠性计算器252、驱动器253、峰值确定单元254、通知单元255和模式选择单元256。

获取单元250获取由相机118生成的对象图像。在该实施例中，获取单元250获取手动拍摄的对象图像组。相机118在手动移动相机118的位置(焦点位置)的同时拍摄工件3的图像以生成多个对象图像。手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像。此外，获取单元250获取自动拍摄的对象图像组。相机118在自动移动相机118的位置(焦点位置)的同时拍摄工件3的图像以生成多个对象图像。自动拍摄的对象图像组包括多个对象图像。

此外，获取单元250能够在拍摄获取的对象图像时获取关于相机118的位置信息。关于相机118的位置信息与拍摄获取的对象图像时关于相机118的焦点位置信息相对应。在本公开中，在拍摄对象图像时关于相机118的位置信息(焦点位置信息)在一些情况下被描述为关于对象图像的位置信息(焦点位置信息)。

对焦位置计算器251用作第一至第三计算器。对焦位置计算器251能够计算第一至第三对焦位置。第一至第三对焦位置的计算包括更新过去计算的第一至第三对焦位置，以计算要被视为当前第一至第三对焦位置的第一至第三对焦位置。

可靠性计算器252能够计算第一对焦位置的可靠性。可靠性的计算包括更新过去计算的可靠性以计算要被视为当前可靠性的可靠性。

驱动器253能够移动相机118的位置(焦点位置)。当用户经由J/S 223等执行移动相机118的位置(焦点位置)的手动操作时，驱动器253移动相机118的位置(焦点位置)。此外，驱动器253基于从PC 200输出的、用于自动移动相机118的位置(焦点位置)的控制，来移动相机118的位置(焦点位置)。

峰值确定单元254用作确定单元。峰值确定单元254能够确定是否能够计算对比度峰值。换句话说，峰值确定单元254基于所获取的对象图像和关于对象图像的位置信息，监视是否满足能够计算对比度峰值的条件。结果，可以确定是否能够计算峰值。

通知单元255能够输出关于本实施例的视觉测量装置300的操作的任意通知信息。例如，通知单元255输出关于由可靠性计算器252计算出的第一对焦位置的可靠性的通知信息等。输出通知信息的方法不受限制。例如，可以使用诸如显示预定GUI、输出语音或使灯闪烁的任意方法。

模式选择单元256用作选择单元。模式选择单元256以可切换的方式选择关于自动聚焦(在下文中，称为AF)的高速模式和高精度模式。

这些块执行本实施例的以下信息处理方法。换句话说，存储在HDD 240等中的软件和PC 200的硬件资源协作并实现PC 200的信息处理。注意，可以使用专用硬件来实现诸如获取单元250的每个块。

[视觉测量装置的操作]

将描述该实施例的视觉测量装置300的操作(焦点位置的计算)。图3至图5各自是示出计算焦点位置的示例的流程图。图6至图12各自是示出图3至图5的每个步骤的图。

在以下描述中，相机118在Z轴方向上的移动对应于焦点位置的移动。此外，相机118的可移动范围对应于焦点位置的可移动范围。

图3示出了开始实时显示的方式的示例，其中由相机118拍摄的对象的图像显示在显示器225上，这是在输入AF指令之前的处理示例。

首先，用户首先手动地将相机118的位置121移动到焦点位置附近以便开始AF。用户在显示器225上检查由相机118拍摄的对象图像，并同时将相机118移向焦点位置。例如，可以由通知单元255输出促使用户手动移动相机118的GUI、通告等。

例如，如图6所示，焦点位置Z_focus位于Z轴方向上的预定位置。然后，用户从位于焦点位置Z_focus上方的位置A向下移动相机118。用户将相机118从位置A移动到位于焦点位置Z_focus下方的位置B。

此时，显示在显示器225上的已经模糊的对象图像变得清晰，然后再次变得模糊。换句话说，对象图像的低的对比度变高，然后再次变低。结果，用户能够掌握它已经通过焦点位置Z_focus。此外，用户能够掌握焦点位置Z_focus的近似位置。

然后，用户再次将相机118从位置B向上移向焦点位置Z_focus。然后，用户将相机118移动到焦点位置Z_focus上方的位置C。以这种方式，相机118的位置121被手动设置到焦点位置Z_focus的附近，并且输入AF指令。

注意，如图6所示，相机118被配置为可在预定范围(即可移动范围120)内移动。此外，在该实施例中，参考相机118的位置121来设置第一搜索范围122和第二搜索范围123。第一搜索范围122和第二搜索范围123分别是在执行第一搜索和后面描述的第二搜索时可以自动搜索焦点位置的范围。

第一搜索范围122和第二搜索范围123各自具有向上方向上距相机118的位置121的预定距离和向下方向上距相机118的位置121的预定距离。换句话说，设置具有长度±Lmm的第一搜索范围122和具有长度±L'mm的第二搜索范围123，其中正(+)方向是沿着Z轴的向上方向。

第一搜索范围122的距离((Lmm)的长度)大于第二搜索范围123的距离((L'mm)的长度)。第一搜索范围122和第二搜索范围123的距离不受限制。例如，第一搜索范围122和第二搜索范围123的距离可以基于焦点深度等任意地设置。相机118在Z轴方向上移动，结果，第一搜索范围122和第二搜索范围123移动。

在该实施例中，当手动调整相机118的位置121时，执行图3中所示的预测AF。注意，手动拍摄的对象图像组265包括在手动调整相机118的位置121时拍摄的多个对象图像260。在图6至图8的示例中，手动拍摄的对象图像组265包括对象图像260、即图像0到图像8。

如图3所示，相机118开始拍摄图像。相机118以预定的帧速率拍摄工件3的图像，从而生成多个对象图像260(步骤101)。在图6的示例中，相机118首先在位置A处拍摄对象图像260，即图像0。

获取单元250获取在位置A处拍摄的对象图像260，即图像0。此外，获取单元250获取关于对象图像260(即图像0)的位置信息Z0。换句话说，当拍摄对象图像260(即图像0)时，获取单元250获取相机118的位置信息Z0(步骤102)。

所获取的对象图像260(即图像0)被存储在存储装置中的主存储器中。关于对象图像260(即图像0)的位置信息Z0被存储在存储装置中的历史缓冲器中(步骤103)。

对焦位置计算器251计算所获取的对象图像260(即图像0)的对比度值。计算出的对比度值存储在历史缓冲器中(步骤104)。

对比度值是基于关于对象图像260的对比度信息计算出的评估对比度值。基于对象图像260的像素的亮度值计算对比度值。计算对比度值的方法不受限制。

例如，可以基于相邻像素的亮度值的差的总和来计算对比度值。或者，可以基于对象图像260的频率分量、基于亮度值的绝对值的总和等来计算对比度值。或者，可以基于任何任意方法计算对比度值。注意，没有必要使用关于所有像素的亮度值的所有信息。或者，可以使用一些数据。

峰值确定单元254确定是否能够计算可移动范围120中的对比度的峰值(步骤105)。

在该实施例中，读取关于对象图像260的最大对比度值和位置信息。最大对比度值是存储在历史缓冲器中的对象图像260的对比度值的最大值。此外，从历史缓冲器中读取最下端对比度值和最上端对比度值。最下端对比度值是其中位置信息在最下端的对象图像260的对比度值。最上端对比度值是其中位置信息位于最上端的对象图像260的对比度值。

峰值确定单元254基于读取的最大对比度值、最下端对比度值和最上端对比度值，并基于图6所示的预定阈值(即锁定(lock-on)阈值134)确定是否能够计算对比度的峰值。

具体地，最大对比度值大于锁定阈值134，并且最下端对比度值和最上端对比度值都小于锁定阈值134。此时，峰值确定单元254确定能够计算对比度的峰值。

确定峰值的计算的方法不受限制。可以使用另一种方法。例如，存在对比度值小于锁定阈值的两个对象图像260。此外，存在对比度值大于锁定阈值的对象图像260，其是在这两个对象图像260之间的位置处拍摄的。在这种情况下，峰值确定单元254可以确定能够计算对比度的峰值。锁定阈值的具体值不受限制。锁定阈值的具体值可以任意设置。

在图6的示例中，在位置A处拍摄了对象图像260，即图像0。因此，流程返回到步骤102(步骤105中的“否”)。在步骤102中，获取单元250获取对象图像260即图像1，以及关于对象图像260即图像1的位置信息Z1。

重复从步骤102到步骤105的循环处理。获取单元250获取对象图像260即图像5，以及关于对象图像260即图像5的位置信息Z5。此时，峰值确定单元254确定能够计算对比度的峰值(步骤105中的“是”)。流程进行到步骤106。

在步骤106中，对焦位置计算器251基于关于手动拍摄对象图像组265的多个对比度信息，使用预定函数进行拟合。对焦位置计算器251用作第一计算器。然后，对焦位置计算器251计算相机118相对于工件3的第一对焦位置125(焦点锁定)。

如图6所示，在该实施例中，基于模型函数拟合，计算示出可移动范围120内的焦点位置与对比度值之间的关系的函数。然后，计算函数的峰值作为对比度峰值。计算与对比度峰值相对应的相机118的位置(焦点位置)作为第一对焦位置125。例如，可以使用采用最小二乘法等的高斯函数拟合作为模型函数拟合。或者，可以使用另一种函数拟合。

通过执行模型函数拟合，可以将第一对焦位置125计算为以高精度聚焦的焦点位置Z_focus。

如图7所示，如果计算出第一对焦位置125并且处于焦点锁定状态，则参考计算出的第一对焦位置125设置第一预测搜索范围127。设置的预测搜索范围127小于第一搜索范围122。设置的第一预测搜索范围127具有距第一对焦位置125(即中心)在向上和向下方向上的预定距离。换句话说，设置具有长度±Nmm的第一预测搜索范围127，其中正(+)方向是沿Z轴的向上方向。

可以基于焦点深度等任意地设置第一预测搜索范围127的距离(长度为Nmm)。例如，如果光学系统具有更小的焦点深度，则设置更小的第一预测搜索范围127。如果光学系统具有更大的焦点深度，则设置更大的第一预测搜索范围127。

可靠性计算器252计算第一对焦位置125的可靠性(步骤107)。在该实施例中，可靠性计算器252基于关于手动拍摄的对象图像组265的多个位置信息(位置信息Z0至Z5)并基于在步骤106中计算的对比度峰值计算第一对焦位置125的可靠性，其中关于手动拍摄的对象图像组265的多个位置信息(位置信息Z0至Z5)是通过重复从步骤102到步骤105的循环处理获取的。

在图6的示例中，基于关于手动拍摄对象图像组265的位置信息Z0至Z5，计算拍摄对象图像260时相机118的位置之间的间隔ΔZ1至ΔZ5。基于相机118的位置之间的间隔ΔZ1至ΔZ5，计算当拍摄手动拍摄的对象图像组265的对象图像时相机118的移动速度(例如，平均移动速度)。

随着相机118的移动速度接近平均移动速度，确定第一对焦位置125的可靠性更高。换句话说，随着速度的变化越小，确定可靠性越高。随着速度的变化越大，确定可靠性越低。此外，随着相机118的平均移动速度增加，确定第一对焦位置125的可靠性更低。注意，如果平均移动速度低于预定移动速度，则可以获取更准确的对比度曲线，从而可以提高可靠性。

此外，相机118的位置之间的间隔ΔZ1至ΔZ5基本上是恒定的，确定当拍摄手动拍摄的对象图像组265的对象图像时相机118的移动速度保持恒定，并且第一对焦位置125的可靠性高。如果位置之间的间隔ΔZ1至ΔZ5具有变化，则相机118的移动速度不稳定，并且确定可靠性低。位置之间的间隔ΔZ1至ΔZ5的变化可以通过例如使用标准偏差等来评估。

此外，当在步骤106中计算的对比度峰值更大时，确定第一对焦位置125的可靠性更高。当对比度峰值更小时，确定第一对焦位置125的可靠性更低。

如上所述，在本实施例中，基于当拍摄手动拍摄的对象图像组265的对象图像时相机118的移动速度、速度的恒定性(变化量)和对比度峰值计算第一对焦位置125的可靠性。计算第一对焦位置125的可靠性作为加权系数。随着可靠性越高，加权系数越大。随着可靠性越低，加权系数越小。要计算的可靠性(加权系数)可以被归一化，使得可靠性具有在诸如从0到1的范围的预定范围内的值。

计算第一对焦位置125的可靠性的具体方法或算法不受限制。例如，可以基于上述的相机118的移动速度、速度的恒定性(变化量)和对比度峰值之一，或者基于其任意组合来计算可靠性。或者，可以使用另一个参数。例如，模型函数拟合中使用的对比度值的数量等可以用于确定可靠性。

对焦位置计算器251和可靠性计算器252生成并更新预测信息(步骤108)。响应于AF指令的输入来参考预测信息。预测信息包括第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性(加权系数)。在图6的示例中，生成基于手动拍摄的对象图像组265(即图像0到图像5)的多个预测信息。

注意，预测信息还包括关于对象图像260的对比度值和存储在历史缓冲器中的关于对象图像260的多个位置信息。另外，可以生成任意信息作为预测信息。

如图8所示，相机118从位置B朝向位置C手动移动。而且此时，执行图3所示的预测AF。依次获取手动拍摄的对象图像组265，即图像6至图像8，以及关于图像6至图像8的位置信息Z6至Z8，并且计算对象图像260的对比度值(从步骤102至105的循环处理)。

当获取对象图像260(即在位置C处拍摄的图像8)和位置信息Z8时，确定能够计算对比度峰值(步骤105中的“是”)。注意，在此确定步骤中，对于例如对象图像260，即通过第一对焦位置125的先前计算而最终获取的图像5和随后的对象图像，读取最大对比度值、最下端对比度值和最上端对比度值。具体地，对于手动拍摄的对象图像组265，即图像5到图像8，读取这些值。

通过执行模型函数拟合，计算对比度峰值和第一对焦位置125(步骤106)。计算第一对焦位置125的可靠性(加权系数)(步骤107)。如上所述，在本实施例中，每当在步骤105中确定能够计算对比度峰值时，计算第一对焦位置125。

对焦位置计算器251和可靠性计算器252更新预测信息(步骤108)。在该实施例中，基于以下公式更新第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性(加权系数)。

Zfocus_c＝(Zfocus_p x Wpast+Zfocus_n x Wnew)/(Wpast+Wnew)

Wcurrent＝Wpast+Wnew

公式中的参数如下。

Zfocus_c...更新的第一对焦位置

Zfocus_p...先前更新的第一对焦位置

Zfocus_n...新计算的第一对焦位置

Wcurren......更新的可靠性

Wpast...先前更新的可靠性

Wnew...新计算的可靠性

如上所述，在该实施例中，对焦位置计算器251基于过去计算出的第一对焦位置125和过去计算出的第一对焦位置125的可靠性来更新包括在预测信息中的第一对焦位置(Zfocus_p)。对焦位置计算器251基于第一对焦位置(Zfocus_p)计算第一对焦位置(Zfocus_c)。对焦位置计算器251用作第一计算器。当然，也使用通过使用模型函数进行拟合而新计算出的第一对焦位置(Zfocus_n)。

通过基于关于手动拍摄的对象图像组265的多个对比度信息使用预定函数进行拟合来计算第一对焦位置125的过程包括更新包括在预测信息中的第一对焦位置(Zfocus_p)以计算当前的第一对焦位置(Zfocus_c)。换句话说，通过任意地进行拟合和更新两者，计算相机118相对于工件3的第一对焦位置125。

通过基于过去计算出的第一对焦位置125的可靠性对当前第一对焦位置125进行加权以计算当前的第一对焦位置125，来计算具有高可靠性的第一对焦位置125。换句话说，可以提高检测焦点位置Z_focus的精度。

此外，可靠性计算器252基于过去计算出的第一对焦位置125的可靠性以计算第一对焦位置125的更新的可靠性(Wcurren)，来更新包括在预测信息中的可靠性(Wpast)。当然，也使用新计算出的第一对焦位置125的可靠性(Wnew)。注意，更新预测信息的方法不受限制。可以任意使用与上述公式不同的计算方法。

图4和图5各自是示出当用户输入AF指令时执行的AF过程的示例的流程图。图4示出了当选择高速模式作为AF模式时的处理的示例。高速模式是被选择用于观察工件3的模式。在该实施例中，高速模式对应于正常模式。

图5示出了当选择高精度模式作为AF模式时的处理的示例。高精度模式是被选择用于观察工件3的模式。利用高精度模式，实现了具有比高速模式的情况更高精度的AF。

当用户输入这样的指令或者PC 200执行这样的设置时，高速模式和高精度模式由图2所示的模式选择单元256任意选择。例如，通知单元255可以经由GUI、通告等输出哪个模式正被选择。

如图4所示，如果高速模式被选择，则驱动器253获取预测信息(步骤201)。确定是否能够使用所获取的预测信息(步骤202)。在该实施例中，确定包括在预测信息中的第一对焦位置125的可靠性是否具有大于预定阈值的值。换句话说，确定上述第一对焦位置(Zfocus_c)的更新可靠性(Wcurren)是否具有大于预定阈值的值。预定阈值可以任意设置。

如果第一对焦位置(Zfocus_c)的更新可靠性(Wcurren)具有大于预定阈值的值，则相机118的位置(焦点位置)移动到第一对焦位置125，如图9所示。换句话说，相机118移动到第一对焦位置(Zfocus_c)作为焦点位置Z_focus(步骤203)。结果，由于不执行搜索操作并且AF结束，因此可以显著减少AF的时间。

此外，由于仅需要以足够高的速度(例如作为最大速度的第一速度Vmax1)移动相机118，因此AF的时间非常短。

如果第一对焦位置(Zfocus_c)的更新的可靠性(Wcurren)具有小于预定阈值的值，则执行第一搜索而不是使用第一对焦位置125作为焦点位置Z_focus。在参考第一对焦位置125的第一预测搜索范围127内执行第一搜索。

因此，相机118的位置移动到第一预测搜索范围127的端点之一作为第一搜索的起始位置(步骤204)。通常，当输入AF指令时，相机118的位置移动到更靠近相机118的位置的端点。结果，可以减少AF的时间。

执行第一搜索。对焦位置计算器251计算相机118相对于工件3的第二对焦位置(步骤205)。对焦位置计算器251用作第二计算器。

例如，如图10所示，驱动器253以低于第一速度Vmax1的第二速度V1在第一预测搜索范围127内移动相机118的位置。第二速度V1的具体值不受限制。可以基于焦点深度等任意地设置第二速度V1的具体值，使得可以以高精度计算焦点位置Z_focus。

相机118在第一预测搜索范围127内自动移动相机118的位置的同时拍摄工件3的图像以生成多个对象图像270。自动拍摄的对象图像组275包括多个对象图像270。在图10的示例中，自动拍摄的对象图像组275包括对象图像270(图像2至图像6)。注意，对象图像270(图像0和图像1)可以用于计算第二对焦位置130。

对焦位置计算器251基于关于自动拍摄的对象图像组275的对比度信息计算第一预测搜索范围127中的第二对焦位置130。换句话说，基于自动拍摄的对象图像组275的多个对比度信息计算对比度峰值。然后，计算与对比度峰值对应的相机118的位置作为第二对焦位置130。计算第二对焦位置130作为焦点位置Z_focus。

通常，通过基于关于自动拍摄的对象图像组275的多个对比度信息使用预定函数进行拟合来计算第二对焦位置130。例如，使用最小二乘法等的高斯函数拟合可以用作模型函数拟合。或者，可以使用另一种函数拟合。另外，作为计算对比度值和峰值的方法，可以使用任意方法。

在图10的示例中，当在第一预测搜索范围127的端点处拍摄对象图像270(图像6)时，计算对比度峰值。然后，当对象图像270(图6)被拍摄时停止相机118的移动。注意，当在移动到第一预测搜索范围127的最下端之前计算峰值时，可以停止相机118的移动。结果，可以减少处理时间。例如，当计算对比度值时停止相机118的移动，其中对比度值的数量足以计算模型函数的参数。

驱动器253将相机118的位置(焦点位置)移动到第二对焦位置130。换句话说，相机118移动到作为焦点位置Z_focus的第二对焦位置130(步骤203)。通过在参考第一对焦位置125的第一预测搜索范围127上执行第一搜索，以这种方式，可以充分地防止发生不必要的扫描。还可以以高速计算焦点位置Z_focus。

注意，参考第一对焦位置125的第一预测搜索范围127可以不是具有包括位于中心的第一对焦位置125的预定长度的范围。或者，可以将第一预测搜索范围127的起始位置128与相对侧的第一搜索范围122的端点(图10的示例中的最下端131)之间的范围设置为第一预测搜索范围。结果，可以扫描更宽的范围，并以高精度计算焦点位置Z_focus。

将参考图5描述选择高精度模式的情况。图5中所示的步骤301至304类似于图4中所示的步骤201、202、204和205。如果包括在预测信息中的第一对焦位置(Zfocus_c)的更新的可靠性(Wcurren)具有大于预定阈值的值(步骤302中的“是”)，则通过使用第一对焦位置(Zfocus_c)作为搜索参考位置来执行第二搜索。

如果第一对焦位置(Zfocus_c)信息的更新的可靠性(Wcurren)具有小于预定阈值的值(步骤302中的“否”)，则执行第一搜索以计算第二对焦位置130(步骤303和304)。通过使用计算的第二对焦位置130作为搜索参考位置来执行第二搜索。

如图11所示，设置基于搜索参考位置的第二预测搜索范围135。设置的第二预测搜索范围135小于第二搜索范围123。设置的第二预测搜索范围135在从搜索参考位置(第一对焦位置或第二对焦位置)，即中心，的向上和向下方向上具有预定距离。可以基于焦点深度等任意地设置第二预测搜索范围135的距离(长度为M mm)。

相机118的位置移动到第二预测搜索范围135的端点之一作为第二搜索的起始位置(步骤305)。在图11的示例中，相机118的位置移动到第二预测搜索范围135的最下端。当然，可以选择更靠近相机118的当前位置的端点作为第二搜索的起始位置。

执行第二搜索。对焦位置计算器251计算相机118相对于工件3的第三对焦位置140(步骤306)。对焦位置计算器251用作第三计算器。例如，如图11所示，驱动器253以低于第二速度V1的第三速度V2在第二预测搜索范围135内移动相机118的位置。第三速度V2的具体值不受限制。可以基于焦点深度等任意地设置第三速度V2的具体值，使得可以以高于第一搜索的情况的精度计算聚焦位置Z_focus。

相机118在自动移动相机118的位置的同时在第二预测搜索范围135内拍摄工件3的图像，以生成多个对象图像270。自动拍摄的对象图像组275包括多个对象图像270。在图11的示例中，自动拍摄的对象图像组275包括对象图像270，即图像0到图像8。

对焦位置计算器251基于关于自动拍摄的对象图像组275的多个对比度信息计算第二预测搜索范围135内的第三对焦位置140。换句话说，基于自动拍摄的对象图像组275的多个对比度信息计算对比度峰值。然后，计算对应于对比度峰值的相机118的位置作为第三对焦位置140。以高精度模式计算第三对焦位置140作为焦点位置Z_focus。

通常，通过基于关于自动拍摄的对象图像组275的多个对比度信息使用预定函数进行拟合来计算第三对焦位置140。例如，使用最小二乘法等的高斯函数拟合可以用作模型函数拟合。或者，可以使用另一种函数拟合。另外，作为计算对比度值和峰值的方法，可以使用任意方法。

在图11的示例中，当在移动到第二预测搜索范围135的最上端之前计算峰值时，停止相机118的移动。结果，可以减少处理时间。同时，相机118可以移动到第二预测搜索范围135的最上端或者移动到图11中所示的第二搜索范围的最上端。结果，可以扫描更宽的范围，并且能够以高精度计算焦点位置Z_focus。可以基于例如是否计算对比度值来任意地设置相机118的可移动范围，其中对比度值的数量足以计算模型函数的参数。

驱动器253将相机118的位置(焦点位置)移动到第三对焦位置140。换句话说，相机118移动到作为焦点位置Z_focus的第三对焦位置140(步骤307)。通过参考以高速模式计算的焦点位置Z_focus执行第二搜索，以这种方式，可以以高精度计算用于测量的焦点位置Z_focus。

例如，在手动调整相机118的位置之后并且在输入AF指令之前，更换或替换了工件3。或者，改变了图像拾取条件(例如，改变了照明强度)。在这种情况下，焦点位置Z_focus被改变。结果，难以通过图4和图5中所示的处理将相机118的位置适当地移动到焦点位置Z_focus。换句话说，可能不成功地执行AF。

在该实施例中，如果在计算出第一对焦位置125之后的预定时段内没有输入AF指令，则可靠性计算器252确定第一对焦位置125无效，使得可以成功执行AF。

在大多数情况下，焦点位置Z_focus由于在计算出第一对焦位置125之后更换工件3等而改变。相信，如果工件3不被更换等，则用户在他/她手动调整相机118的位置之后不久就会输入AF指令。

考虑到这一点，如果在计算出第一对焦位置125之后已过了预定时间段，则确定可能要更换工件3等。在这种情况下，确定第一对焦位置125无效。结果，可以防止发生不必要的搜索。注意，可以根据需要设置预定时间段。

可以基于如图12所示的对比度峰值来设置预定时间段。具体地，对比度峰值以预定速率衰减。衰减的峰值低于锁定阈值134。此时，确定第一对焦位置125无效。

换句话说，在图12的示例中，将直到峰值降至锁定阈值134以下的时间段设置为预定时间段。可以根据需要设置预定速率和锁定阈值134。例如，预定速率可以是帧速率等。

在第一对焦位置125无效之后，经由例如GUI、通告等通知这样的事实，其促使用户再次手动调整相机118的位置。然后，再次执行图3中所示的预测F。

注意，即使焦点位置Z_focus在输入AF指令之前改变，也可以继续AF以计算焦点位置Z_focus。例如，在图4的步骤202中确定第一对焦位置(Zfocus_c)的更新的可靠性(Wcurren)具有大于预定阈值的值，并且在步骤203中，相机118的位置移动到的第一对焦位置125。

基于在该位置拍摄的对象图像的对比度值来确定是否已适当执行AF。例如，如果在第一对焦位置125处拍摄的对象图像的对比度值小于预定阈值，则确定AF不成功。然后，通过参考第一对焦位置125搜索整个第一搜索范围122，计算对比度峰值。计算与计算出的对比度峰值对应的相机118的位置(焦点位置)作为焦点位置Z_focus。

如果搜索了参考第一对焦位置125的整个第一搜索范围122并且未计算对比度峰值，则相机118的位置在可移动范围120内任意移动。通过搜索参考移动后的位置的整个第一搜索范围122，能够计算焦点位置Z_focus。

例如，在图4的步骤202中确定第一对焦位置(Zfocus_c)的更新的可靠性(Wcurren)具有小于预定阈值的值，并且在步骤204和205中执行第一搜索。如果在第一预测搜索范围127内未计算对比度峰值，则搜索第一搜索范围122内的另一范围以计算对比度峰值。计算与计算出的对比度峰值对应的相机118的位置(焦点位置)作为焦点位置Z_focus。

如果搜索了整个第一搜索范围122并且未计算对比度峰值，则仅需要任意移动相机118的位置并搜索参考移动之后的位置的整个第一搜索范围122。

如果高精度模式正被选择，则仅需要通过使用通过搜索整个第一搜索范围122所计算出的对比度峰值作为搜索参考位置来执行第二搜索。注意，用户在他/她手动调整相机118的位置之后很少更换工件并输入AF指令。所以，上述情况非常罕见。

基于关于手动拍摄的对象图像组265的多个对比度信息计算第一对焦位置125。接下来，将详细描述计算第一对焦位置125的方式的示例。图13和图14是示意性地示出计算第一对焦位置125的示例的照片和图。

如图13A的照片和图13B的图所示，在该实施例中，对象图像260被划分，并且设置了多个划分区域280。通过对每个划分区域280应用与图3所示的第一对焦位置的计算类似的算法，基于关于多个划分区域280的多个对比度信息来计算划分区域对焦位置和划分区域对焦位置的可靠性。

然后，为每个划分区域280生成和更新预测信息，并将其存储在存储装置中。预测信息包括划分区域对焦位置和划分区域对焦位置的可靠性。预测信息还包括存储在历史缓冲器中的每个划分区域的对比度值和关于划分区域的位置信息。关于划分区域的位置信息对应于关于包括划分区域的对象图像260的位置信息。

根据需要使用为每个划分区域280存储的预测信息(下文中，称为划分区域信息)来计算整个对象图像260的第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性(加权系数)。

例如，在图13的示例中，划分区域信息显示在示出每个划分区域280的单元格281中。单元格281显示以下多个信息。

Y...当相机处于当前Z位置(焦点位置)时划分区域280的亮度(划分区域280的所有像素的亮度的平均值。例如，由256个色调/8位表示)。

C...当相机处于当前Z位置(焦点位置)时划分区域280的对比度值。

Cp...到目前为止划分区域280的最大对比度值。

Zp...当相机拍摄包括具有最大对比度值Cp的划分区域280的图像时，相机的Z位置(焦点位置)。使用[视觉测量装置的操作]的第143段的公式中的值Zc。

W...基于与图10的参考区域282重叠的区域的尺寸而确定的加权系数(稍后描述)。

例如，这些信息被存储为划分区域信息。或者，可以将其他信息存储为划分区域信息。

在图13中，没有在区域283上显示示出划分区域280的单元格281。不可能计算区域283的上述划分区域信息。例如，在图3中所示的步骤106和107中的划分区域对焦位置、以及尚未计算可靠性的区域对应于这些区域。

对于图13B的划分区域280a，在图13A中显示红色单元格，没有阴影线。已经确认了划分区域对焦位置和每个划分区域280a的可靠性。

对于图13B的对角线右上方阴影的划分区域280b，在图13A中显示黄色单元格。确定每个划分区域280b的划分区域对焦位置不高于当前Z位置。同时，确定每个划分区域280b的划分区域对焦位置可能低于当前Z位置。换句话说，尚未确定每个划分区域280b的划分区域对焦位置。

对于图13B的对角线左上方阴影的划分区域280c，在图13A中显示蓝色单元格。确定每个划分区域280c的划分区域对焦位置不低于当前Z位置。同时，确定每个划分区域280c的划分区域对焦位置可能高于当前Z位置。换句话说，尚未确定每个划分区域280c的划分区域对焦位置。

确定每个红色单元格(划分区域280a)的划分区域对焦位置和划分区域对焦位置的可靠性(加权系数)。关于红色单元格(划分区域280a)的信息用于计算整个对象图像260的第一对焦位置125、以及第一对焦位置125的可靠性(加权系数)。注意，颜色不限于上述颜色。

如图14所示，为了计算整个对象图像260的第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性(加权系数)，在对象图像260中设置参考区域282。将参考参考区域282计算第一对焦位置125。通常，设置的参考区域282位于对象图像260的中心，并且具有预定尺寸。参考区域282的位置不限于中心。或者，设置的参考区域282可以位于相机视野中的任意位置，并且参考区域282可以具有任意尺寸。

将与参考区域282重叠的划分区域280设置为计算对象区域284。基于关于计算对象区域284的多个划分区域信息，计算整个对象图像260的第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性(加权系数)，其中每个划分区域信息包括关于划分区域对焦位置的信息和划分区域对焦位置的可靠性(加权系数)。

此时，基于与参考区域282重叠的区域的尺寸对计算对象区域284进行加权。结果，可以以高精度计算第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性。

如果参考区域282包含整个单元格，即计算对象区域284，则单元格的加权系数W是1.0。如果参考区域282包含单元格的一部分，则单元格的W是介于0.0和1.0之间的值。如果单元格在参考区域282之外，则单元格的W为0.0。该单元格是除计算对象区域284之外的划分区域280。可以显示W以用于调试加权系数的误算。

例如，将每个计算对象区域284的划分区域对焦位置乘以加权系数W，并且将所获取的值相加以计算整个对象图像260的第一对焦位置125。此外，将每个划分区域对焦位置乘以加权系数W，并且将所获取的值相加以计算整个对象图像260的第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性(加权系数)。当然，加权的方法不受限制，可以使用任意方法(具体计算示例将在后面参考图20描述)。

在图13和图14中，划分区域280和多个划分区域信息是用于内部处理的信息。换句话说，示出划分区域280的单元格和多个划分区域信息实际上不显示在显示器225上。用户确认显示在显示器上的图像，该图像没有示出单元格也没有示出划分区域信息。当然，当用户操作视觉测量装置300时，这些信息可以显示在显示器225上。然而，这些信息通常用于调试。

图15是示出设置多个划分区域280的方式的图。如图15所示，机器坐标系和对比度图坐标系存储在存储装置中。机器坐标系示出平台112的位置和图像拾取单元格114的位置。基于机器坐标系计算图像拾取位置285的坐标。机器坐标系被设置在包括图像拾取位置285的可移动范围的范围内。机器坐标系的坐标以毫米表示。

机器坐标系的原点、X轴和Y轴与对比度图坐标系的原点、X轴和Y轴相同。如图15所示，机器坐标系的范围286被划分为网格，从而获取多个区域287。对比度图坐标系被建立为示出每个区域287的位置坐标的坐标系。

参考对比度图坐标系设置对比度图288。在该实施例中，设置的对比度图288的区域大于图像拾取区域(相机视野)289的区域。对比度图288包含图像拾取区域289。在该实施例中，对比度图288用作用于计算的图。

通过划分对象图像260(图像拾取区域289中的图像)来建立划分区域280，使得划分区域280可以对应于对比度图288的多个区域290。在图15中，多个划分区域280是阴影的(划分区域的数量小于图13等的数量)。鉴于此，基于每个划分区域280的近似尺寸来确定对比度图288的多个区域290中的每一个的尺寸，即对比度图坐标系的多个区域287中的每一个的尺寸。例如，每个划分区域280的尺寸是n×n(像素)。在这种情况下，基于尺寸(n×n像素)设置对比度图坐标系和对比度图288。

在该实施例中，拍摄的对象图像260的像素尺寸是已知的。因此，可以基于像素尺寸以毫米为单位计算(校准)每个划分区域280的边的长度。基于计算出的以毫米为单位的长度，以毫米为单位设置对比度图坐标系。在该实施例中，对象图像260的尺寸是2048×1536(像素)。划分区域280的尺寸、即单元格281，是128×128(像素)。对象图像260和划分区域280以毫米为单位被映射到机器坐标系上。

大于图像拾取区域289的对比度图288的尺寸不受限制。在该实施例中，包括多个划分区域280(图15中的7×5个单元格)的图像拾取区域289在八个方向上以相同的比率放大，从而设置包括21×15个单元格的对比度图288。或者，可以根据需要设置不同的对比度图。

如上所述，参考存储在存储装置中的对比度图288来建立多个划分区域280。例如，每次将对象图像260传送到PC 200时，更新关于多个划分区域280中的每一个的上述划分区域信息。例如，每当相机在XYZ轴方向上移动时，更新划分区域信息。

例如，存储以下多个划分区域信息。

Cp...最大的对比度值。

Zp...最大对比度的Z位置。

Cu...直到现在的用户手动移动相机的范围的最上端的对比度值。

Zu...直到现在的用户手动移动相机的范围的最上端的Z位置。

Cl...直到现在的用户手动移动相机的范围的最下端的对比度值。

Zl...直到现在的用户手动移动相机的范围的最下端的Z位置。

Cc...当前图像的对比度值(对应于[视觉测量装置的操作]的第99段至第104段中的对比度值C)。

Zc...当前图像的Z位置。

Bc...当前图像的亮度(对应于[视觉测量装置的操作]的第99段至第104段中的亮度Y)。

W...基于与参考区域重叠的区域的尺寸而确定的加权系数

Cb...前一图像的对比度值。

Zb...前一图像的Z位置。

Bb...前一图像的亮度。

Cb1到n...过去n个图像的对比度值(历史缓冲器)

Zb1到n...过去n个图像的Zb1到Z位置(历史缓冲器)

Bb1到n...过去n个图像的亮度(历史缓冲器)

Zfocus_c...划分区域对焦位置

Wcurrent...划分区域对焦位置的可靠性(加权系数)

注意，基于以下内插计算来计算当前图像的Z位置Zc，其中Zco是当前图像被传送的Z位置，Zpo是前一图像被传送的Z位置，tdelay是图像帧的传送延迟时间，且tframe(＝1/帧速率)是图像传输间隔。注意，用于计算Zc的公式不限于以下插值计算。另外一些图像数据可用于计算类似的对比度。

Zc＝Zco-(Zco-Zpo)×tdelay/tframe

图16是示出更新划分区域信息的方式的示例的流程图。首先，初始化对比度图288(步骤401)。主PC 221等待要传送的下一个图像(步骤402)。基于机器坐标系获取图像拾取位置285的XYZ坐标(步骤403)。例如，从线性标尺读取坐标值。

确定图像拾取位置285是否不能沿X轴或Y轴移动。换句话说，确定图像拾取位置285的X坐标值和Y坐标值是否不能改变(步骤404)。如果X坐标值和Y坐标值改变(步骤404中的“否”)，则对象图像260是流动图像。可能无法计算准确的对比度值。因此，跳过该过程并且流程返回到步骤402。

如果图像拾取位置285不能在X轴和Y轴上移动(步骤404中的“是”)，则基于关于XY平面上相机位置的信息和关于像素尺寸的信息来设置对比度图288(步骤405)。计算相机视野289中的划分区域280的对比度值(步骤406)。

关于每个单元格的划分区域信息如下更新(步骤407)。

如果Cc>Cp，Cp＝Cc且Zp＝Zc......则更新最大对比度值。

如果Zc>Zu，Cu＝Cc且Zu＝Zc......则更新最上端的对比度值。

如果Zc>Z1，Cl＝Cc且Z1＝Zc......则更新最下端的对比度值。

在确定Cp、Zp、Cu、Zu、Cl和Z1之后，执行图3中的步骤105的确定处理。然后，每当确定0对比度峰值可检测时，通过模型函数拟合计算对比度峰值和划分区域对焦位置(步骤406)。此外，计算划分区域对焦位置的可靠性(加权系数)(步骤407)。然后，使用[视觉测量装置的操作]的第42段中例示的公式更新划分区域信息(对应于预测信息)(步骤408)。

此时，可以如下确定划分区域对焦位置。

如果Cu等于Cp并且如果Cu大于C1，则确定焦点位置高于Zu，并且尚未确定划分区域对焦位置(显示蓝色单元格)。

如果C1等于Cp并且如果C1大于Cu，则确定焦点位置低于Z1，并且尚未确定划分区域对焦位置(显示黄色单元格)。

再次参考流程图，在步骤408中，计算Bc和Bb之间的差、即相邻图像的亮度差。如果Bc和Bb之间的差大于预定阈值，则重置(初始化)关于相应单元格的信息(步骤409)。换句话说，如果图像的亮度(在单元格中)发生剧烈变化，则确定发生了很大的变化(例如，更换了工件3等)。然后，确定不使用先前的对比度信息，并且重置对比度信息。如果确定了划分区域对焦位置，则取消锁定。

如果Bc和Bb之间的差等于或小于预定阈值，则每个单元格的Cp和Zp随时间通过降低速率而减小(步骤410)。这是根据图16的过程。如果步骤410的过程完成，则流程返回到步骤402。换句话说，循环处理从程序的开始继续到程序的结束。

接下来，参考图17至图19，将描述与图像拾取位置285的移动有关的处理。例如，当用户手动调整相机118的位置121时，他/她将工件3沿XY平面方向移动到屏幕的中心，或者他/她输入操作以调整相机118的高度。例如，当调整相机118的位置121或当如上所述搜索目标时，图像拾取位置285在XY平面方向上移动。

例如，图15的图像拾取位置285在安装表面上二维移动，如图17所示。然后，基于关于图像拾取位置285的坐标信息并基于关于像素尺寸的信息，根据图像拾取位置285的移动来移动对比度图288的设置位置(参见图17的箭头A和B)。

图18是示出图像拾取位置285已经移动的状态的图。在图18中，为每个暗灰色的移动的划分区域280更新划分区域信息。尚未移动的划分区域280'包括浅灰色区域280'a和阴影区域280'b。尚未移动的划分区域280'位于图像拾取区域289之外。因此，不更新关于每个尚未移动的划分区域280'的划分区域信息。

移动的对比度图288包括尚未移动的划分区域280'之外的浅灰色区域280'a。区域280'a位于图像拾取区域289之外并且位于移动的对比度图288中。这种区域280'a被称为被存储的区域291。在设置每个划分区域280时被更新的划分区域信息被存储用于每个被存储区域291。同时，阴影区域280'b位于移动的对比度图288的外部。因此，删除过去更新的关于每个阴影区域280'b的划分区域信息。

如图19所示移动图18的图像拾取位置285。为每个暗灰色划分区域280的每个单元格281更新划分区域信息。此外，移动的对比度图288包括尚未移动的划分区域280'的单元格281以外的存储区域291。存储关于每个存储区域291的划分区域信息。当更新关于每个划分区域280的划分区域信息时，在移动划分区域280之前存储的关于每个存储区域291的划分区域信息被视为必要的。

换句话说，在图19中，参考和更新关于过去存储的部分292中的划分区域280和部分293中的划分区域280的划分区域信息。部分292中的划分区域280与当划分区域280如图18所示移动时被设置的存储区域291重叠。部分293中的划分区域280与当划分区域280如图19所示移动时设置的存储区域291重叠。结果，可以减少计算时间段和计算量。注意，关于图18的每个阴影区域280'b的划分区域信息已被删除，并且将永远不会被恢复。

如上所述，在本实施例中，设置大于图像拾取区域289的对比度图288。随着图像拾取位置285移动，移动对比度图288的设置位置。结果，即使图像拾取位置285移动，也可以以高速计算在新位置处的图像拾取位置285的焦点位置Z_focus。换句话说，只要图像拾取位置285在可移动范围内，就可以以高速计算焦点位置Z_focus。

此外，针对设置的对比度图288的每个区域290(单元格)存储关于对象图像260的每个划分区域280的划分区域信息。每个划分区域280对应于每个区域290。划分区域信息包括对比度信息、划分区域对焦位置信息、以及划分区域对焦位置的可靠性(加权系数)。然后，如果移动图像拾取位置285，则参考在图像拾取位置285移动之前存储的关于对比度图288中的每个区域290的划分区域信息。关于每个移动的划分区域280的划分区域信息被更新。结果，可以在短时间内计算每个移动的划分区域280的划分区域对焦位置和划分区域对焦位置的可靠性(加权系数)。

图20是示出基于划分区域信息计算第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性(加权系数)的具体示例的图。如图20所示，参考区域282被设置在对象图像260的中心。然后，设置计算对象区域284。计算对象区域284与参考区域282重叠。通过使用关于每个计算对象区域284的划分区域信息，基于以下公式计算第一对焦位置Zfocus_c(在图20和公式中描述为Zfc)和可靠性Wcurrent(在图20和公式中描述为Wc)。

Zfc＝Σ(Zfci，j×Si，j)/ΣSi，j

Wc＝Σ(Wci，j×Si，j)/ΣSi，j

其中Zfci，j是每个计算对象区域284的划分区域对焦位置，

Wci，j是划分区域对焦位置的可靠性(加权系数)，并且

Si，j是参考区域282的一部分与计算对象区域284重叠的区域的尺寸。

以这种方式，基于参考区域282的一部分与计算对象区域284重叠的区域的尺寸对计算对象区域284进行加权。结果，可以以高精度计算第一对焦位置125和第一对焦位置125的可靠性(加权系数)。注意，可以基于与上述公式类似的公式来计算整个对象图像260的Cu、Cl、Zu和Zl，并且可以确定第一对焦位置125。

注意，如果包括物镜的成像光学系统形成工件的图像并且拍摄图像，则诸如旋转器的可互换机构可以互换成像光学系统的物镜，或者用户可以更换物镜。例如，物镜与具有预定放大率的物镜(下文统称为“互换物镜”)互换或更换。结果，用户可以以预定的放大率观察对象图像。

如果物镜彼此可互换，则可以例如为成像光学系统中使用的物镜存储对比度图。每个对比度图用于计算第一对焦位置。例如，如果三个物镜彼此可互换，则分别与三个物镜相对应地存储三个对比度图。对于每个划分区域将对比度图和划分区域信息存储在存储装置中。参考要使用的每个物镜的对比度图设置划分区域信息。注意，可互换物镜的数量和与可互换物镜相对应地存储的对比度图的数量不受限制。

如果互换物镜，则根据需要读取对比度图和对应于物镜的划分区域信息，并计算第一对焦位置。例如，如果用户用第一物镜操作视觉测量装置300，则程序读取对应于第一物镜的第一对比度图，并且每当输入对象图像时更新划分区域信息。之后，用户将第一物镜与第二物镜互换，并操作视觉测量装置300。在这种情况下，程序读取对应于第二物镜的第二对比度图，并更新参考第二对比度图计算的划分区域信息。之后，如果用户再次将第二物镜与第一物镜互换并操作视觉测量装置300，则再次读取第一对比度图。此外，每次输入对象图像时，参考先前更新的第一对比度图再次更新划分区域信息。

如上所述，为每个物镜存储对比度图。如果物镜互换，则读取相应的对比度图。结果，即使物镜互换，也可以在此之后立即执行预测AF。

此外，例如，可以使用变焦镜头作为物镜，并且可以控制变焦镜头的变焦位置，从而以多个级别改变放大率。在这种情况下，例如，可以针对要改变的每个放大率存储对比度图，其中每个对比度图用于计算第一对焦位置。例如，如果通过控制变焦位置、放大率以三个级别可互换，则分别对应于三级放大率存储三个对比度图。当用户操作视觉测量装置300时，根据需要读取对应于物镜的放大率的对比度图和划分区域信息，并计算第一对焦位置。结果，即使放大率互换，也可以在此之后立即执行预测AF。

图21和图22是示出可比较示例的现有AF的图。如图21所示，焦点位置Z_focus位于搜索范围922的下部。此外，响应于AF指令，从搜索范围922的中心O往向上方向以低速Vsearch开始搜索。在这种情况下，如图21所示，即使相机918到达搜索范围922的最上端932，也未检测到对比度峰值。

然后，如图22所示，摄像机918以高速Vmax从搜索范围922的最上端932返回到中心O。然后，以速度Vsearch开始向搜索范围922的最下端931搜索。最终在该搜索期间获取对象图像970(图像22)时，检测到对比度峰值。然后，相机918移动到焦点位置Z_focus。

换句话说，根据过去的AF，如图21所示，第一搜索是不必要的，并且计算焦点位置Z_focus需要很长时间。换句话说，AF需要很长时间。例如，光学系统具有小的焦点深度，并且搜索范围大，以增加手动调整的用户友好性。在这种情况或其他情况下，可能发生图21和图22的不必要的搜索。如果焦点位置Z_focus在与第一移动方向相反的一端附近，则扫描距离大约是搜索范围922的长度的一半。

图23是示出当进行可比较示例的现有AF时的处理时间的图表。“第一拟合范围”是其中通过最小二乘法拟合每个对象图像的对比度值以获取对比度曲线(拟合曲线)的模型公式的参数的范围。例如，使用大于预定阈值的对比度值。

图23A是当已经从Z＝约+1.8mm的位置开始AF并且已经执行了一次搜索时的图。图23A的示例对应于图21和图22中所示的AF操作。换句话说，从位置J到搜索范围的最上端(即位置K)执行搜索。在该范围内未检测到对比度峰值。相机以高速返回位置J。然后，执行搜索到位置L，并计算焦点位置。

如图23A所示，检测焦点位置大约需要两秒钟。相机移动到焦点位置大约需要2.3秒。同时，在该实施例中，相机在输入AF指令的同时移动到焦点位置(第一对焦位置)。结果，可以将AF的时间减少大约两秒。

图23B是当已经从Z＝约-1.8mm的位置开始AF并且已经执行了一次搜索时的图。从起始位置(即位置J)以低速执行搜索。在这种情况下，检测焦点位置花费大约0.9秒。相机移动到焦点位置大约需要1.4秒。

同时，在该实施例中，相机在输入AF指令的同时移动到焦点位置(第一对焦位置)。结果，可以将AF的时间减少大约0.9秒。如上所述，即使当焦点位置在第一搜索方向上时，与现有AF的情况相比，也可以以高速计算焦点位置。

图24是各自示出当执行本实施例中的第一搜索时的处理时间的图表。图24中的“第一拟合范围”对应于执行第一搜索的第一预测搜索范围。

图24A是当从焦点位置上方开始AF时的图。响应于AF指令，AF在焦点位置上方的位置(Z＝约+1.8mm)处开始。如图24A所示，相机以高速移动到第一预测搜索范围的起始位置。在预测搜索范围内以低速执行搜索。通过以低速执行的搜索来计算对比度曲线。基于对比度曲线计算第二对焦位置作为焦点位置。

如图24A所示，在大约0.7秒后检测到焦点位置Z_focus。然后，相机在大约1.1秒后移动到焦点位置。换句话说，即使在执行第一搜索时，AF的时间也减少了。本实施例中的AF与现有AF之间的AF时间差约为1.2秒。执行该实施例的AF比现有AF快约2.1倍。

图24B是从焦点位置下方开始AF的图。响应于AF指令，AF在焦点位置下方的位置(Z＝约-1.8mm)处开始。如图24B所示，相机以高速移动到第一预测搜索范围的起始位置。在第一预测搜索范围内以低速执行搜索。通过以低速执行的搜索来计算对比度曲线。基于对比度曲线计算第二对焦位置作为焦点位置。

如图24B所示，在大约0.7秒后检测到焦点位置Z_focus。然后，相机在大约1.1秒后移动到焦点位置。换句话说，即使在执行第一搜索时，AF的时间也减少了。本实施例中的AF与现有AF之间的AF时间差约为0.3秒。执行该实施例的AF比现有AF快约1.3倍。

如上所述，例如，本实施例的视觉测量装置300基于关于通过在手动移动相机118的位置(焦点位置)的同时拍摄工件3的图像而获取的手动拍摄的对象图像组265的对象图像的对比度信息，使用模型函数等来进行拟合。结果，可以以高速计算相机118相对于工件3的第一对焦位置125。对于用户输入的AF指令，仅需要将相机118的位置(焦点位置)移动到计算出的第一对焦位置125。因此，可以减少AF的时间。

此外，通过计算第一对焦位置125的可靠性，可以根据需要确定第一对焦位置125是用作焦点位置还是执行第一搜索。结果，可以保持焦点位置的高精度。

例如，数码显微镜用作视觉测量系统。因为光学显微镜的物镜的焦点深度小，所以如果焦点在对比度峰值(焦点位置)之外，如果只是一点点，则对比度降低。放大率越高，对比度的下降率越大。在这种具有小焦点深度的光学系统中，必须使搜索速度更低。同时，有必要使搜索范围更大以改善AF的用户友好性。如果搜索速度更低并且如果搜索范围更大，则执行AF需要更长时间。

根据该实施例的视觉测量装置300，作为AF的准备，当用户调整相机的Z位置时，每当相机通过焦点位置时，程序计算第一对焦位置125作为焦点位置。换句话说，在AF处理之前监视每个图像的对比度。结果，预先获取焦点位置(第一对焦位置125)。当执行AF时，相机以高速移动到计算出的第一对焦位置125。结果，可以以高精度高速地执行AF。

换句话说，在该实施例中，对于与由执行手动操作的操作者所看到的工件的图像相同的图像信息，不断地获取对比度峰值。结果，可以在执行AF时消除用于搜索焦点位置的搜索操作，并使相机直接移动到焦点位置。

结果，可以实现消除搜索操作的无搜索AF。还可以通过减少AF的时间来提高测量吞吐量，并改善操作者的用户友好性。此外，通过计算第一对焦位置的可靠性，可以以高精度实现AF。

此外，程序保持包含以网格划分的相机视野的对比度图。即使没有执行AF，程序也会继续搜索网格中的对比度峰值。关于XYZ轴标尺的位置信息和对象图像的像素尺寸是已知的。如果平台和图像拾取单元移动，则程序的对比度图组合移动。基于关于XYZ轴标尺的位置信息创建包含相机视野外部的区域的对比度图。结果，可以以高精度高速地在任意位置处执行AF。换句话说，可以以高精度高速地在视野中的任意位置处执行AF。用户友好性大大增加。此外，实现了高精度，增加了用户友好性，同时减少了处理时间。

此外，仅通过软件算法实现本公开。没有必要准备特殊的硬件。因此，可以在不增加成本的情况下提高性能。结果，可以在不增加成本的情况下以高速实现与过去一样高的AF精度。

此外，根据本公开，可以获取以下效果。注意，可能不能同时获取所有以下效果，但是取决于条件等可以获取以下效果中的一些。

-可以聚焦于期望的位置，并且可以实现无压力的观察和测量。

-通过使用XYZ轴线性标尺，可以以高精度以更高的速度执行3D测量。

-可以在宽焦距搜索范围内的任何位置以高速执行AF。

-可以进一步增加光学显微镜的聚焦的用户友好性。

-如果物镜的放大率更大(焦点深度更小)，则可以增加聚焦的用户友好性。

-本公开可以通过仅包括具有电动平台和相机的显微镜光学系统的低成本系统配置来实现。

-没有必要为高速AF准备昂贵的选项。

-只需升级软件，就可以在先前出货的系统中实现高速AF。

<其他实施方式>

本公开不限于上述实施例。可以实现其他各种实施例。

在以上描述中，每次计算对比度峰值时，更新第一对焦位置和第一对焦位置的可靠性。本公开不限于此。可以基于最新的第一对焦位置和最新的第一对焦位置的可靠性来执行AF。或者，可以在计算第一对焦位置和可靠性时完成预测AF。如果执行连续的预测AF，则可以以高精度计算第一对焦位置。同时，如果预测AF正在完成，则可以减少计算量和处理时间。

此外，不一定需要计算可靠性，并且能够计算过去计算出的第一对焦位置的平均值作为更新的第一对焦位置。例如，取决于可接受的AF精度，可以根据需要确定是使用可靠性还是更新第一对焦位置。

当第一对焦位置的可靠性低时再次计算对焦位置的方法也不受限制，并且可以任意确定。可以根据需要使用日本专利申请公开No.2015-55770中公开的技术。当然，可以使用其他搜索方法等。

如上所述，当拍摄手动拍摄的对象图像组的对象图像时，第一对焦位置的可靠性根据相机的移动速度、速度的恒定性(变化量)和对比度峰值而改变。

鉴于此，图2所示的驱动器可以根据需要控制移动相机的操作(移动焦点位置的操作)，该操作对应于用户移动相机的位置(焦点位置)的手动操作。用户。换句话说，根据用于移动焦点位置的手动操作，可以根据需要控制焦点位置如何实际移动。

例如，控制相机的移动速度和移动速度的变化(变化量)。实际上，即使输入用于以高速或低速移动焦点位置的操作，相机118也以适当的速度移动，从而增加第一对焦位置的可靠性。例如，可以设置速度的上限或下限。

实际上，即使输入了移动速度的恒定性低的操作，即移动速度的变化(变化量)大的操作，相机118也以恒定速度移动。如上所述，当拍摄手动拍摄的对象图像组的对象图像时，通过适当地控制与手动操作相对应的移动相机的操作，可以提高第一对焦位置的可靠性。结果，不一定需要执行第一搜索，并且可以使相机直接移动到焦点位置。因此，可以减少AF的时间。

例如，当如上所述更新第一对焦位置时，在第一次手动调整相机位置时执行根据操作的移动操作。在第二次和随后的手动调整相机位置时，适当地控制相机118的移动速度和移动速度的变化(变化量)。结果，可以在第一次调整时快速且粗略地检测焦点位置(第一对焦位置)。然后，可以在第二次和随后的调整时以高精度计算第一对焦位置。

图2所示的通知单元可以通知关于计算出的第一对焦位置的可靠性的信息和关于用户手动移动焦点位置的操作方法的信息中的至少一个，作为关于由可靠性计算器计算出的第一对焦位置的可靠性的通知信息。

例如，每当相机通过手动操作通过焦点位置并且计算出第一对焦位置时，可以经由GUI、声音等通知第一对焦位置的可靠性。当然，可以通知诸如“高、中、低”的可靠性程度。结果，用户能够直观地理解其中可以以高可靠性计算第一对焦位置的操作方法。

此外，可以经由GUI、声音等输出用于指示相机的移动速度和移动速度的改变(改变量)的教导信息。例如，输出诸如“请减速”或“请以恒定速度移动相机”的教导信息作为通知信息。结果，可以引导用户执行能够以高可靠性计算第一对焦位置的操作。此外，用户能够容易地理解其中可以以高可靠性计算第一对焦位置的操作方法。

如果高精度模式正被选择，则当第一对焦位置的可靠性具有大于预定阈值的值时，不一定需要执行第二搜索，并且可以将相机的位置直接移动到第一对焦位置。换句话说，当计算出非常高的可靠性时，第一对焦位置被认为是通过执行第二搜索而计算出的具有高精度的焦点位置。例如，如果用户移动相机的操作水平等于第二搜索中移动相机的操作水平，则可以省略第二搜索。为了确定是否执行这样的手动移动操作，仅需要设置用于适当地计算可靠性、阈值等的算法。

当然，驱动器可以根据手动操作控制移动相机的操作，使得用户移动相机的操作水平可以与在第二搜索中移动相机的操作水平相同。或者，可以根据需要通知教导信息等以引导用户执行移动相机的操作，使得用户移动相机的操作水平可以与在第二搜索中移动相机的操作水平相同。

例如，可以改变图15的对比度图288的尺寸。具体地，图像拾取位置285的整个可移动范围，即整个对比度图坐标系，可以被设置为对比度图288。在这种情况下，即使图像拾取位置285被移动，也没必要移动对比度图288。同时，在上述实施例中，对比度图288是坐标系的一部分。在这种情况下，例如，可以减少施加到PC 200的存储器的负载。

例如，在CNC设备等中，可以执行图3所示的处理，以生成预测信息用于在AF之前自动执行的操作。如果预测信息可用(例如，包括在预测信息中的第一对焦位置的可靠性具有大于预定阈值的值)，则相机移动到第一对焦位置作为焦点位置。结果，不执行搜索操作并且AF结束。因此，可显著减少AF的时间。注意，可以自动执行与上述移动焦点位置的手动操作相对应的处理以生成预测信息。

可以组合根据本公开的上述特征的至少两个特征。此外，上述各种效果仅是示例而不是限制，并且可以发挥额外的效果。

Claims (18)

1.一种信息处理装置，包括：

获取单元，被配置为获取手动拍摄的对象图像组，所述手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在手动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的；

第一计算器，能够基于关于所获取的手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息，通过使用预定的函数进行拟合来计算图像拾取设备相对于对象的第一对焦位置；

选择单元，被配置为以可切换的方式选择关于自动聚焦的正常模式和高精度模式；

驱动器能够：

如果正常模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置，并且

如果高精度模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到参考计算出的第一对焦位置的搜索范围的端点之一；以及

第三计算器，如果高精度模式正被选择，则能够基于关于通过在搜索范围内自动移动焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的多个对象图像的多个对比度信息，计算图像拾取设备相对于对象的第三对焦位置。

2.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括：

可靠性计算器，被配置为计算计算出的第一对焦位置的可靠性，其中

驱动器被配置为，如果计算出的第一对焦位置的可靠性具有大于预定阈值的值，则将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置。

3.根据权利要求2所述的信息处理装置，还包括：

第二计算器，如果计算出的第一对焦位置的可靠性具有小于预定阈值的值，则能够计算图像拾取设备相对于对象的第二对焦位置。

4.根据权利要求2或3所述的信息处理装置，其中，

所述获取单元能够获取关于手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个焦点位置信息，以及

所述可靠性计算器被配置为基于所获取的多个焦点位置信息来计算第一对焦位置的可靠性。

5.根据权利要求2或3所述的信息处理装置，其中，

所述第一计算器被配置为：

通过进行拟合来计算对比度峰值，以及

计算与所述对比度峰值相对应的焦点位置作为第一对焦位置，以及所述可靠性计算器被配置为基于所述对比度峰值计算第一对焦位置的可靠性。

6.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，

所述驱动器能够控制与用户移动焦点位置的手动操作相对应的移动焦点位置的操作。

7.根据权利要求6所述的信息处理装置，其中，

所述驱动器能够控制焦点位置的移动速度和焦点位置的移动速度的变化。

8.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括：

可靠性计算器，被配置为计算计算出的第一对焦位置的可靠性；以及

通知单元，能够输出关于计算出的第一对焦位置的可靠性的通知信息。

9.根据权利要求8所述的信息处理装置，其中，

所述通知信息包括关于计算出的第一对焦位置的可靠性的信息和关于用户手动移动焦点位置的操作方法的信息中的至少一个信息。

10.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括：

确定单元，被配置为确定是否能够计算对比度峰值，其中

所述第一计算器被配置为每当所述确定单元确定能够计算对比度峰值时计算第一对焦位置。

11.根据权利要求10所述的信息处理装置，还包括：

可靠性计算器，被配置为计算第一对焦位置的可靠性，其中

所述第一计算器被配置为基于过去计算出的第一对焦位置并基于过去计算出的第一对焦位置的可靠性来计算第一对焦位置，以及

所述可靠性计算器被配置为基于过去计算出的第一对焦位置的可靠性来计算第一对焦位置的可靠性。

12.根据权利要求11所述的信息处理装置，其中，

所述第一计算器被配置为基于过去计算出的第一对焦位置的可靠性对第一对焦位置进行加权，以计算第一对焦位置。

13.根据权利要求3所述的信息处理装置，其中

所述获取单元能够获取自动拍摄的对象图像组，所述自动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在自动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的，以及

所述第二计算器被配置为基于计算出的第一对焦位置并基于关于所获取的自动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息来计算第二对焦位置。

14.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括：

存储装置，被配置为存储包括多个划分区域的用于计算的图，其中

所述第一计算器被配置为：

基于关于对象图像的多个划分区域的多个对比度信息计算多个划分区域的划分区域对焦位置，所述对象图像的多个划分区域对应于用于计算的图的多个区域，以及

基于关于所述划分区域对焦位置的信息计算第一对焦位置。

15.根据权利要求14所述的信息处理装置，其中，

所述图像拾取设备能够在与安装有对象的安装表面平行的2D(二维)平面上的任意图像拾取位置处拍摄对象的图像，

所述驱动器能够在所述2D平面上移动图像拾取位置，并且

所述用于计算的图具有比对象图像的图像拾取区域更大的区域，所述用于计算的图包含图像拾取区域，所述用于计算的图随着图像拾取位置移动而移动。

16.一种由计算机执行的信息处理方法，包括：

获取手动拍摄的对象图像组，所述手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在手动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的；

基于关于所获取的手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息，通过使用预定函数进行拟合，计算图像拾取设备相对于对象的第一对焦位置；

以可切换的方式选择关于自动聚焦的正常模式和高精度模式；

如果正常模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置，并且如果高精度模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到参考计算出的第一对焦位置的搜索范围的端点之一；以及

如果高精度模式正被选择，则基于关于通过在搜索范围内自动移动焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的多个对象图像的多个对比度信息，计算图像拾取设备相对于对象的第三对焦位置。

17.一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在被执行时使计算机执行以下步骤：

获取手动拍摄的对象图像组，所述手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在手动移动图像拾取设备的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的；

基于关于所获取的手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息，通过使用预定函数进行拟合，计算图像拾取设备相对于对象的第一对焦位置；以可切换的方式选择关于自动聚焦的正常模式和高精度模式；

如果正常模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置，并且如果高精度模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取设备的焦点位置移动到参考计算出的第一对焦位置的搜索范围的端点之一；以及

如果高精度模式正被选择，则基于关于通过在搜索范围内自动移动焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的多个对象图像的多个对比度信息，计算图像拾取设备相对于对象的第三对焦位置。

18.一种视觉测量装置，包括：

图像拾取单元，能够通过拍摄对象的图像来生成对象图像；

获取单元，被配置为获取手动拍摄的对象图像组，所述手动拍摄的对象图像组包括多个对象图像，所述多个对象图像是通过在手动移动所述图像拾取单元的焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的；

第一计算器，能够基于关于所获取的手动拍摄的对象图像组中的多个对象图像的多个对比度信息，通过使用预定函数进行拟合来计算图像拾取单元相对于对象的第一对焦位置；

选择单元，被配置为以可切换的方式选择关于自动聚焦的正常模式和高精度模式；

驱动器能够：

如果正常模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取单元的焦点位置移动到计算出的第一对焦位置，并且

如果高精度模式正被选择，则基于用户输入的自动聚焦指令，将图像拾取单元的焦点位置移动到参考计算出的第一对焦位置的搜索范围的端点之一；以及

第三计算器，如果高精度模式正被选择，则能够基于关于通过在搜索范围内自动移动焦点位置的同时拍摄对象的图像而生成的多个对象图像的多个对比度信息，计算图像拾取单元相对于对象的第三对焦位置。

Images