JP2005099736A - オートフォーカス制御方法、オートフォーカス制御装置および画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数のフォーカス位置で取得した各サンプル画像のピント評価値を算出するに当たり、取得したサンプル画像に平滑化処理を施して光学系に起因する明るさの濃淡パターンを軽減し、この平滑化処理したサンプル画像に基づいてピント評価値を算出するようにする。また、ピント評価値をそのサンプル画像の画面平均輝度で規格化して評価値の適正化を図るようにする。
【選択図】 図3
Description
図1は本発明の実施の形態によるオートフォーカス制御方法及びオートフォーカス制御装置が適用される画像処理装置の概略構成図である。画像処理装置1は、被写体試料(ワーク)の表面観察に用いられ、特に、例えば半導体ウェーハ等のように表面に微細加工が施されて構成された素子構造体の欠陥検出等に用いられる顕微鏡として構成されている。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
1.最もレンズ−試料間距離が短いもの(試料の最も高いところ)
2.最もレンズ−試料間距離が長いもの(試料の最も低いところ)
3.画面の特定の位置
4.画面分割結果から多数決で定まる最適フォーカス位置(より特徴的なところ)等。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態では、本発明に係るオートフォーカス制御方法を適用することによって、取得した画像データから被写体試料の全焦点画像を合成する方法について説明する。
次に、本発明の第4の実施の形態として、オートフォーカス動作で取得した画像データから被写体試料の立体画像を合成する方法について説明する。
続いて、本発明の第5の実施の形態について説明する。
図15に本発明のオートフォーカス制御装置の第1の構成例による機能ブロック図を示す。図示するオートフォーカス制御装置31は、ビデオ信号デコーダ41、FPGA42、フィールドメモリ43、CPU44、ROM/RAM45、PMC46、I/F回路47で構成されている。
図16は、本実施の形態におけるオートフォーカス制御装置の第2の構成例による機能ブロック図である。なお、第1の構成例(図15)と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本構成例におけるオートフォーカス制御装置32は、ビデオ信号デコーダ41、FPGA42、CPU44、ROM/RAM45、PMC46及びI/F回路47で構成されている。
図17は、本実施の形態におけるオートフォーカス制御装置の第3の構成例による機能ブロック図である。なお、第1の構成例(図15)と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本構成例におけるオートフォーカス制御装置33は、ビデオ信号デコーダ41、FPGA42、CPU44、ROM/RAM45、PMC46及びI/F回路47で構成されている。
図18は、本実施の形態におけるオートフォーカス制御装置の第4の構成例による機能ブロック図である。なお、第1の構成例(図15)と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本構成例におけるオートフォーカス制御装置34は、ビデオ信号デコーダ41、FPGA42、CPU44、ROM/RAM45、AD(Analog to Digital)/DA(Digital to Analog)回路48、及びI/F回路47で構成されている。
図19は、本実施の形態の第5の構成例として、上述の第3の構成例(図17)におけるオートフォーカス制御装置33の具体的構成例を示している。なお、図において対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Claims (34)
- レンズ−被写体間距離が異なる複数のフォーカス位置で前記被写体の画像データを各々取得する画像取得工程と、
前記取得した各画像データに基づいて前記複数のフォーカス位置毎に各々ピント評価値を算出する評価値算出工程と、
前記ピント評価値が最大となるフォーカス位置をピント位置として算出するピント位置算出工程と、
前記算出したピント位置へ前記レンズを前記被写体に対して相対移動させる移動工程とを有するオートフォーカス制御方法において、
前記画像取得工程と前記評価値算出工程との間に、前記取得した画像データを平滑化処理する画像平滑化工程を有し、
前記平滑化処理した画像データに基づいて前記ピント評価値を算出する
ことを特徴とするオートフォーカス制御方法。 - 前記画像平滑化工程の前又は後に、前記取得した画像データの画面平均輝度を算出する平均輝度算出工程を有し、
前記ピント評価値として前記算出した画面平均輝度による除算値を用いる
ことを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記評価値算出工程では、前記取得した画像データにおける隣接画素間の輝度データ差に基づいて前記ピント評価値を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記ピント位置算出工程では、前記算出したピント評価値の最大値及びその近傍の複数のピント評価値に基づいて前記ピント位置を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記画像取得工程では、前記レンズ−被写体間距離を連続的に変化させながら、前記複数のフォーカス位置で前記画像データを各々取得する
ことを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記画像取得工程と前記評価値算出工程とを並列に行う
ことを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記被写体の照明光源に紫外光を用いる
ことを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記取得した画像データを複数の領域に分割し、前記分割した各領域毎に前記ピント位置を各々算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記分割した各領域のピント位置における画像を当該領域間で合成することにより、被写体の全焦点画像を取得する
ことを特徴とする請求項8に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記分割した各領域のピント位置における画像を複数のフォーカス位置間で合成することにより、被写体の立体画像を取得する
ことを特徴とする請求項8に記載のオートフォーカス制御方法。 - レンズ−被写体間距離が異なる複数のフォーカス位置で前記被写体の画像データを各々取得する画像取得工程と、
前記取得した各画像データに基づいて前記複数のフォーカス位置毎に各々ピント評価値を算出する評価値算出工程と、
前記ピント評価値が最大となるフォーカス位置をピント位置として算出するピント位置算出工程と、
前記算出したピント位置へ前記レンズを前記被写体に対して相対移動させる移動工程とを有するオートフォーカス制御方法において、
前記取得した画像データを平滑化処理する画像平滑化工程と、前記取得した画像データの画面平均輝度を算出する平均輝度算出工程とを有し、
前記平滑化処理した画像データに基づいて前記ピント評価値を算出するとともに、
前記ピント評価値として、前記算出した画面平均輝度による除算値を用いる
ことを特徴とするオートフォーカス制御方法。 - 前記評価値算出工程では、前記取得した画像データにおける隣接画素間の輝度データ差に基づいて前記ピント評価値を算出する
ことを特徴とする請求項11に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記ピント位置算出工程では、前記算出したピント評価値の最大値及びその近傍の複数のピント評価値に基づいて前記ピント位置を算出する
ことを特徴とする請求項11に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記画像取得工程では、前記レンズ−被写体間距離を連続的に変化させながら、前記複数のフォーカス位置で前記画像データを各々取得する
ことを特徴とする請求項11に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記画像取得工程と前記評価値算出工程とを並列に行う
ことを特徴とする請求項11に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記被写体の照明光源に紫外光を用いる
ことを特徴とする請求項11に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記取得した画像データを複数の領域に分割し、前記分割した各領域毎に前記ピント位置を各々算出する
ことを特徴とする請求項11に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記分割した各領域のピント位置における画像を当該領域間で合成することにより、被写体の全焦点画像を取得する
ことを特徴とする請求項17に記載のオートフォーカス制御方法。 - 前記分割した各領域のピント位置における画像を複数のフォーカス位置間で合成することにより、被写体の立体画像を取得する
ことを特徴とする請求項17に記載のオートフォーカス制御方法。 - レンズ−被写体間距離が異なる複数のフォーカス位置で取得された各画像データに基づいて前記複数のフォーカス位置毎に各々ピント評価値を算出する評価値算出手段と、前記算出したピント評価値の最大値に基づいてピント位置を算出するピント位置算出手段とを備えたオートフォーカス制御装置であって、
前記取得した画像データを平滑化処理する画像平滑化手段を有し、前記平滑化処理した画像データに基づいて前記ピント評価値を算出する
ことを特徴とするオートフォーカス制御装置。 - 前記取得した画像データの画面平均輝度を算出する平均輝度算出手段を有し、前記ピント評価値として、前記算出した画面平均輝度による除算値を用いる
ことを特徴とする請求項20に記載のオートフォーカス制御装置。 - 前記評価値算出手段は、前記取得した画像データにおける隣接画素間の輝度データ差を算出するエッジ強調処理手段である
ことを特徴とする請求項20に記載のオートフォーカス制御装置。 - 前記ピント位置算出手段は、前記算出したピント評価値の最大値及びその近傍の複数のピント評価値に基づいて前記ピント位置を算出する
ことを特徴とする請求項20に記載のオートフォーカス制御装置。 - 前記取得した各画像データを用いて、前記被写体の全焦点画像を合成する全焦点画像合成手段を備えた
ことを特徴とする請求項20に記載のオートフォーカス制御装置。 - 前記取得した各画像データを用いて、前記被写体の立体画像を合成する立体画像合成手段を備えた
ことを特徴とする請求項20に記載のオートフォーカス制御装置。 - 当該オートフォーカス制御装置は、前記評価値算出手段と、前記ピント位置算出手段と、前記画像平滑化手段と、前記画像データの画面平均輝度を算出する平均輝度算出手段とが、単数又は複数の素子として同一基板上に実装された、基板実装体でなる
ことを特徴とする請求項20に記載のオートフォーカス制御装置。 - 前記基板上には、レンズ−被写体間距離調整用の駆動手段を制御する駆動制御用素子が実装されている
ことを特徴とする請求項26に記載のオートフォーカス制御装置。 - 前記評価値算出手段と、前記画像平滑化手段と、前記平均輝度算出手段とが、単一のFPGA(フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ)で構成されている
ことを特徴とする請求項26に記載のオートフォーカス制御装置。 - レンズ−被写体間距離が異なる複数のフォーカス位置で前記被写体の画像データを各々取得する画像取得手段と、前記取得した各画像データに基づいて前記複数のフォーカス位置毎に各々ピント評価値を算出する評価値算出手段と、前記算出したピント評価値の最大値に基づいてピント位置を算出するピント位置算出手段と、前記算出したピント位置へ前記レンズを前記被写体に対して相対移動させる駆動手段とを備えた画像処理装置において、
前記取得した画像データを平滑化処理する画像平滑化手段を有し、前記平滑化処理した画像データに基づいて前記ピント評価値を算出する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記取得した画像データの画面平均輝度を算出する平均輝度算出手段を有し、前記ピント評価値として前記算出した画面平均輝度による除算値を用いる
ことを特徴とする請求項29に記載の画像処理装置。 - 前記評価値算出手段は、前記取得した画像データにおける隣接画素間の輝度データ差を算出するエッジ強調処理手段でなる
ことを特徴とする請求項29に記載の画像処理装置。 - 前記ピント位置算出手段は、前記算出したピント評価値の最大値及びその近傍の複数のピント評価値に基づいて前記ピント位置を算出する
ことを特徴とする請求項29に記載の画像処理装置。 - 前記取得した各画像データを用いて、前記被写体の全焦点画像を合成する全焦点画像合成手段を備えた
ことを特徴とする請求項29に記載の画像処理装置。 - 前記取得した各画像データを用いて、前記被写体の立体画像を合成する立体画像合成手段を備えた
ことを特徴とする請求項29に記載の画像処理装置。
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