DE102015218729A1 - Autofokusgerät, autofokusverfahren und programm - Google Patents

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Abstract

Ein Autofokusgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit einer Bilderfassungsvorrichtung, einem Muster-Controller und einem Fokus-Controller versehen. Die Bilderfassungsvorrichtung umfasst ein optisches System, das ein Bild eines Objekts mit einer vorbestimmten Vergrößerung erzeugt, und eine Bildaufnahmevorrichtung, die das Bild des Objekts fotografiert, das durch das optische System erzeugt wird. Der Muster-Controller umfasst einen Generator, der ein Muster in einer Größe gemäß der vorbestimmten Vergrößerung des optischen Systems erzeugt, und einen Projektor, der das Muster, das von dem Generator generiert wird, auf das Objekt projiziert. In dem Fokus-Controller steuert ein Bild des projizierten Musters, das durch das optische System mit der vorbestimmten Vergrößerung erzeugt wird, eine Fokusposition des optischen Systems basierend auf dem Bild des Objekts, das von der Bildaufnahmevorrichtung fotografiert wird.

Description

  • KREUZVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität laut 35 U.S.C. §119 der japanischen Anmeldung Nr. 2014-197873 , eingereicht am 29. September 2014, deren Offenbarung hiermit ausdrücklich zur Bezugnahme vollständig übernommen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Autofokusgerät, ein Autofokusverfahren und ein Programm, das in einem System verwendet werden kann, das ein Bild eines Objekts beispielsweise zum Messen und Beobachten und dergleichen fotografiert.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Herkömmlicherweise ist ein System bekannt, um Beobachtungen und Messungen und dergleichen auszuführen, bei dem ein Bild, das durch Fotografieren eines Objekts erzielt wird, von einem Computer verarbeitet wird. Ein derartiges System wird beispielsweise bei digitalen Mikroskopen, CNC-(numerischer Steuerung)Bildmessgeräten und dergleichen verwendet.
  • Die japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 09-304685 offenbart ein Autofokusgerät, das auf die zuvor erwähnten digitalen Mikroskope, Bildmessgeräte und dergleichen angewendet werden kann. Bei dem Autofokusgerät, das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 09-304685 offenbart wird, wird ein vorbestimmtes Muster auf eine Messfläche eines Messobjekts projiziert. Eine Autofokussierung wird basierend auf Kontrastinformationen eines fotografierten Bildes des vorbestimmten Musters ausgeführt. Dies ermöglicht das Fokussieren auf Messobjekte aus diversen Materialien ohne Einschränkung durch das Material des Messobjekts (siehe beispielsweise Paragraf [0004], [0019] und [0020] der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 09-304685 ).
  • Um Messungen und Beobachtungen mit hoher Präzision auszuführen, erfolgt das Fotografieren häufig durch Ändern einer Vergrößerung eines optischen Systems, das eine Objektlinse und dergleichen umfasst. Somit ist es notwendig, dass die Autofokussierung mit hoher Präzision erfolgen kann, selbst wenn die Vergrößerung des optischen Systems geändert wird.
  • Angesichts der obigen Umstände besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung aus einem Autofokusgerät, einem Autofokusverfahren und einem Programm, bei denen eine Autofokussierung mit hoher Präzision ausgeführt werden kann, selbst wenn die Vergrößerung geändert wird.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Autofokusgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit einer Bilderfassungsvorrichtung, einem Muster-Controller und einem Fokus-Controller versehen. Die Bilderfassungsvorrichtung umfasst ein optisches System, das ein Bild eines Objekts auf einer vorbestimmten Vergrößerung erzeugt, und eine Bildaufnahmevorrichtung, die das Bild des Objekts fotografiert, das durch das optische System erzeugt wird. Der Muster-Controller umfasst einen Generator, der ein Muster in einer Größe gemäß der vorbestimmten Vergrößerung des optischen Systems generiert, und einen Projektor, der das Muster, das von dem Generator generiert wird, auf das Objekt projiziert. In dem Fokus-Controller steuert ein Bild des projizierten Musters, das durch das optische System auf der vorbestimmten Vergrößerung erzeugt wird, eine Fokusposition des optischen Systems basierend auf dem Bild des Objekts, das von der Bildaufnahmevorrichtung fotografiert wird.
  • Bei diesem Autofokusgerät wird das Muster in der Größe gemäß der Vergrößerung des optischen Systems erzeugt, welches das Bild des Objekts erzeugt, und das Muster wird dann auf das Objekt projiziert. Das Bild des projizierten Musters wird durch das optische System mit der vorbestimmten Vergrößerung erzeugt und dann von der Bildaufnahmevorrichtung fotografiert. Die Fokusposition des optischen Systems wird basierend auf dem fotografierten Bild des Musters gesteuert. Dies ermöglicht eine hoch präzise Autofokussierung, selbst wenn die Vergrößerung geändert wird.
  • Der Generator kann die Größe des Musters gemäß der Änderung der Vergrößerung des optischen Systems ändern. Dies ermöglicht eine hoch präzise Autofokussierung, selbst wenn die Vergrößerung geändert wird.
  • Der Generator kann die Größe des Musters gemäß einer Steigerung der Vergrößerung des optischen Systems verringern und die Größe des Musters gemäß einer Verringerung der Vergrößerung des optischen Systems steigern. Somit wird die Steuerung der Fokusposition beispielsweise nicht dadurch beeinträchtigt, dass das erzeugte Musterbild zu groß oder zu klein ist.
  • Der Generator kann die Größe des Musters derart ändern, dass die Größe des erzeugten Musterbildes im Wesentlichen konstant ist, selbst wenn die Vergrößerung des optischen Systems geändert wird. Dies ermöglicht eine hoch präzise Autofokussierung, selbst wenn die Vergrößerung geändert wird.
  • Der Generator kann ein Lichtmodulationselement umfassen, das in der Lage ist, das Muster in einer geänderten Größe basierend auf dem einfallenden Licht zu erzeugen. Durch die Verwendung des Lichtmodulationselements ist es möglich, die Größe des projizierten Musters mit hoher Präzision zu ändern.
  • Das Lichtmodulationselement kann eine Mikrospiegelvorrichtung sein. Die Verwendung der Mikrospiegelvorrichtung verbessert die Nutzungseffizienz des Lichts.
  • Das Lichtmodulationselement kann ein Flüssigkristallfeld sein. Durch die Verwendung des Flüssigkristallfeldes kann das Gerät in einer einfachen Konfiguration ausgebildet sein.
  • Der Generator kann ein Generationselement, welches das Muster in einer vorbestimmten Größe generiert, und ein Zoomobjektiv, das die Größe des Musters ändert, das von dem Generationselement generiert wird, umfassen. Somit kann das Muster in der vorbestimmten Größe generiert werden, und die Größe des Musters kann dann durch das Zoomobjektiv geändert werden.
  • Ein Autofokusverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Erzeugen eines Bildes eines Objekts, das von einem optischen System fotografiert werden soll, das Generieren eines Musters in einer Größe gemäß einer vorbestimmten Vergrößerung des optischen Systems und das Projizieren des Musters auf das Objekt. Die Fokusposition des optischen Systems wird basierend auf dem fotografierten Bild des projizierten Musters gesteuert, wobei das Bild des projizierten Musters durch das optische System mit der vorbestimmten Vergrößerung erzeugt wird.
  • Ein Programm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bewirkt, dass das Autofokusgerät die folgenden Schritte ausführt:
    Erkennen der Vergrößerung des optischen Systems, das ein Bild des Objekts erzeugt;
    Berechnen der Größe des Musters basierend auf der erkannten Vergrößerung;
    Generieren des Musters in der berechneten Größe und Projizieren des Musters auf das Objekt; und
    Steuern der Fokusposition des optischen Systems basierend auf dem fotografierten Bild des projizierten Musters, wobei das Bild des projizierten Musters durch das optische System mit der vorbestimmten Vergrößerung erzeugt wird.
  • Wie zuvor beschrieben kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Autofokussierung mit hoher Präzision erfolgen, selbst wenn die Vergrößerung des optischen Systems geändert wird. Es sei zu beachten, dass die Wirkungen der hier beschriebenen vorliegenden Erfindung nicht unbedingt begrenzt sind und mindestens einer der hier offenbarten Wirkungen entsprechen können.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beschriftete Vielzahl von Zeichnungen anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, in denen die gleichen Bezugszeichen in den mehreren Ansichten der Zeichnungen insgesamt ähnliche Teile darstellen, näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Bildmessgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet;
  • 2 ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Steuersystems der Bildmessvorrichtung abbildet;
  • 3 eine schematische Ansicht, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel eines Muster-Controllers abbildet;
  • 4 ein Beispiel eines Musters, das von dem Mustergenerator generiert wird;
  • 5 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines Autofokusprozesses abbildet;
  • 6A bis 6C jeweils eine Rahmenansicht, die ein fotografiertes Bild eines Bildes eines Musters abbildet, das von einer CCD-Kamera fotografiert wird;
  • 7 eine schematische Ansicht eines anderen Konfigurationsbeispiels, bei dem eine DMD als Lichtmodulationselement verwendet wird;
  • 8A und 8B jeweils eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels, bei dem ein Flüssigkristallfeld als Lichtmodulationselement verwendet wird;
  • 9 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels einer anderen Ausführungsform des Mustergenerators; und
  • 10A und 10B jeweils ein anderes Beispiel des Musters, das von dem Mustergenerator generiert wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die hier gezeigten Einzelheiten sind beispielhaft und dienen nur der erläuternden Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden vorgelegt, um bereitzustellen, was als möglichst nützliche und leicht verständliche Beschreibung der Grundlagen und konzeptuellen Aspekte der vorliegenden Erfindung angesehen wird. In dieser Hinsicht wird nicht versucht, strukturelle Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ausführlicher als zum grundlegenden Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig zu zeigen, wobei die Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen dem Fachmann nahebringt, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in die Praxis umgesetzt werden können.
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Konfiguration des Bildmessgeräts
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Bildmessgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet. Ein Autofokusgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in ein Bildmessgerät 200 integriert. Die Einzelteile, die das Autofokusgerät konfigurieren, werden nachstehend ausführlich erklärt.
  • Das Bildmessgerät 200 umfasst einen Objekttisch 10, auf dem ein Werkstück (Objekt) W angeordnet werden kann, wobei der Objekttisch 10 in einer X-Richtung und einer Y-Richtung (Richtung von links nach rechts in 1) verlagerbar ist; und eine optische Systemeinheit 11, die bereitgestellt wird, um in einer Z-Achsenrichtung (Richtung von oben nach unten in 1) mit Bezug auf den Objekttisch 10 verlagerbar zu sein. Die spezifische Konfiguration, um den Objekttisch 10 und die optische Systemeinheit 11 verlagerbar zu machen, ist nicht eingeschränkt. Es kann eine beliebige Konfiguration, bei welcher der Objekttisch 10 und die optische Systemeinheit 11 im Verhältnis zu einander in jeder Richtung verlagerbar sind, angewendet werden.
  • Die optische Systemeinheit 11 umfasst ein Gehäuse 12, einen Objektlinsenhalter 13, eine CCD-Kamera 24 und einen Illuminator 25. Der Objektlinsenhalter 13 ist mit einem Zylinder 12A des Gehäuses 12 über ein Stellglied 15 verbunden. Das Stellglied 15 umfasst einen Magnet 16, der auf der Seite eines Zylinders 12A des Stellglieds 15 befestigt ist, und eine Spule 17, die auf der Seite eines Objektlinsenhalters 13 des Stellglieds 15 befestigt ist. Wenn das Stellglied 15 betätigt wird, wird bewirkt, dass der Objektlinsenhalter 13 in einer Richtung der optischen Achse L (Z-Achsenrichtung) verlagert wird.
  • Wie in 1 abgebildet, wird eine Objektlinse 14 von dem Objektlinsenhalter 13 derart gehalten, dass die Objektlinse 14 auf der optischen Achse L positioniert ist. Wenn der Objektlinsenhalter 13 verlagert wird, wird die Objektlinse 14 in der Richtung der optischen Achse L verlagert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Fokusposition P eines bilderzeugenden optischen Systems 29, das die Objektlinse 14 umfasst, durch die Verlagerung der Objektlinse 14 gesteuert. Die optische Achse L entspricht einer optischen Achse des bilderzeugenden optischen Systems 29.
  • Die CCD-Kamera 24 ist auf der Seite eines oberen Abschnitts des Gehäuses 12 und auf der optischen Achse L angeordnet. Die CCD-Kamera 24 dient als Bildaufnahmevorrichtung, die ein Bild des Werkstücks W fotografiert, wobei das Bild des Werkstücks W durch das bilderzeugende optische System 29 erzeugt wird. Andere digitale Kameras, wie etwa CMOS-Kameras und dergleichen, können anstelle der CCD-Kamera 24 verwendet werden. Der Illuminator 25 ist auch auf der Seite des oberen Abschnitts des Gehäuses 12 angeordnet. Eine beliebige Lichtquelle, wie etwa eine Festkörperlichtquelle (wie etwa eine LED) oder eine Quecksilberlampe, kann als Lichtquelle verwendet werden, die Beleuchtungslicht emittiert.
  • Ein Spiegel 26, der unter dem Illuminator 25 gebildet ist, und ein Strahlenteiler 27, der auf der optischen Achse L angeordnet ist, werden im Innern des Gehäuses 12 bereitgestellt. Der Spiegel 26 reflektiert das Beleuchtungslicht, das von dem Illuminator 25 in Richtung auf die optische Achse L emittiert wird, im einem im Wesentlichen rechten Winkel. Der Strahlenteiler 27 reflektiert das Beleuchtungslicht, das von dem Spiegel 26 reflektiert wird, in Richtung auf die Objektlinse 14, die sich auf der optischen Achse L befindet. Zusätzlich lässt der Strahlenteiler 27 Licht, das von dem Werkstück W reflektiert wird, in Richtung der optischen Achse L reflektiert wird.
  • Tubuslinsen (bilderzeugenden Linsen) 28A, 28B und 28C, die unterschiedliche Vergrößerungen (z. B. 1×, 2×, 6×) aufweisen, ein Revolverkopf 32, der die Vielzahl der Tubuslinsen 28A bis 28C hält, und eine Welle 31, die mit einer Mitte des Revolverkopfes 32 verbunden ist, sind in dem Gehäuse 12 angeordnet. Die Welle 31 wird derart bereitgestellt, dass sie parallel zur optischen Achse L ist, jedoch in einer anderen Position dazu, und der Revolverkopf 32 wird derart bereitgestellt, dass er um die Welle 31 herum drehbar ist. Die drei Tubuslinsen 28A bis 28C sind in gleichen Abständen um den Umfang eines Kreises herum angebracht, wobei ein Radius des Kreises ein Abstand von der Welle 31 bis zur optischen Achse L ist.
  • Die Welle 31 ist mit einem Antriebsmotor 44, der auf der Seite des oberen Abschnitts des Gehäuses 12 angeordnet ist, über eine Kupplung 43 verbunden. Der Betrieb des Antriebsmotors 44 bewirkt, dass sich der Revolverkopf 32 dreht, wodurch er ein Wechseln der Tubuslinsen 28 ermöglicht wird. Somit ist mindestens eine der Vielzahl von Tubuslinsen 28A bis 28C selektiv auf der optischen Achse L angeordnet.
  • Ein Verfahren und eine Konfiguration, um den Revolverkopf 32 in einer Winkelposition zu positionieren, in der die Tubuslinsen 28 auf die optische Achse L ausgerichtet sind, sind nicht eingeschränkt. Beispielsweise kann die Positionierung des Revolverkopfes 32 durch Kerben bestimmt werden, die in vorbestimmten Positionen an dem Revolverkopf 32 gebildet sind und in Vorsprünge eingreifen, die in vorbestimmten Positionen auf der Seite eines Gehäuses 12 gebildet sind. Zusätzlich kann ein Sensor oder dergleichen, der einen Drehwinkel des Revolverkopfes 32 erkennt, je nach Bedarf verwendet werden.
  • Das Bildmessgerät 200 umfasst einen Muster-Controller 20, der ein Muster generiert, um eine Autofokussierung auszuführen, und das Muster auf das Werkstück W projiziert. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Muster-Controller 20 den Illuminator 25, einen Mustergenerator 22, den Spiegel 26, eine Projektionslinse 21 und den Strahlenteiler 27. Somit werden der Illuminator 25, der Spiegel 26 und der Strahlenteiler 27 betätigt, wenn das Werkstück W mit Beleuchtungslicht bestrahlt wird, und auch wenn das Muster auf das Werkstück W projiziert wird. Es sei zu beachten, dass ein Beleuchtungsgerät, das Licht zur Verwendung bei der Mustergenerierung emittiert, getrennt von dem Illuminator 25 bereitgestellt werden kann. Eine spezifische Konfiguration des Muster-Controllers 20 wird nachstehend ausführlich erklärt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Steuersystems des Bildmessgeräts 200 abbildet. Wie in 2 abgebildet, umfasst das Bildmessgerät 200 einen Haupt-Controller 50, der den Betrieb jedes Mechanismus des Geräts steuert. Die Controller (mit 51 bis 54 markiert) sind mit dem Haupt-Controller 50 verbunden, wobei jeder der Controller jeweils den Illuminator 25, den Mustergenerator 22, das Stellglied 15 und den Antriebsmotor 44 steuert.
  • Zudem sind ein Bilddigitalisierer 55, ein X-Achsencodierer 56X, ein Y-Achsencodierer 56Y und ein Z-Achsencodierer 56Z mit dem Haupt-Controller 50 verbunden. Der Bilddigitalisierer 55 ruft ein fotografiertes Bild ab, das von der CCD-Kamera 24 fotografiert wurde. Die X- und Y-Codierer 56X und 56Y erkennen jede Position des Objekttisches 10 in den X- und Y-Richtungen. Der Z-Achsencodierer 56Z erkennt die Position der optischen Systemeinheit 11 in einer Z-Richtung (Position der Objektlinse 14 in der Z-Richtung).
  • Ferner sind ein Anzeige-Controller 58, der eine Anzeige 57 steuert; und ein Eingabeelement 59, in das Benutzerbefehle eingegeben werden, mit dem Haupt-Controller 50 verbunden. Für die Anzeige 57 kann man Flüssigkristall, EL (Elektrolumineszenz) und dergleichen verwenden. Das Eingabeelement 59 wird durch Eingabevorrichtungen, wie beispielsweise Berührungsfelder und Schaltflächen, konfiguriert.
  • Der Haupt-Controller 50 umfasst beispielsweise eine CPU (Zentraleinheit), einen RAM (Arbeitsspeicher) und einen ROM (Festspeicher) und dergleichen. Diverse Arten von Prozessen werden dadurch ausgeführt, dass die CPU ein Programm in den RAM lädt und das Programm ausführt, wobei das Programm im Voraus in dem ROM gespeichert wird. Die spezifische Konfiguration des Haupt-Controllers 50 ist nicht eingeschränkt, und es kann je nach Bedarf beliebige Hardware und Software verwendet werden.
  • Bei dem Bildmessgerät 200, das eine wie zuvor beschriebene Konfiguration aufweist, dienen die Objektlinse 14, der Strahlenteiler 27 und die Tubuslinsen 28 als bilderzeugendes optisches System 29, das ein Bild des Werkstücks W mit einer vorbestimmten Vergrößerung erzeugt. Eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist durch das bilderzeugende optische System 29 und die CCD-Kamera 24, die als Bildaufnahmevorrichtung dient, ausgebildet.
  • Zudem ist unter den Elementen, die in dem Muster-Controller 20 enthalten sind, ein „Generator” gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch den Illuminator 25 und den Mustergenerator 22 ausgebildet. Zudem ist ein „Projektor” gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch den Spiegel 26, die Projektionslinse 21 und den Strahlenteiler 27 ausgebildet.
  • Zudem ist ein Fokus-Controller gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet, wenn ein vorbestimmtes Programm von der CPU des Haupt-Controllers 50 ausgeführt wird. Die Bilderfassungsvorrichtung, der Muster-Controller 20 und der Fokus-Controller sind die Elemente, die bei der vorliegenden Ausführungsform als Autofokusgerät dienen.
  • Zudem wird ein Schritt des Erfassens von Vergrößerungsinformationen (ein Schritt, bei dem Vergrößerungsinformationen erfasst werden), ein Schritt des Berechnens einer Mustergröße (ein Schritt, bei dem eine Größe des Musters berechnet wird), ein Schritt des Projizierens eines Musters (ein Schritt, bei dem das Muster projiziert wird) und ein Schritt des Steuerns der Fokusposition (ein Schritt, bei dem die Fokusposition gesteuert wird) von der CPU ausgeführt, die gemäß dem vorbestimmten Programm funktioniert. Somit dient der Haupt-Controller 50 auch als Informationsverarbeitungsgerät, das eine Autofokussierung gemäß der vorliegenden Erfindung ausführt. Zudem ist der Haupt-Controller 50 in der Lage, eine Autofokussierung als Informationsverarbeitungsverfahren nach einem Programm gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.
  • Der ROM und dergleichen des Haupt-Controllers 50 können als Speicher funktionieren, und eine Tabelle zum Berechnen der Größe des Musters ist in dem ROM zusätzlich zu dem Programm gespeichert. Ein HDD (Festplattenlaufwerk) und dergleichen können getrennt von dem Haupt-Controller 50 bereitgestellt werden, um als Speicher zu dienen.
  • 3 ist eine schematische Ansicht, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel des Muster-Controllers 20 abbildet. Wie zuvor beschrieben, umfasst der Muster-Controller 20 den Illuminator 25, den Mustergenerator 22, den Spiegel 26, die Projektionslinse 21 und den Strahlenteiler 27. In 3 ist die Abbildung des Spiegels 26 ausgelassen, und der Illuminator 25, der Mustergenerator 22, die Projektionslinse 21 und der Strahlenteiler 27 sind in einer im Wesentlichen geraden Linie angeordnet. Zudem bildet 3 das Werkstück W, die Objektlinse 14, die Tubuslinsen 28 und die CCD-Kamera 24 ab, wie sie entlang der optischen Achse L ausgerichtet sind.
  • Der Mustergenerator 22 umfasst eine Sammellinse 60, einen ersten und einen zweiten reflektierenden Spiegel 61 und 62 und eine reflektierende digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) 63. Die DMD 63 ist ein Element, bei dem eine Vielzahl von Mikrospiegeln, die einem Pixel entsprechen, auf eine flache Oberfläche ausgerichtet ist. Ein Neigungswinkel jedes der Mikrospiegel der DMD 63 wird derart gesteuert, dass jeder der Mikrospiegel im Verhältnis zu dem einfallenden Licht in einen EIN-Modus oder einen AUS-Modus eintreten kann. Beispielsweise kann ein Mikrospiegel der DMD 63 in den EIN-Modus eintreten, wenn der Neigungswinkel des Mikrospiegels mit Bezug auf eine vorbestimmte Referenzrichtung gesteuert wird, um gleich +a Grad zu sein; wodurch das einfallende Licht in Richtung auf ein Projektionsobjekt reflektiert wird. Andererseits kann der Mikrospiegel der DMD 63 in den AUS-Modus eintreten, wenn der Neigungswinkel des Mikrospiegels gesteuert wird, um gleich –a Grad zu sein; wodurch das einfallende Licht in Richtung auf eine Abfangvorrichtung, die Licht abfängt, oder dergleichen reflektiert wird.
  • Indem bewirkt wird, dass sich ein vorbestimmter Mikrospiegel der Vielzahl der Mikrospiegel der DMD 63 im EIN-Modus befindet, kann ein Muster, das eine beliebige Form und Größe aufweist, generiert werden. Zudem ist es durch schnelles Wechseln der Mikrospiegel zwischen den EIN/AUS-Modi möglich, die Luminanz des zu projizierenden Bildes (des entsprechenden Pixels) zu steuern. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die DMD 63 als Lichtmodulationselement dienen, das in der Lage ist, basierend auf dem einfallenden Licht das Muster in einer geänderten Größe zu generieren.
  • Licht aus dem Illuminator 25 bestrahlt die Vielzahl der Mikrospiegel der DMD 63 anhand der Sammellinse 60 und des ersten reflektierenden Spiegels 61, der in 3 abgebildet ist. Dann bestrahlt Licht, das von den Mikrospiegeln der DMD 63 reflektiert wird, die sich im EIN-Modus befinden, die Projektionslinse 21 anhand des zweiten reflektierenden Spiegels 62. Somit wird das Muster, das von der DMD 63 generiert wird, anhand der Projektionslinse 21 und des Strahlenteilers 27 auf das Werkstück W projiziert.
  • 4 bildet ein Beispiel des Musters ab, das von dem Mustergenerator 22 generiert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Muster 65 generiert, bei dem eine Vielzahl von gleichseitigen Dreiecken 66 zweidimensional derart angeordnet wird, dass gleichseitige Dreiecke, die über eine Seite 67 aneinander angrenzen, voneinander unterschiedliche Farben (Luminanz) aufweisen. Eine Größe S des Musters 65 wird typischerweise durch die Größe der angeordneten gleichseitigen Dreiecke 66 definiert. Beispielsweise wird die Größe S des Musters 65 durch die Länge einer Seite 67 des gleichseitigen Dreiecks 66 definiert. Alternativ kann die Größe S des Musters 65 durch einen Abstand zwischen einer Spitze des gleichseitigen Dreiecks 66 und der gegenüberliegenden Seite 67 definiert werden.
  • Zudem ist bei der vorliegenden Ausführungsform eines der angrenzenden gleichseitigen Dreiecke 66 weiß (höchste Luminanz) und das andere ist schwarz (geringste Luminanz). Die Farben der gleichseitigen Dreiecke 66 sind nicht auf weiß und schwarz eingeschränkt, und grau (mittlere Luminanz) und dergleichen kann gegebenenfalls verwendet werden, solange angrenzende gleichseitige Dreiecke voneinander unterschiedliche Farben aufweisen. Die verwendeten Farben (Luminanz) können je nach Bedarf derart eingestellt werden, dass sich die Luminanz in dem Grenzbereich zwischen den angrenzenden gleichseitigen Dreiecken 66 ändert. Es sei zu beachten, dass Farben, wie etwa RGB und dergleichen, für den Fall, dass Farbbilder generiert werden können, je nach Bedarf verwendet werden können.
  • Betrieb des Bildmessgeräts
  • Es wird der Betrieb des Bildmessgeräts 200, hauptsächlich wenn eine Autofokussierung ausgeführt wird, erklärt. 5 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines Autofokusprozesses abbildet.
  • Zunächst wird die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 erkannt (Schritt 101). Wenn die Objektlinse 14 beispielsweise feststehend ist, wird eine Art der Tubuslinse 28 erkannt, die auf der optischen Achse L angeordnet ist. Dies wird automatisch aus der Drehposition und dergleichen des Revolverkopfes 32 erkannt. Somit wird die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 basierend auf der Vergrößerung der Objektlinse 14 und der Vergrößerung der Tubuslinse 28, die auf der optischen Achse L angeordnet ist, erkannt (berechnet).
  • Für den Fall, dass die Objektlinse 14 austauschbar ist, wird die Art oder die Vergrößerung der Objektlinse 14, die auf dem Objektlinsenhalter 13 montiert ist, durch den Benutzer beispielsweise in das Eingabeelement 59 eingegeben. Die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 wird basierend auf den Eingabeinformationen erkannt. Alternativ kann die zu montierende Objektlinse 14 automatisch identifizierbar sein, und die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 kann basierend auf dem Identifizierungsergebnis erkannt werden. Eine beliebige Technologie kann als Verfahren und Konfiguration verwendet werden, um die Objektlinse 14 automatisch zu identifizieren.
  • Es sei zu beachten, dass die Parameter, die sich aus anderen optischen Elementen und dergleichen ergeben, verwendet werden können, um die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 zusätzlich zu der Vergrößerung der Objektlinse 14 und der Tubuslinsen 28 zu berechnen. Zudem kann eine Tabelle in dem Speicher gespeichert sein, der durch den ROM und dergleichen des Haupt-Controllers 50 konfiguriert wird, wobei die Tabelle Kombinationen der Objektlinse 14 und jeder der Tubuslinsen 28 und die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29, die jeder Kombination entspricht, speichert. Die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 ist mit Bezug auf eine derartige Tabelle ohne Weiteres zu ermitteln. Diverse Verfahren können zusätzlich zu den obigen verwendet werden.
  • Es wird die Größe S des Musters 65 berechnet (Schritt 102). Mit anderen Worten wird die Größe S des Musters 65 gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 (entsprechend der „vorbestimmten Vergrößerung”, wenn das Bild des Werkstücks W erzeugt wird) berechnet.
  • Jede von 6A bis 6C ist eine Zeichnung, welche die Größe S des Musters 65 gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 beschreibt, und ist eine Rahmenansicht, die ein fotografiertes Bild 70 eines Bildes des Musters 65 abbildet, das von der CCD-Kamera 24 fotografiert wird. Wenn das Muster 65 durch den Muster-Controller 20 auf das Werkstück W projiziert wird, wird das Bild des Musters 65 durch das bilderzeugende optische System 29 mit der vorbestimmten Vergrößerung erzeugt. Dann wird das erzeugte Bild des Musters 65 von der CCD-Kamera 24 fotografiert.
  • Wie in 6A bis 6C abgebildet, ist eine Größe S eines Musters 65', das in dem fotografierten Bild 70 angezeigt wird, gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 unterschiedlich. Beispielsweise nimmt die Größe S des Musters 65' zu, wenn die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 stark ist (6A), und nimmt ab, wenn die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 schwach ist (6C). Wenn die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 mittelmäßig ist, ist die Größe S des Musters 65' ebenfalls mittelmäßig (6B).
  • Eine Anpassung der Fokusposition des bilderzeugenden optischen Systems 29 erfolgt basierend auf einem Kontrast des fotografierten Bildes 70, das in 6A bis 6C abgebildet ist. Wie in 6A bis 6C abgebildet, wenn sich die Größe S des Musters 65' in dem fotografierten Bild 70 gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 ändert, ändern sich auch die Kontrastinformationen, die aus dem fotografierten Bild 70 erzielt werden. Daraufhin kann die Fokuspräzision je nach der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 variieren. Ferner kann bei starken/schwachen Vergrößerungen keine ausreichende Fokuspräzision erreicht werden.
  • Um diese Umstände zu berücksichtigen, wird bei der vorliegenden Erfindung die Größe S des Musters 65 gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 berechnet. Mit anderen Worten wird die Größe S des Musters 65 gemäß einer Änderung der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 geändert. Dies ermöglicht eine hoch präzise Autofokussierung, selbst wenn die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 geändert wird.
  • Typischerweise wird die Größe S des Musters 65 eingestellt, um in dem Maße abzunehmen, wie die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 zunimmt. Die Größe S des Musters 65 wird eingestellt, um in dem Maße zuzunehmen, wie die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 abnimmt. Somit wird die Steuerung der Fokusposition beispielsweise nicht dadurch beeinträchtigt, dass das erzeugte Bild des Musters 65 (des Musters 65') zu groß oder zu klein ist.
  • Die Größe des Musters 65 kann derart geändert werden, dass die Größe S des erzeugten Bildes des Musters 65 eine im Wesentlichen konstante Größe aufweist, selbst wenn die Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 geändert wird. Beispielsweise kann die Größe des Musters 65 derart geändert werden, dass die Größe des Musters 65 eine umgekehrt proportionale Beziehung zur Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 aufweist, die in Schritt 101 ermittelt wird. Mit anderen Worten wird das Muster 65 mit Bezug auf eine Referenzvergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 in einer Referenzgröße S generiert. Die Referenzgröße S ist eine Größe, bei welcher der Kontrast des fotografierten Bildes 70 beispielsweise richtig berechnet werden kann. Die Steuerung wird derart umgesetzt, dass eine umgekehrt proportionale Beziehung zwischen einer Änderung der Vergrößerung gegenüber der Referenzvergrößerung und einer Änderung der Größe S gegenüber der Referenzgröße erreicht wird.
  • Dies ist nicht auf den Fall eingeschränkt, bei dem die Größe S des Musters 65' in dem fotografierten Bild 70 auf einer im Wesentlichen konstanten Größe gehalten wird. Beispielsweise kann die Größe S des Musters 65 derart gesteuert werden, dass Änderungen an der Größe S des Musters 65' in dem fotografierten Bild 70, die durch Änderungen der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 verursacht werden, in einen zulässigen Bereich fallen. Der zulässige Bereich ist ein Bereich, in dem der Kontrast des fotografierten Bildes 70 richtig berechnet werden kann. Eine Referenz zum Bestimmen, ob der Kontrast richtig berechnet wird, kann basierend auf einer gewünschten Fokuspräzision und dergleichen einzeln eingestellt werden, wie es für jedes verwendete Bildmessgerät 200 geeignet ist.
  • Die Berechnung der Größe S des Musters 65 wird beispielsweise mit Bezug auf eine Tabelle ausgeführt. Eine Tabelle wird in dem Speicher gespeichert, der durch den ROM und dergleichen des Haupt-Controllers 50 konfiguriert wird, wobei die Tabelle jede der Vergrößerungen des bilderzeugenden optischen Systems 29 speichert, und die Größe S des Musters 65 jeder Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 entspricht. Die Größe S des Musters 65 gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 kann mit Bezug auf diese Tabelle mühelos berechnet werden. Natürlich kann man auch andere Verfahren verwenden.
  • Die DMD 63 wird gesteuert, und das Muster 65 wird mit der Größe S generiert, die in Schritt 102 berechnet wird. Das generierte Muster 65 wird auf das Werkstück W projiziert (Schritt 103). Die Autofokussierung erfolgt basierend auf dem fotografierten Bild 70 des projizierten Musters 65 (Schritt 104). Insbesondere wird die Objektlinse 14 in eine Position verlagert, in welcher der Kontrast des fotografierten Bildes 70 am stärksten ist. Dies bewirkt, dass die Fokusposition des bilderzeugenden optischen Systems 29 automatisch angepasst wird. Wenn das bilderzeugende optische System 29 fokussiert ist, wird eine Projektion des Musters 65 abgegeben, und ein fotografiertes Bild des Werkstücks W wird generiert. Dimension und Form und dergleichen des Werkstücks W werden basierend auf dem fotografierten Bild des Werkstücks W gemessen.
  • Wie zuvor beschrieben, wird bei dem Bildmessgerät 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Muster 65 in der Größe S gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems 29 generiert, welches das Bild des Werkstücks W erzeugt, und dann wird das Muster 65 auf das Werkstück W projiziert. Das Bild des projizierten Musters 65 wird durch das bilderzeugende optische System 29 auf der vorbestimmten Vergrößerung erzeugt und dann von der CCD-Kamera 24 fotografiert. Die Fokusposition des bilderzeugenden optischen Systems 29 wird basierend auf dem fotografierten Bild 70 des Musters 65 gesteuert. Dies ermöglicht eine hoch präzise Autofokussierung, selbst wenn die Vergrößerung geändert wird. Es sei zu beachten, dass die Bilderzeugung mit der vorbestimmten Vergrößerung sowohl einen Fall umfasst, bei dem das Bild des Werkstücks W gegenüber einer tatsächlichen Größe des Werkstücks W vergrößert wird, als auch einen Fall, bei dem das Bild des Werkstücks W gegenüber der tatsächlichen Größe des Werkstücks W verkleinert ist.
  • 7 ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels, bei dem eine DMD als Lichtmodulationselement verwendet wird. Ein Mustergenerator 80, der in 7 abgebildet ist, umfasst eine Sammellinse 81 und eine DMD 82, und eine Anordnung der Sammellinse 81, der DMD 82 und des Illuminators 25 wird je nach Bedarf eingestellt. Mit anderen Worten werden die Illuminator 25 und die Sammellinse 81 in Positionen angeordnet, so dass die DMD 82 anhand der Sammellinse 81 direkt mit Bestrahlungslicht bestrahlt wird. Die DMD 82 ist in einer Position angeordnet, so dass Licht, das von den Mikrospiegeln der DMD 82 im EIN-Modus reflektiert wird, die Projektionslinse 21 direkt bestrahlt. Durch die Verwendung einer derartigen Konfiguration können die ersten und zweiten reflektierenden Spiegel 61 und 62 entfallen, was die Konfiguration vereinfacht und die Kosten von Einzelteilen und dergleichen reduziert.
  • Andere Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, und andere diverse Ausführungsformen können ausgebildet werden.
  • 8A und 8B sind jeweils eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels, bei dem ein Flüssigkristallfeld als Lichtmodulationselement verwendet wird. Ein Mustergenerator 90, der in 8A abgebildet ist, umfasst eine Sammellinse 91 und ein durchlässiges Flüssigkristallfeld 92. Das Beleuchtungslicht, das von dem Illuminator 25 emittiert wird, bestrahlt das Flüssigkristallfeld 92 anhand der Sammellinse 91. Ein Muster gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems wird durch das Flüssigkristallfeld 92 generiert und wird dann auf die Projektionslinse 21 gestrahlt.
  • Ein Mustergenerator 100, der in 8B abgebildet ist, umfasst einen Strahlenteiler 101, eine Sammellinse 102 und ein reflektierendes Flüssigkristallfeld 103. Das Beleuchtungslicht aus dem Illuminator 25 wird durch den Strahlenteiler 101 durchgelassen und bestrahlt dann das Flüssigkristallfeld 103 anhand der Sammellinse 102. Ein Muster gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems wird durch das Flüssigkristallfeld 103 generiert und wird dann in Richtung auf den Strahlenteiler 101 emittiert. Der Strahlenteiler 101 reflektiert das Muster, das von dem Flüssigkristallfeld 103 emittiert wird, in Richtung auf die Projektionslinse 21. Wie in 8A und 8B abgebildet, können durchlässige und reflektierende Flüssigkristallfelder als Lichtmodulationselement verwendet werden.
  • Durch die Verwendung von Lichtmodulationselementen, wie etwa DMD und Flüssigkristallfeldern, ist es möglich, das Muster, das auf das Werkstück projiziert werden soll, mit hoher Präzision zu ändern und zu generieren. Es sei zu beachten, dass die spezifische Konfiguration des optischen Systems, welches das Beleuchtungslicht von der DMD, dem Flüssigkristallfeld und dem Illuminator leitet, und des generierten Musters nicht eingeschränkt ist; somit kann eine beliebige Konfiguration verwendet werden. Zudem können beliebige optische Elemente und dergleichen je nach Bedarf verwendet werden.
  • Wenn ein Flüssigkristallfeld als Lichtmodulationselement verwendet wird, werden häufig Polarisatoren und Analysatoren und dergleichen als optische Elemente verwendet, und eine gewisse Lichtmenge kann an diesen optischen Elementen verloren gehen. Somit kann die Nutzungseffizienz des emittierten Lichts aus dem Illuminator abnehmen. Wenn jedoch eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine hohe Luminanz aufweist, als Gegenmaßnahme verwendet wird, kann es sein, dass die Kosten ansteigen und dass es zu Problemen auf Grund der Wärme, die durch die Beleuchtungsvorrichtung generiert wird, kommt.
  • Wenn eine DMD als Lichtmodulationselement verwendet wird, sind die zuvor beschriebenen Polarisatoren und Analysatoren unnötig, wodurch eine effiziente Nutzung des emittierten Lichts aus dem Illuminator ermöglicht wird. Somit können die zuvor beschriebenen Probleme verhindert werden. Durch die Verwendung eines durchlässigen oder reflektierenden Flüssigkristallfeldes als Lichtmodulationselement kann das Gerät dagegen in einer einfachen Konfiguration zusammengebaut werden, und die Flexibilität der Bauform kann verbessert werden. Es sei zu beachten, dass andere Lichtmodulationselemente als DMD und Flüssigkristallfelder verwendet werden können.
  • 9 ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels einer anderen Ausführungsform des Mustergenerators. Der Mustergenerator 110 umfasst eine Sammellinse 111, ein Generierungselement 112, das ein Muster in einer vorbestimmten Größe generiert, und ein Zoomobjektiv 113, das die Größe des Musters ändert, das von dem Generierungselement 112 generiert wird. Eine Projektionsplatte, auf der ein Muster in konstanter Größe gezeichnet wird, wie etwa ein Fadenkreuz, wird als Generierungselement 112 verwendet. Alternativ kann man eine Flüssigkristallplatte verwenden, die in der Lage ist, durch Bestromung nur ein vorbestimmtes Muster zu generieren. Eine Zoomposition des Zoomobjektivs 113 wird vom Haupt-Controller 50 gesteuert, wodurch die Generierung des Musters in der Größe gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems ermöglicht wird. Durch die Verwendung einer derartigen Konfiguration kann man die Geräte und Bedienelemente vereinfachen.
  • Zudem kann man das Lichtmodulationselement (DMD, Flüssigkristallfeld und dergleichen) und das Zoomobjektiv zusammen als Mustergenerator verwenden. Eine weitere Veränderung der Größe des Musters durch das Zoomobjektiv zusätzlich zur Größenänderung durch das Lichtmodulationselement ermöglicht eine feine Anpassung und dergleichen der Mustergröße. Somit ist es möglich, die Präzision der Mustergenerierung zu verbessern.
  • 10A und 10B bilden jeweils ein anderes Beispiel des Musters ab, das von dem Mustergenerator generiert wird. Ein Muster 120, das in 10A abgebildet ist, wird durch eine Vielzahl von Quadraten 121 konfiguriert, die in einer schrägen Richtung angeordnet sind, so dass angrenzende Quadrate voneinander unterschiedliche Farben (Luminanz) aufweisen (so genanntes Karomuster). Eine Größe S des Musters 120 wird beispielsweise durch eine Größe der Quadrate 121 definiert. Wie zuvor beschrieben, kann das Muster 120 verwendet werden. Solange der Kontrast des fotografierten Bildes des Musters, das von der CCD-Kamera fotografiert wird, richtig berechnet wird, ist die Konfiguration des Musters ansonsten nicht eingeschränkt.
  • Beispielsweise kann eine Vielzahl von Einheitsformen (Formen, die als Einheit dienen) in zwei axialen Richtungen angeordnet sein, die zueinander orthogonal sind. Das Muster wird derart gebildet, dass in jeder axialen Richtung angrenzende Formen voneinander unterschiedliche Farben (Luminanz) aufweisen, d. h. die Luminanz ändert sich an einer Grenze zwischen den angrenzenden Formen. Die Einheitsformen sind nicht eingeschränkt und können beliebig sein. Ferner können die Formen, die in dem Muster angeordnet sind, unterschiedliche Formen sein, statt dass alle Formen genau gleich sind. Die Größe des Musters wird beispielsweise durch eine Größe der Einheitsformen definiert.
  • Zudem, wie bei einem Muster 130, das in 10B abgebildet ist, kann eine Einheitsform (Rechteck) 131 eingestellt werden, um sich in eine Axialrichtung zu erstrecken, und eine Vielzahl von Einheitsformen 131 kann entlang einer Achse angeordnet werden, die zu einer axialen Richtung orthogonal ist. Ein Luminanzänderungsteil 132, in dem sich die Luminanz ändert, wird in jeder der Grenzen zwischen den angrenzenden Einheitsformen 131 eingestellt. Eine Größe S des Musters 130 wird durch die Einheitsgröße 131 definiert.
  • Zudem kann auch ein Muster, bei dem eine Vielzahl von undefinierten Formen angeordnet ist, verwendet werden, wobei die undefinierten Formen des Musters derart angeordnet sind, dass eine geeignete Anzahl von Luminanzänderungsteilen geeigneter Größe in dem Muster enthalten ist. In diesem Fall kann durch Fokussieren auf eine der Vielzahl von Formen eine Mustergrößenänderung basierend auf einer Größe der Form ausgeführt werden.
  • Die Anpassung der Fokusposition des bilderzeugenden optischen Systems ist nicht darauf eingeschränkt, dadurch ausgeführt zu werden, dass die Position der Objektlinse angepasst wird. Beispielsweise kann die Autofokussierung dadurch ausgeführt werden, dass die gesamte optische Systemeinheit verlagert wird. Zusätzlich zu den vorstehenden können beliebige Verfahren als Verfahren zum Fokussieren auf das zu fotografierende Werkstück verwendet werden. Wie zuvor beschrieben, ermöglicht das Steuern der Größe des Musters gemäß der Vergrößerung des bilderzeugenden optischen Systems auf jeden Fall das Ausführen einer hoch präzisen Autofokussierung.
  • Die Art des Bildmessgeräts, auf welches das Autofokusgerät und das Autofokusverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, ist nicht eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf eine beliebige Art von Gerät angewendet werden, das Messungen oder Beobachtungen und dergleichen unter Verwendung eines Objektbildes ausführt, das durch Fotografieren des Werkstücks erzielt wird, wie etwa ein CNC-Bildmessgerät, ein CNC-Koordinatenmessgerät, ein Härteprüfer und dergleichen. Zudem kann die vorliegende Erfindung auch auf ein digitales Mikroskop angewendet werden, das mit einer digitalen Kamera vergrößerte Bilder fotografiert, die mit einem optischen Mikroskop erzielt werden.
  • Auch ist es möglich, mindestens zwei Aspekte jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen zu kombinieren. Ferner sind die zuvor beschriebenen Auswirkungen der vorliegenden Erfindung rein beispielhaft und andere Auswirkungen können aufgezeigt werden.
  • Es sei zu beachten, dass die vorstehenden Beispiele nur zum Zweck der Erläuterung bereitgestellt wurden und keineswegs als die vorliegende Erfindung einschränkend anzusehen sind. Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass der Wortlaut, der hier verwendet wurde, beschreibend und erläuternd statt einschränkend ist. Es können Änderungen im Bereich der beiliegenden Ansprüche vorgenommen werden, wie vorliegend angegeben und geändert, ohne Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten zu verlassen. Obwohl die vorliegende Erfindung hier mit Bezug auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht dazu gedacht, auf die hier offenbarten Einzelheiten eingeschränkt zu sein; vielmehr deckt die vorliegende Erfindung alle funktionsmäßig äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen ab, die im Umfang der beiliegenden Ansprüche liegen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt und es können diverse Variationen und Änderungen möglich sein, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 09-304685 [0004, 0004, 0004]

Claims (10)

  1. Autofokusgerät, umfassend: eine Bilderfassungsvorrichtung, umfassend: ein optisches System, das konfiguriert ist, um ein Bild eines Objekts mit einer vorbestimmten Vergrößerung zu erzeugen; und eine Bildaufnahmevorrichtung, die konfiguriert ist, um das Bild des Objekts aufzunehmen, das durch das optische System erzeugt wird; einen Muster-Controller, umfassend: einen Generator, der konfiguriert ist, um ein Muster in einer Größe gemäß der vorbestimmten Vergrößerung des optischen Systems zu generieren; und einen Projektor, der konfiguriert ist, um das Muster, das von dem Generator generiert wird, auf das Objekt zu projizieren; und einen Fokus-Controller, der konfiguriert ist, um eine Fokusposition des optischen Systems basierend auf dem Bild des Objekts zu steuern, das von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen wird, wobei ein Bild des projizierten Musters durch das optische System in der vorbestimmten Vergrößerung erzeugt wird.
  2. Autofokusgerät nach Anspruch 1, wobei der Generator ferner konfiguriert ist, um die Größe des Musters gemäß einer Änderung der Vergrößerung des optischen Systems zu ändern.
  3. Autofokusgerät nach Anspruch 2, wobei der Generator ferner konfiguriert ist zum: Verringern der Größe des Musters gemäß einer Steigerung der Vergrößerung des optischen Systems, und Steigern der Größe des Musters gemäß einer Verringerung der Vergrößerung des optischen Systems.
  4. Autofokusgerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Generator ferner konfiguriert ist, um die Größe des Musters derart zu ändern, dass die Größe des erzeugten Musterbildes im Wesentlichen konstant ist, selbst wenn die Vergrößerung des optischen Systems geändert wird.
  5. Autofokusgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Generator einen Lichtmodulator umfasst, der konfiguriert ist, um basierend auf einfallendem Licht das Muster in einer geänderten Größe zu generieren.
  6. Autofokusgerät nach Anspruch 5, wobei der Lichtmodulator eine Mikrospiegelvorrichtung ist.
  7. Autofokusgerät nach Anspruch 5, wobei das Lichtmodulationselement ein Flüssigkristallfeld ist.
  8. Autofokusgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Generator Folgendes umfasst: einen Mustergenerator, der konfiguriert ist, um das Muster in der vorbestimmten Größe zu generieren; und ein Zoomobjektiv, das konfiguriert ist, um die Größe des Musters zu ändern, das von dem Mustergenerator generiert wird.
  9. Autofokusverfahren, umfassend folgende Schritte: Erzeugen eines Bildes eines zu fotografierenden Objekts durch ein optisches System; Generieren eines Musters in einer Größe gemäß einervorbestimmten Vergrößerung des optischen Systems; Projizieren des Musters auf das Objekt; Steuern einer Fokusposition des optischen Systems basierend auf einem fotografierten Bild des projizierten Musters; und Erzeugen des Bildes des projizierten Musters durch das optische System mit der vorbestimmten Vergrößerung.
  10. Nicht vorübergehendes computerlesbares Speichermedium, das ein Programm zur Ausführung durch ein Autofokusgerät speichert, wobei das Programmprodukt bewirkt, dass der Computer einen Prozess ausführt, der folgende Schritte umfasst: Erkennen einer Vergrößerung eines optischen Systems, das ein Bild eines Objekts erzeugt; Berechnen einer Größe eines Musters basierend auf der erkannten Vergrößerung; Generieren des Musters in der berechneten Größe; Projizieren des Musters auf das Objekt; und Steuern einer Fokusposition des optischen Systems basierend auf einem fotografierten Bild des projizierten Musters; und Erzeugen des Bildes des projizierten Musters durch das optische System mit der erkannten Vergrößerung.
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