JP2005128247A - オートフォーカス装置及びオートフォーカス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単なオートフォーカス装置により、被検査体に対して撮像手段を最適フォーカス位置に迅速に合わせる。
【解決手段】 オートフォーカス装置２は、被検査体Ｗに対向した第１の撮像手段２０と、第１の撮像手段２０とフォーカス方向に一定距離隔Ｌを隔てた位置に配置されて被検査体Ｗに対向した第２の撮像手段２１と、被検査体Ｗからの反射光Ｂを第１の撮像手段２０及び第２の撮像手段２１に導く光学系２５と、第１の撮像手段２０及び第２の撮像手段２１の画像データにもとづいて被検査体Ｗの明るさに関するデータの分散を求める制御手段と、制御手段の指令によって動作され、第１の撮像手段２０又は第２の撮像手段２１及び光学系２５を第１の撮像手段２０又は第２の撮像手段２１のフォーカス方向に移動させるフォーカス用モータ（駆動手段）１７とを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、平板状の被検査体をＣＣＤカメラ等の撮像手段によって検査する装置におけるオートフォーカス装置及びオートフォーカス方法に関するものである。

従来、被検査体からの反射光を３光束以上に分割し、各分割光束のそれぞれに対して光検知器を設け、各光検知器をフォーカス位置が互いに異なるように配置し、各光検知器からの信号の総和により、装置の焦点深度を上げるようにしたオートフォーカス装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、被検査体の画像を表示するための第１の撮像素子と、この第１の撮像素子とフォーカス方向においてそれぞれ等距離だけ前後して配置された第２、第３の撮像素子とを備え、第２、第３の撮像素子によって得られた被検査体の明るさに関するデータの分散が等しくなる位置まで、第１〜第３の撮像素子を被検査体に相対移動させることにより、第１の撮像素子が被検査体に対し最適フォーカス位置に設定されるようにしたオートフォーカス装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平３−１２８２７号公報 特開平４−２６００１５号公報

上記従来のオートフォーカス装置では、フォーカス検知用の光検知器や撮像素子と、画像表示用等（撮影用）の光検知器や撮像素子が機能上独立しており、一対のフォーカス検知用の光検知器や撮像素子のフォーカス方向における中間位置に画像表示等用の光検知器や撮像素子が設置されているため、装置の置かれている温度環境の変化等により、それらの光検知器や撮像素子の初期の取付位置がフォーカス方向上の位置ずれを生じると、フォーカス検知用の光検知器や撮像素子で得られた最適フォーカス位置と画像表示等用の光検知器や撮像素子の被検査体に対する最適フォーカス位置とが一致しない場合が起こる。この場合、画像表示等用の光検知器や撮像素子を被検査体に対する最適フォーカス位置に合わせるのに、それらを被検査体に対する接近、離間方向のいずれへ移動調節したらよいかの移動方向が不明となるため、画像表示用の光検知器や撮像素子およびフォーカス検知用の光検知器や撮像素子を、同時に、前記フォーカス検知用の光検知器や撮像素子で得られた最適フォーカス位置から被検査体に対し前後動させて、画像表示用の光検知器や撮像素子の最適フォーカス位置を確認しなければならず、最適フォーカス位置の検知に時間がかかる等の問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、被検査体に対して撮像手段を最適フォーカス位置に迅速に合わせることができる構造が簡単なオートフォーカス装置およびオートフォーカス方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係るオートフォーカス装置は、被検査体に対向した第１の撮像手段と、該第１の撮像手段とフォーカス方向に一定距離隔てた位置に配置されて前記被検査体に対向した第２の撮像手段と、前記被検査体からの反射光を前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段に導く光学系と、前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段の画像データにもとづいて前記被検査体の明るさに関するデータの分散を求める制御手段と、該制御手段の指令によって動作され、前記第１の撮像手段と第２の撮像手段及び前記光学系を第１の撮像手段又は第２の撮像手段のフォーカス方向に移動させる駆動手段とを備えたことを特徴としている。

請求項２に係るオートフォーカス方法は、請求項１記載のオートフォーカス装置を使用し、前記第１の撮像手段又は第２の撮像手段を被検査体に対する最適フォーカス位置に合わせるオートフォーカス方法において、
前記被検査体の少なくとも１つの設定箇所における第１の撮像手段と第２の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータの最大値を求めた後、前記第１の撮像手段と第２の撮像手段の前記画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しくなるフォーカス方向の位置に、第１の撮像手段又は第２の撮像手段を移動させ、前記第１の撮像手段と第２の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しい状態を保ちつつ、前記被検査体の前記設定箇所から検査箇所まで第１の撮像手段と第２の撮像手段及び前記光学系を被検査体に平行に相対移動させた後、前記第１の撮像手段又は第２の撮像手段を、それらを前記フォーカス方向に隔てた前記一定距離の１／２だけ前記被検査体に近づく方向へ移動させることを特徴としている。

請求項３に係るオートフォーカス方法は、請求項２に記載のオートフォーカス方法において、前記被検査体の検査箇所において、前記第１の撮像手段と第２の撮像手段の画像データにもづいて得られた明るさに関するデータが等しくなるフォーカス方向の位置に近づくように移動する側の第１の撮像手段又は第２の撮像手段を撮影用撮像手段として使用することを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係るオートフォーカス装置によれば、２個の撮像手段のうちの１つが撮影用の撮像手段を兼ねるため、従来のフォーカス検知用の撮像手段と撮影用撮像手段とが別々である装置のように、フォーカス検知用の撮像手段と撮影用撮像手段との経時変化等による機械的位置ずれによって生じる撮影用の撮像手段のピント合わせ方向の判断が不要であり、オートフォーカス動作を極めて短時間に行うことができる。

請求項２に係るオートフォーカス方法によれば、被検査体の検査個所に各撮像手段を移動させる際に、常に、被検査体の表面が各撮像手段の最適フォーカス位置の中央の位置になるように、各撮像手段がフォーカス方向に追従移動されるため、検査個所での撮像手段のピント合わせを短時間に行うことができ、最適フォーカス状態で被検査体の検査を迅速、確実に行うことができる。

請求項３に係るオートフォーカス方法によれば、検査個所で被検査体の表面が各撮像手段の最適フォーカス位置の中央に位置された状態を維持するために、撮像手段をフォーカス方向に移動させる際に、その被検査体の表面に近づくように移動側の撮像手段が撮影用撮像手段として使用されるので、前記中央に位置された状態が完了した後に、各撮像手段を被検査体の表面にピント合わせをするために再移動させる必要がなく、短時間に撮像手段を最適フォーカス位置へ移動させっることができる。

以下、本発明の一実施の形態に係るオートフォーカス装置について、添付図面を参照して説明する。
図１〜図３において、１は本発明の一実施の形態に係るオートフォーカス装置２を備えた平板状の被検査体Ｗを検査する検査装置を示す。この検査装置１は、架台３に水平に支持されたテーブル４と、該テーブル４のＸ軸方向ｘにおける両端部に立設された一対の脚部５ａ，５ａの上端部にＸ軸ビーム部５ｂが連結され、テーブル４上に載置された平板状の被検査体Ｗを跨ぐように設けられた門型のＸ軸フレーム５と、該Ｘ軸フレーム５のＸ軸ビーム部５ｂにＸ軸方向ｘに移動自在に支持されると共に、前記オートフォーカス装置２を前面側に支持しているＸ軸スライダ６とを備えている。
前記Ｘ軸フレーム５は、その脚部５ａ，５ａがテーブル４のＸ軸方向ｘの両端部にＹ軸方向ｙに沿って配置された各２条の案内レール７，７に支持され、脚部５ａ，５ａの下端部に固定されたボールナット（図示せず）が前記案内レール７，７間に配置されてボールねじ８に螺合され、テーブル４上に設置したＹ軸駆動モータ（Ｙ軸駆動装置）９により前記ボールねじ８が回転されることによってＹ軸方向ｙに移動するようになっている。
前記Ｘ軸スライダ６は、Ｚ軸方向ｚの上下端部を、前記Ｘ軸ビーム部５ｂのＺ軸方向ｚの上下端部にＸ軸方向ｘに沿って設けた一対の案内レール１０，１０に支持され、後面（背面）に固定したボールナット（図示せず）が前記案内レール１０，１０間にＸ軸方向ｘに沿って配置されたボールねじ１１に螺合され、該ボールねじ１１がＸ軸ビーム部５ｂの一端部（図１で右端部）に固定したＸ軸駆動モータ（Ｘ軸駆動装置）１２によって回転されることにより、Ｘ軸方向ｘに移動するようになっている。

前記オートフォーカス装置２は、前記Ｘ軸スライダ６の前面にＺ軸方向ｚに沿って設けた一対の案内レール６ａ，６ａに支持され、Ｘ軸スライダ６に固定したＺ軸駆動モータ（Ｚ軸駆動装置）１３で回転されるボールねじ１４とボールナットからなるねじ機構によってＺ軸方向ｚに移動自在に設けられたＺ軸スライダ１５と、該Ｚ軸スライダ１５の前面にＺ軸方向ｚに沿って設けた一対の案内レール１６，１６に支持され、前記Ｚ軸スライダ１５に固定したフォーカス用モータ（駆動手段）１７で回転されるボールねじ１８とボールナットからなるねじ機構によってＺ軸方向ｚに移動自在に設けられたフォーカスヘッド１９とを備えている。前記ボールねじ１８のねじピッチは前記ボールねじ１４のねじピッチより小さく設定されており、前記フォーカスヘッド１９がＺ軸スライダ１５よりもＺ軸方向ｚへの微細移動が可能になっている。

前記フォーカスヘッド１９は、その内部のベース１９ａに、Ｘ軸方向ｘに所定間隔をあけ、それぞれ、光軸をＺ軸方向ｚに一致させ、対物レンズ側を被検査体Ｗ側へ向けて取り付けたＣＣＤカメラ等の第１の撮像手段２０および第２の撮像手段２１と、前記被検査体Ｗの表面からの反射光Ｂを受光してこれをＸ軸方向ｘの両側（図２の左右側）に分割して送るビームスプリッター２２と、該ビームスプリッター２２から送られた光をＺ軸方向ｚの被検査体Ｗと反対側（図２で上方側）へ反射させて、前記第１、第２の撮像手段２０，２１に受光させる互いに反対方向に傾斜させた一対の反射鏡２３ａ，２３ｂと、前記反射光Ｂをビームスプリッタ２２に導く対物レンズ２４とを備えている。
前記第１の撮像手段２０および第２の撮像手段２１は、焦点深度が数μｍ（好ましくは２μｍ前後、本例では１．７２μｍ）の同一のＣＣＤカメラが使用され、第１の撮像手段２０が第２の撮像手段２１に対してＺ軸方向ｚ（被検査体Ｗの表面に垂直なフォーカス方向）に一定距離Ｌだけ隔てた位置（図２の例では、第１の撮像手段２０が第２の撮像手段２１より下位の方向に隔てられている）に配置されている。前記一定距離（離間距離）Ｌは数十μｍが好ましく、本例では２０μｍに設定されている。前記一定距離Ｌとは、その設定数値に第１、第２の撮像手段２０，２１の焦点深度を加減した数値の範囲に含まれる距離をいうものとする。
前記ビームスプリッター２２と反射鏡２３ａ，２３ｂ、対物レンズ２４とは被検査体Ｗからの反射光Ｂを第１、第２の撮像手段２０，２１に導くための光学系２５を構成している。

また、前記オートフォーカス装置２を含む検査装置１の制御装置２６は、図３に示すように、前記第１、第２の撮像手段２０，２１で得たアナログ画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２７ａ，２７ｂと、該Ａ／Ｄ変換器２７ａ，２７ｂから出力されたデジタル信号の画像データを記憶する画像メモリ２８ａ，２８ｂと、該画像メモリ２８ａ，２８ｂに記憶された画像データを読み出して、該画像データから被検査体Ｗの画像内の明るさに関するデータを作成する画像処理部２９と、該画像処理部２９で得たデータにもづいて前記明るさに関するデータの分散を演算し、その最大値を求める演算処理部３０と、該演算処理部３０からの出力にもとづいて動作し、前記Ｙ軸駆動モータ９，Ｘ軸駆動モータ１２、Ｚ軸駆動モータ１３、フォーカス用モータ１７を作動させるモータ制御部３１と、制御装置２６を作動させるに必要な指令を設定入力する入力手段３２と、制御装置２６の動作させるプログラム、前記入力手段３２で入力された各種設定数値や前記演算手段で得られたデータ等が登録されるメモリ３３とを備えている。前記Ａ／Ｄ変換器２７ａ，２７ｂ、メモリ２８ａ，２８ｂ、画像処理部２９および演算処理部３０等は、被検査体Ｗの明るさに関するデータの分散を求めるフォーカス制御装置（制御手段）３４を構成している。

次に、前記構成のオートフォーカス装置２の作用と共に該オートフォーカス装置２によるオートフォーカス方法について、図４〜図７も参照しながら説明する。
先ず、図４に示すように、ティーチング動作（ステップＳ１）によってフォーカスヘッド１９のＺ軸方向ｚにおける初期位置を設定する。Ｙ軸駆動モータ７とＸ軸駆動モータ１２が作動され、フォーカスヘッド１９がＸ，Ｙ軸方向ｘ、ｙに移動されて、その対物レンズ２４が、前記テーブル４上に載置、固定された被検査体Ｗの平面方向における任意の選定された１つの設定箇所（ティーチング位置）の上方に移動される。そして、被検査体Ｗの厚みに合わせてＺ軸駆動モータ１３が作動されて、前記フォーカスヘッド１９がＺ軸方向ｚに所定の高さまで下降された後、フォーカス用モータ１７が作動され、前記ティーチング位置でフォーカスヘッド１９が一定の微速で被検査体Ｗの表面に向かって下降されて、第１、第２の撮像手段２０，２１によるフォーカス位置のサーチ処理動作が行われる。

このサーチ処理動作においては、各撮像手段２０，２１から得られる画像データが前記フォーカス制御装置３４の各Ａ／Ｄ変換器２７ａ，２７ｂを介してデジタル信号に変換されて画像メモリ２８ａ，２８ｂに、前記フォーカスモータ１７に設けられたＺ軸エンコーダ（フォーカス位置検出器）１７ａ（図３参照）で検出されるフォーカスヘッド１９のＺ軸方向ｚにおけるフォーカス位置Ｚ（図５参照）と対応されて記憶される。そして、前記画像メモリ１８ａ，２８ｂに記憶されたフォーカスヘッド１９の各フォーカス位置毎の画像データは前記画像処理部２９で読み出され、該画像処理部２９によって前記画像データから被検査体Ｗの表面の明るさに関するデータが作成される。この後、演算処理部３０によって前記明るさに関するデータの分散が演算され、その最大値が各撮像手段２０，２１の被検査体Ｗの表面に対する最適フォーカス位置として求められる。

前記明るさに関するデータとは、各撮像手段２０，２１によって得られたＺ軸方向ｚの各フォーカス位置Ｚにおける被検査体Ｗの画像データを前記画像処理部２９で処理して、被検査体Ｗの画像内に存在する明部と暗部とのコントラスト差を数値化したデータ（以下、フォーカス値（ＡＦＶ）と称する）を意味する。また、前記各撮像手段２０，２１の画像データにもとづいて得られる明るさに関するデータ（ＡＦＶ）の分散ａ，ｂは、図５に示すように、各撮像手段２０，２１がフォーカス方向（Ｚ軸方向ｚ）に前記一定の離間距離Ｌだけ隔てられ（オフセットされ）ている関係で、フォーカス用モータ１７のエンコーダ１７ａの数値で示されるＺ軸方向ｚのフォーカス位置Ｚ１，Ｚ２において、それぞれ大きさが最大（ＡＦＶｍａｘ）となって現れており、該フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２が各撮像手段２０，２１の最適フォーカス位置となっている。そして、Ｚ軸方向ｚにおけるフォーカス位置Ｚ２とフォーカス位置Ｚ１の差が第１の撮像手段２０と第２の撮像手段２１のフォーカス方向に設定した一定の離間距離Ｌに一致している。
そして、前記のようにして求めた各撮像手段２０，２１にもとづく各ＡＦＶの差がゼロとなるフォーカス位置（初期フォーカス設定位置）Ｚｏが前記演算処理部３０により演算されて求められ、該初期フォーカス設定位置Ｚｏまでフォーカス用モータ１７の作動によって前記フォーカスヘッド１９が移動される。初期フォーカス設定位置Ｚｏは、図６に示すように、各撮像手段２０，２１の最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２がそれらの中央に前記被検査体Ｗを挟んだ状態となる。

次に、追従動作（ステップＳ２）によって、前記Ｘ，Ｙ軸駆動モータ１２、９によりＸ軸スライダ６をＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙに移動させることにより、前記フォーカスヘッド１９が前記ティーチング位置から被検査体Ｗの表面を検査しようとする実際の測定箇所（検査箇所）へ水平に平行移動される。この移動中に、各撮像手段２０，２１の画像データにもとづいて得られる明るさに関する各データ（ＡＦＶ）が画像処理部２９で作成される。その際、被検査体Ｗが例えば図７に示すように右上がりに傾いている場合は、各撮像手段２０，２１の画像データにもとづいて得られる明るさに関する各データ（ＡＦＶ）は、互いに異なるので、それらのＡＦＶの差が演算処理部３０で演算されてその差がゼロとなるように前記フォーカス用モータ１７によってホーカスヘッド１９が図７で上方に移動されて、常に、各撮像手段２０，２１の最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２がその中央に前記被検査体Ｗを挟んだ状態が維持される。被検査体Ｗが上記と逆に傾いている場合は、前記フォーカスヘッド１９は下方に各ＡＦＶの差がゼロとなる位置まで移動され、また、被検査体Ｗが傾斜していない場合は、前記フォーカスヘッド１９はＺ軸方向ｚに移動せず、前記ティーチング位置における初期フォーカス設定位置Ｚｏを保持し、前記と同様に、常に、各撮像手段２０，２１の最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２がその中央に前記被検査体Ｗを挟んだ状態が維持される。

次に、詳細サーチ動作（ステップＳ３）によって、前記実際の測定個所において被検査体Ｗの表面の検査を行うにあたり、該表面に対して前記撮像手段２０，２１のうちのいずれか一方を撮影用撮像手段としてピント合わせを行う。この場合、前記被検査体Ｗを挟んでその上下の等距離のフォーカス位置Ｚに各撮像手段２０，２１の最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２が存在しているので、各撮像手段２０，２１のフォーカス方向における相互の離間距離Ｌの半分だけフォーカスヘッド１９をＺ軸方向ｚに上昇または下降移動させることにより、各最適フォーカス位置Ｚ１（Ｚ２）を前記被検査体Ｗの表面に対して迅速、確実に合わせることができる。このようにして、被検査体Ｗの表面にピント合わせをした一方の撮影用撮像手段２０（２１）によって前記被検査体Ｗの表面の欠陥等の状態を正確に検査することができる。

なお、前記追従動作（ステップＳ２）において、各撮像手段２０，２１の最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２の中央に前記被検査体Ｗを挟んだ状態にする途上で、最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２を被検査体Ｗに近づける側に移動している撮像手段２０（２１）を撮影用撮像手段（図７では第１の撮像手段２０）として選定して、それの最適フォーカス位置Ｚ１（Ｚ２）が前記被検査体Ｗの表面に一致するまで、前記フォーカスヘッド１９の前記移動を継続させるようにすると、各撮像手段２０，２１の最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２の中央に前記被検査体Ｗが位置された状態（各最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２がそれらの中央に被検査体Ｗの表面を位置させて挟んだ状態）にした後に、記フォーカスヘッド１９を被検査体Ｗの表面にピント合わせをするために再移動させる必要がないため、フォーカスヘッド１９の移動時の加減速に必要な時間が少なく、短時間に各撮像手段２０（２１）を最適フォーカス位置Ｚ１（Ｚ２）に移動させて、被検査体Ｗの検査が行える。
前記詳細サーチ動作（ステップＳ３）によって、被検査体Ｗの１つの実際の測定個所における各撮像手段２０，２１の被検査体Ｗの表面に対するピント合わせ動作（オートフォーカス動作）と検査が終了すると、被検査体Ｗに他の検査すべき測定個所が無いか否か（フォーカスヘッド１９を次の測定個所に移動させるか否か）が、前記演算処理部３０によってメモリ３３の登録内容から判断され（ステップＳ４）、他の測定すべき測定個所がある場合には、ステップＳ２，Ｓ３の動作が繰り返された後、被検査体Ｗの表面における全ての測定個所に対するピント合わせ動作と検査が終了する。

前記実施の形態に係るオートフォーカス装置２によれば、被検査体Ｗに対向した第１の撮像手段２０と、該第１の撮像手段２０とＺ軸方向（フォーカス方向）ｚに一定距離Ｌだけ隔てた位置に配置されて前記被検査体Ｗに対向した第２の撮像手段２１と、前記被検査体Ｗからの反射光Ｂを前記第１の撮像手段２０及び第２の撮像手段２１に導く光学系２５と、前記第１の撮像手段２０及び第２の撮像手段２１の画像データにもとづいて前記被検査体Ｗの明るさに関するデータＡＦＶの分散を求める制御手段３４と、該制御手段３４の指令によって動作され、前記第１の撮像手段２０又は第２の撮像手段２１及び前記光学系２５を第１の撮像手段２０又は第２の撮像手段２１のフォーカス方向ｚに移動させる駆動手段１７とを備えた構成とされているので、２個の撮像手段２０，２１のうちの１つが撮影用の撮像手段を兼ねるため、従来のオートフォーカス用の撮像手段と撮影用撮像手段とが別々に用意された装置のように、オートフォーカス用の撮像手段と撮影用撮像手段との経時変化等による機械的な位置ずれによって生じる撮影用撮像手段のピント合わせ方向の判断が不要であり、オートフォーカス動作が極めて短時間に行える。

前記実施の形態に係るオートフォーカス方法によれば、前記被検査体Ｗの少なくとも１つの設定箇所における第１の撮像手段２０と第２の撮像手段２１の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータＡＦＶの最大値ＡＦＶｍａｘを制御手段３４によって求めた後、前記第１の撮像手段２０と第２の撮像手段２１の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータＡＦＶが等しくなるフォーカス方向の位置に、第１の撮像手段２０又は第２の撮像手段２１を移動させ、前記第１の撮像手段２０又は第２の撮像手段２１の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータＡＦＶが等しい状態を保ちつつ、前記被検査体Ｗのその他の検査箇所まで第１の撮像手段２０又は第２の撮像手段２１を被検査体に平行に相対移動させた後、前記第１の撮像手段２０又は第２の撮像手段２１を、それらを前記フォーカス方向に隔てた前記一定距離Ｌの１／２だけ前記被検査体Ｗに近づく方向へ移動させるようにしたので、被検査体Ｗの測定個所（検査箇所）に撮像手段２０，２１を移動させる際に、それらの最適フォーカス位置Ｚ１，Ｚ２の中央の位置Ｚｏに常に被検査体Ｗの表面が位置するようにフォーカスヘッド１９（各撮像手段２０，２１）がＺ軸方向（フォーカス方向）ｚに追従移動されるため、測定個所での各撮像手段２０，２１のピント合わせが短時間に行え、各撮像手段２０，２１の一方を撮影用撮像手段として、その最適フォーカス状態で被検査体Ｗの検査が行える。

なお、前記各実施の形態に係る検査装置１においては、Ｘ軸フレーム５、Ｘ軸スライダ６、Ｚ軸スライダ１５およびフォーカスヘッド１９が、それぞれ、ボールナットに螺合されたボールねじ８，１１，１４，１８を駆動モータ９，１２，１３，１７で回転させることにより、被検査体Ｗに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向ｘ，ｙ，ｚに相対移動させる駆動装置が採用されているが、これに限らず、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置としてリニアモータ駆動装置、その他の駆動手段を使用してもよい。
また、オートフォーカス装置２においては、前記フォーカスヘッド１９をＺ軸スライダ１５を介してＸ軸スライダ６に取り付け、Ｚ軸駆動モータ１３とフォーカス用モータ１７によって、フォーカスヘッド１９をＺ軸方向（フォーカス方向）に高低の２速度で移動させるようにしたが、前記Ｚ軸スライダ１５とＺ軸駆動モータ１３を省略して、Ｘ軸スライダ６に前記フォーカスヘッド１９を直接支持して、Ｚ軸方向ｚに移動させるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るオートフォーカス装置を備えた検査装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオートフォーカス装置の要部を示す正面図図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオートフォーカス装置の制御ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオートフォーカス装置の動作フロー図である。 撮像手段の画像データにもとづく被検査体の明るさに関するデータの分散を示す線図である。 撮像手段のティーチング動作時の被検査体に対するフォーカス位置の初期設定状態を示す説明図である。 撮像手段の追従動作時の被検査体に対するフォーカス位置の設定状態を示す説明図である。。

符号の説明

２ オートフォーカス装置
４ テーブル
５ Ｘ軸フレーム
６ Ｘ軸スライダ
１２ Ｘ軸駆動モータ（Ｘ軸駆動装置）
１３ Ｚ軸駆動モータ（Ｚ軸駆動装置）
１５ Ｚ軸スライダ
１７ フォーカス用モータ（駆動手段）
１９ フォーカスヘッド
２０ 第１の撮像手段
２１ 第２の撮像手段
２２ ビームスプリッタ
２３ａ，２３ｂ 反射鏡
２４ 対物レンズ
２５ 光学系
２９ 画像処理部
３０ 演算処理部
３４ フォーカス制御装置（制御手段）
Ｂ 反射光
Ｌ 一定距離
Ｗ 被検査体

Claims (3)

1. 被検査体に対向した第１の撮像手段と、該第１の撮像手段とフォーカス方向に一定距離隔てた位置に配置されて前記被検査体に対向した第２の撮像手段と、前記被検査体からの反射光を前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段に導く光学系と、前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段の画像データにもとづいて前記被検査体の明るさに関するデータの分散を求める制御手段と、該制御手段の指令によって動作され、前記第１の撮像手段と第２の撮像手段及び前記光学系を第１の撮像手段又は第２の撮像手段のフォーカス方向に移動させる駆動手段とを備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
2. 請求項１記載のオートフォーカス装置を使用し、前記第１の撮像手段又は第２の撮像手段を被検査体に対する最適フォーカス位置に合わせるオートフォーカス方法において、
   前記被検査体の少なくとも１つの設定箇所における第１の撮像手段と第２の撮像手段の前記画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータの最大値を求めた後、前記第１の撮像手段と第２の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しくなるフォーカス方向の位置に、第１の撮像手段又は第２の撮像手段を移動させ、前記第１の撮像手段と第２の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しい状態を保ちつつ、前記被検査体の前記設定箇所から検査箇所まで第１の撮像手段と第２の撮像手段及び前記光学系を被検査体に平行に相対移動させた後、前記第１の撮像手段又は第２の撮像手段を、それらを前記フォーカス方向に隔てた前記一定距離の１／２だけ前記被検査体に近づく方向へ移動させることを特徴とするオートフォーカス方法。
3. 前記被検査体の検査箇所において、前記第１の撮像手段と第２の撮像手段の画像データにもづいて得られた明るさに関するデータが等しくなるフォーカス方向の位置に、近づくように移動する側の第１の撮像手段又は第２の撮像手段を撮影用撮像手段として使用することを特徴とする請求項２に記載のオートフォーカス方法。
   

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