JP2007171710A - 合焦点装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像手段6が顕微鏡により拡大された対象21の画像を撮像し、高周波成分値検出手段12が撮像された画像における対象の輝度波形の高周波成分に関する値を検出し、移動手段9、10、12が顕微鏡の焦点を調整する方向で顕微鏡を移動させ、変化量検出手段12が顕微鏡を一方向に移動させて当該移動に伴って変化する前記高周波成分に関する値の変化量を検出し、判定手段12が当該変化量の絶対値が所定の小さい値となった顕微鏡の位置を合焦点位置として判定する。
【選択図】 図1
Description
以下で、後述する本発明に係る実施例を説明するために用いる図1及び図2を参照して背景技術を説明するが、本発明を限定する意図は無い。
図1には、上記のような測定装置の一構成例を示してある。
図2(a)〜(g)には、試料21のパターン32について、フォーカスエリア33内における輝度波形の高周波成分の抽出の一例を示してある。
図5のグラフの横軸は、Z軸方向の位置を表すカウンタ値(Z値)を示しており、上側フォーカス範囲点(FUAR)と下側フォーカス範囲点(FDAR)との間の範囲を示してある。ここで、上側フォーカス範囲点は顕微鏡ユニットがフォーカス範囲で最も上側にあるときの位置に相当し、下側フォーカス範囲点は顕微鏡ユニットがフォーカス範囲で最も下側にあるときの位置に相当する。
図5のグラフの縦軸は、輝度波形の高周波成分値の積分値D1の大きさ(レベル)を示している。
顕微鏡ユニットを上下させたときにおける積分値D1は、合焦点位置で最大となる。
画像オートフォーカスの動作が開始されると、まず、第1ステップの処理として、上側フォーカス範囲点の位置から下側フォーカス範囲点の位置まで一定速度で顕微鏡ユニットを下降させながら、試料21のパターン32について輝度波形の高周波成分値の積分値D1を検出し、当該積分値D1が最大となる値E1をメモリに記憶する(ステップS1)。
次に、第2ステップの処理として、下側フォーカス範囲点の位置から上側フォーカス範囲点の位置へ向けて顕微鏡ユニットを一定速度で上昇させながら、試料21のパターン32について輝度波形の高周波成分値の積分値D1を検出し、第1ステップの処理でメモリに記憶した最大値E1を中心として所定の値だけプラスマイナスされる範囲(つまり、(最大値−所定の値)と(最大値+所定の値)との間の範囲)であるノイズパラメータE2の範囲内に検出される積分値D1が収まった位置を合焦点位置と判断して、顕微鏡ユニットの上昇動作を停止させる(ステップS2)。これにより、画像オートフォーカスの動作を終了する。
本発明は、このような従来の課題を解決するために為されたもので、撮像された画像に基づいて顕微鏡の焦点を合わせるに際して、合焦点までに要する時間を短くすることができる合焦点装置を提供することを目的とする。
すなわち、撮像手段が、前記顕微鏡により拡大された対象の画像を撮像する。高周波成分値検出手段が、前記撮像手段により撮像された画像における前記対象の輝度波形の高周波成分に関する値を検出する。移動手段が、前記顕微鏡の焦点を調整する方向で、前記顕微鏡を移動させる。変化量検出手段が、前記移動手段により前記顕微鏡を一方向に移動させ、当該移動に伴って変化する前記高周波成分値検出手段により検出される値の変化量を検出する。判定手段が、前記変化量検出手段により検出される変化量の絶対値が所定の小さい値となった前記顕微鏡の位置を合焦点位置として判定する。
なお、このような合焦点装置は、対象の画像に基づいて当該対象に関する測定を行う測定装置などのように、顕微鏡の焦点を合わせることが必要な種々な装置に適用することが可能である。
また、顕微鏡の焦点を調整する方向としては、例えば、顕微鏡のレンズと対象との距離を変化させる方向が用いられる。
また、撮像する対象としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、LCDの基板などを用いることができる。
また、撮像手段としては、例えば、カメラを用いて構成することができる。
また、対象の輝度波形の高周波成分に関する値としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、高周波成分の値や、又は、その値の時間的な積分値或いは時間的な平均値などを用いることができる。
また、高周波成分に関する値の変化量の絶対値について設定される所定の小さい値としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、pを正数値として、「0以上p以下」又は「0以上p未満」といった範囲を用いることができる。この場合、高周波成分に関する値の変化量については、「−p以上p以下」又は「−pより大きくpより小さい」といった範囲に相当する。
すなわち、前記判定手段は、前記高周波成分値検出手段により検出される値の絶対値が所定の値以上であり(又は、所定の値を超え)、且つ、前記変化量検出手段により検出される変化量の絶対値が所定の小さい値となった前記顕微鏡の位置を合焦点位置として判定する。
ここで、対象の輝度波形の高周波成分に関する値の絶対値について設定される所定の値としては、種々な値が用いられてもよい。
図1には、本発明の一実施例に係る測定装置の構成例を示してある。
本例の測定装置は、LCD基板自動線幅測定装置であり、LCD基板における線幅を自動的に測定する。また、本例の測定装置は、合焦点装置の機能を有しており、本例では、この機能について詳しく説明する。
本例の測定装置は、対物レンズ1とレボルバ2と投光管3と直筒4を構成部品としてなる顕微鏡ユニットと、自動調光ユニット5と、測定用のCCTVカメラ6と、反射照明光源ユニット7と、ライトガイド8と、Zステージ9と、モータ10と、試料台11と、制御部12を備えている。ここで、顕微鏡ユニットは、Zステージ9に取り付けられている。
また、試料台11の上部には、試料(サンプル)21が載置されている。本例では、LCD基板が試料21として用いられている。
顕微鏡ユニットに対して設けられた反射照明光源ユニット7は、射出口から光を出力する。この光が、ライトガイド8を通って投光管3に入力され、更に、当該投光管3及び対物レンズ1を通って試料台11上の試料21に照射される。
試料21に照射された光の反射光が、対物レンズ1や直筒4や自動調光ユニット5を通ってCCTVカメラ6に入力される。
ここで、自動調光ユニット5は、CCTVカメラ6に届く光量が規定量の値になるように自動的に調整する。
CCTVカメラ6は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)の撮像素子を用いて構成されており、顕微鏡ユニットにより拡大された試料21の画像を撮像する。この撮像された画像は、制御部12に入力される。
モータ10は、制御部12からの制御により駆動されて、Zステージ9を上方向或いは下方向へ移動させる。この場合に、Zステージ9に取り付けられている顕微鏡ユニットも、Zステージ9の上下移動と同じように、上下に移動する。このように顕微鏡ユニットを上下させることで、顕微鏡の焦点(レンズの焦点)を調節して合わせることが可能である。
また、本例では、Z軸方向に直交する平面(本例では、試料台11の上面に平行な面)に、互いに直交するX軸方向及びY軸方向が設定されている。例えば、試料台11をX軸方向に移動させる機構及びY軸方向に移動させる機構を設けて、XYZの全ての方向の位置調節を行うことが可能である。
図2(a)には、CCTVカメラ6により撮像された画像(サンプル画像)31の一例を示してあり、また、サンプル画像31における試料21のパターン32の一例及び当該パターン32上に設定されたフォーカスエリア33の一例を示してある。本例では、フォーカスエリア33は、制御部12により設定される。なお、図2(a)のグラフの横軸はX軸方向を示しており、縦軸はY軸方向を示している。
図2(b)には、例えば顕微鏡の焦点が合っている場合に、試料21のパターン32について得られる、フォーカスエリア33内における輝度波形A1の一例を示してある。この輝度波形A1では、パターン32が存在する所で輝度が高くなっており、パターン32が存在する所と存在しない所とのエッジ(境界)において輝度の高さが大きく変化している。
なお、図2(b)〜図2(g)のグラフの横軸はX軸方向を示しており、縦軸はレベルを示している。
図2(d)には、図2(c)に示される高周波成分値A2を1フィールド内(本例では、1つのサンプル画像31についてX軸方向の左から右への範囲)で積分した結果である積分値A3を示してある。
図2(e)には、顕微鏡の焦点がずれている場合に、試料21のパターン32について得られる、フォーカスエリア33内における輝度波形A4の一例を示してある。この輝度波形A4では、顕微鏡の焦点が合っている場合と比べて、輝度が低くなり、エッジの部分がなだらかになる。
図2(f)には、図2(e)に示される輝度波形A4の高周波成分値A5を示してある。この高周波成分値A5では、輝度波形A4のエッジ部がなだらかになっていることにより、顕微鏡の焦点が合っている場合と比べて、値が低くなる。
図2(g)には、図2(f)に示される高周波成分値A5を1フィールド内(本例では、1つのサンプル画像31についてX軸方向の左から右への範囲)で積分した結果である積分値A6を示してある。この積分値A6についても、顕微鏡の焦点が合っている場合と比べて、値が低くなる。
なお、この高周波成分に関する値である積分値B1としては、図2(d)や図2(g)に示されるような積分値の波形のうちの例えば最大値(一番右側の値)を用いている。図2(d)に示される積分値A3と図2(g)に示される積分値A6とは、焦点が合っているか否かが違うだけで、同じものを示している。
図3のグラフの縦軸は、輝度波形の高周波成分値の積分値B1の大きさ(レベル)或いは差分波形値B2の大きさ(レベル)を示している。
顕微鏡ユニットを上下させたとき(本例では、下降させたとき)には、合焦点位置で、積分値B1は最大となり、差分波形値B2はゼロとなる(0基線と交差する)。
そこで、本例では、差分波形値B2が0になる位置を合焦点位置と判断(判定)して、顕微鏡の焦点を合わせる。
本例の画像オートフォーカスの動作では、積分値B1が高周波成分パラメータC1以上であり、且つ、差分波形値B2が0を中心として所定の値だけプラスマイナスされる範囲(つまり、(0−所定の値)と(0+所定の値)との間の範囲)であるノイズパラメータC2の範囲内となる顕微鏡ユニットの位置を合焦点位置と判断してその位置を設定する。
すなわち、本例のように差分波形値B2が0或いはその付近となる顕微鏡ユニットの位置を設定するように画像オートフォーカスの動作を行う場合には、顕微鏡の倍率にもよるが、合焦点位置から離れた位置である例えば上側フォーカス範囲点(又は、下側フォーカス範囲点)の付近では、画像の高周波成分値が小さいため(本例では、積分値B1が小さいため)、前フィールドとの差を求めたときにその値(差分波形値B2)が0近辺となって合焦点位置であると誤判断してしまう可能性が考えられる。
そこで、本例では、このような誤判断を防ぐために、差分波形値B2に基づいて合焦点位置であるか否かを判断する際に、積分値B1についても参照するようにした。具体的には、積分値B1として高周波成分パラメータC1で与えられた値以上の数値が得られ、且つ、前フィールドとの積分値B1の差である差分波形値B2がノイズパラメータC2の範囲内になる顕微鏡ユニットの位置を合焦点位置とする構成とした。
従って、本例の測定装置が有する合焦点装置の機能では、画像オートフォーカスの動作に要する時間を短縮することができ、当該動作による実質的な処理速度を向上させることができる。
また、本例では、試料21により撮像の対象が構成されており、対物レンズ1やレボルバ2や投光管3や直筒4により顕微鏡(顕微鏡ユニット)が構成されている。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係る測定装置や合焦点装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
Claims (1)
- 顕微鏡の焦点を合わせる合焦点装置において、
前記顕微鏡により拡大された対象の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像における前記対象の輝度波形の高周波成分に関する値を検出する高周波成分値検出手段と、
前記顕微鏡の焦点を調整する方向で前記顕微鏡を移動させる移動手段と、
前記移動手段により前記顕微鏡を一方向に移動させ、当該移動に伴って変化する前記高周波成分値検出手段により検出される値の変化量を検出する変化量検出手段と、
前記変化量検出手段により検出される変化量の絶対値が所定の小さい値となった前記顕微鏡の位置を合焦点位置として判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする合焦点装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005371294A JP2007171710A (ja) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | 合焦点装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2005371294A Pending JP2007171710A (ja) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | 合焦点装置 |
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013516650A (ja) * | 2009-12-31 | 2013-05-13 | アボット ポイント オブ ケア インコーポレイテッド | 生物検体を高速フォーカス撮像する方法及び装置 |
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2005
- 2005-12-26 JP JP2005371294A patent/JP2007171710A/ja active Pending
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