JP2008064826A - Image processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理装置に関し、特に、自動調光機能を有する画像処理装置に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus, and more particularly to an image processing apparatus having an automatic light control function.
従来、顕微鏡を用いて被写体像を拡大し、拡大した被写体像をCCD(Charge Coupled Device)等の固体撮像装置からなるテレビカメラで撮像し、このテレビカメラから出力された映像信号を画像処理し、検査や測定を行う検査装置または測定装置がある。例えば、線幅測定装置あるいは寸法測定装置は、FPD(Flat Panel Display)基板上の成膜、例えば、LCD(Liquid Crystal Display )基板上に形成されたTFT(Thin Film Transistor)あるいは、半導体集積回路の、例えば、配線マスクのパターン幅、パターン間隔などの測定を行う装置である。また、FPD基板自体及びFPD基板上の成膜の欠陥検査装置、例えば、LCD基板上のTFT膜やPDP(Plasma Display Panel)に塗布された蛍光体塗布層やリブの欠陥検査装置もある。 Conventionally, a subject image is magnified using a microscope, the magnified subject image is captured by a television camera composed of a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device), and a video signal output from the television camera is image-processed. There are inspection devices or measuring devices that perform inspection and measurement. For example, a line width measuring device or a dimension measuring device is a film formation on an FPD (Flat Panel Display) substrate, for example, a TFT (Thin Film Transistor) formed on an LCD (Liquid Crystal Display) substrate or a semiconductor integrated circuit. For example, it is an apparatus for measuring the pattern width and pattern interval of a wiring mask. There are also defect inspection apparatuses for film formation on the FPD substrate itself and the FPD substrate, for example, defect inspection apparatuses for a phosphor coating layer or ribs applied to a TFT film on a LCD substrate or a PDP (Plasma Display Panel).
さて、線幅測定装置または寸法測定装置は、例えば、透明ガラス基板(以下、対象物という。)上に形成された薄膜パターンに光を照射して得られるパターン像を顕微鏡で拡大し、その画像をCCDカメラ等の撮像装置で撮像して得られるパターン像を画像処理して、寸法を測定する。なお、線幅測定装置、寸法測定装置、線幅検査装置、寸法検査装置あるいは欠陥検査装置等を代表した画像処理装置と総称する。 Now, the line width measuring device or the dimension measuring device enlarges, for example, a pattern image obtained by irradiating a thin film pattern formed on a transparent glass substrate (hereinafter referred to as an object) with a microscope. A pattern image obtained by picking up the image with an image pickup apparatus such as a CCD camera is subjected to image processing, and the size is measured. Note that the image processing apparatus is generically referred to as a line width measuring apparatus, a dimension measuring apparatus, a line width inspection apparatus, a dimension inspection apparatus, a defect inspection apparatus, or the like.
上記の画像処理装置においては、測定や検査等のために対象物に照明光を照射しているが、測定や検査結果等のばらつきを少なくするため、CCDカメラ等の撮像装置から得られる映像信号の強度(輝度)がほぼ一定となるように照明を制御する機能(以下、自動調光する機能という。)を備えている。 In the image processing apparatus described above, illumination light is irradiated on the object for measurement or inspection, but a video signal obtained from an imaging apparatus such as a CCD camera is used to reduce variations in measurement or inspection results. Is provided with a function of controlling illumination (hereinafter referred to as a function of automatic light control) so that the intensity (luminance) of the light source is substantially constant.
従来の上記の画像処理装置の自動調光する機能について説明する。図7は、従来の画像処理装置の一例の概略構成のブロック図を示す。図7において、101は、対象物、102は、顕微鏡、103は、対物レンズである。対物レンズ103は、対象物101の光学像を拡大するため、拡大倍率の異なる対物レンズを備えている。図7では、3個の対物レンズ103が示されている。104は、CCDカメラ等の撮像部、105は、映像信号、115は、画像処理部、116は、モニタ等の表示部、117は、ステージ制御部、118は、XY軸ステージ、119は、Z軸ステージ、120は、照明制御部、121は、発光制御信号、122は、照明装置、例えば、照明用光源であり、この例では、ハロゲンランプを示す。123は、光ファイバ等の光ガイド、124は、顕微鏡102の光軸、125は、ビームスプリタ、126は、レンズ、127は、反射鏡、128は、光ガイド123からの光の光路を示す。照明用光源122からの光は、光ガイド123、レンズ126、反射鏡127、ハーフミラー125を通過して対象物101を照射するように構成されている。また、130は、操作部であり、装置の操作や各種の設定を行う。この画像処理装置の動作を簡単に説明する。
A function of performing automatic light control of the conventional image processing apparatus will be described. FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional image processing apparatus. In FIG. 7, 101 is an object, 102 is a microscope, and 103 is an objective lens. The
顕微鏡102の試料等の対象物台(XY軸ステージ)118上に搭載された対象物101は、対物レンズ103で、所望の大きさに拡大され、ハーフミラー125を介して撮像部104に投影される。撮像部104では、投影された対象物の像が光電変換され映像信号に変換され、映像信号伝送路105を介して画像処理部115に入力される。画像処理部115では、入力された映像信号から輝度信号を抽出し、照明制御部120に供給する。照明制御部120では、供給された輝度信号と所定の目標輝度レベルとを比較し、比較結果に基づき発光制御信号121を出力し、ハロゲンランプ122の照明レベルを制御する。なお、所定の目標輝度レベルとは、画像処理装置の画像処理部115での測定、検査等を行うために十分な輝度信号レベルが得られる明るさを意味する。そして、所定の目標輝度レベルは、対象物101に前もって照明光を照射し、実験的に設定しておく。また、対象物の台118は、XY軸ステージにより駆動され、撮影する対象物の所望部分の位置決めを行い、また、Z軸ステージ119は、対物レンズ103の焦点合わせを行う。そして、XY軸ステージ118およびZ軸ステージ119は、ステージ制御部117で制御されるように構成されている。
An
さて、上記の画像処理装置の自動調光の動作について、図8を用いて説明する。図8は、例えば、ハロゲンランプ122の照明レベルと映像信号の輝度レベルとの関係を示す図である。図8において、横軸は、ハロゲンランプ122の照明レベルを示すもので、例えば、照明制御部120からの発光信号、例えば、制御電圧に対応している。縦軸は、撮像部104からの映像信号から画像処理部115で抽出された輝度信号レベルであり、ハロゲンランプ122の照明レベルの変化に応じて変化する。そして、照明光がハロゲンランプ122の場合、曲線801のように非線形となる。なお、この場合の輝度信号レベルは、例えば、撮像部104から得られる1画面の映像信号の中の最大輝度レベルに設定している。また、曲線801は、対象物101の材質や表面の反射率、あるいは、光源の種類等で変化することはいうまでもないが、前もって実験的に測定し、作成することができる。
Now, the automatic light control operation of the image processing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the illumination level of the
さて、図8において、ハロゲンランプ122の照明レベルL1では、画像処理部115で抽出された輝度信号レベルB1に対応することを示している。同様に照明レベルL2では、輝度レベルB2、照明レベルL3では、輝度レベルB3、照明レベルL4では、輝度レベルB4に対応することを示している。そして、輝度レベルB0は、画像処理装置の自動調光する目標輝度レベル(一点鎖線で示す。)を示している。
In FIG. 8, the illumination level L1 of the
次に、照明制御部120による調光動作について図8を用いて説明する。まず、照明レベルは、図8から次の(1)で示すようになる。
Next, the light control operation by the
照明レベルL1<照明レベルL2<照明レベルL3<照明レベルL4・・・(1)
図8において、画像処理部115で検出された映像信号の輝度レベルBが、目標輝度レベルB0に非常に近い場合、例えば、検出された輝度レベルBが非調光範囲S1内にある場合は、照明は、十分であると判断し、照明レベルを変更しない。例えば、検出された輝度レベルBが輝度レベルB4であり、非調光範囲S1内にあるので、その時の照明レベルL4は、変更する必要がない。従って、この照明レベルL4で画像処理装置を動作させればよいことが分かる。
Illumination level L1 <illumination level L2 <illumination level L3 <illumination level L4 (1)
In FIG. 8, when the luminance level B of the video signal detected by the
同様に、画像処理部115で検出された映像信号の輝度レベルBが、微調整範囲S2あるいはS3の範囲にある場合には、目標輝度レベルB0から僅かに離れているので、照明レベルLを微調整する。例えば、図8において、検出された輝度レベルBが輝度レベルB3であり、微調整範囲S3内にある。その時の照明レベルは、L3であるので、照明制御部120からの発光制御信号121でハロゲンランプ122の照明レベルLを大きくし、目標輝度レベルB0に近づくように制御する。その結果、非調光範囲S1内に調整される。
Similarly, when the luminance level B of the video signal detected by the
また、画像処理部115で検出された映像信号の輝度レベルBが、粗調整範囲S4あるいはS5の範囲にある場合には、目標輝度レベルB0から大きく離れているので、照明レベルLを粗調整する。例えば、図8において、検出された輝度レベルBが輝度レベルB2あるいはB1の場合であり、粗調整範囲S5内にある。その時の照明レベルは、L2あるいはL1であるので、照明制御部120からの発光制御信号121でハロゲンランプ122の照明レベルLを大きく変化させ、目標輝度レベルB0に近づくように制御する。その結果、照明レベルが変更され、変更後に検出された輝度レベルは、非調光範囲S1内に調整され、調光が終了する。
When the luminance level B of the video signal detected by the
以上のように画像処理部115は、照明制御部120に目標輝度レベルB0との差が小さくなるように照明レベルを変更する制御信号を出力する。照明制御部120は、制御信号に応答して照明レベルを変更するように発光制御信号121をハロゲンランプ122に出力し、ハロゲンランプ122の照明レベルを制御することによって自動調光する。なお、発光制御信号121は、例えば、ハロゲンランプ122の発光電圧を可変するための電圧可変信号である。
As described above, the
さて、このような従来の画像処理装置で使用されているハロゲンランプ等の照明装置では、照明レベルLに対する輝度レベルBの関係が図8の曲線801で示されるように非線形であるため、調光のための照明レベルの調節が複雑になる。また、上述したように測定する対象物の材質や反射率が変わると、曲線801も変更する必要がある。更に、対物レンズ103の倍率を変更すると、曲線801も変更する必要がある等、照明装置の照明レベルLに対する輝度レベルBの関係が非線形であることにより複雑な調光が必要である。
Now, in such an illuminating device such as a halogen lamp used in such a conventional image processing apparatus, the relationship between the luminance level B and the illumination level L is non-linear as shown by a
特に、上述の従来の調光の場合、照明装置の照明レベルを変えると、実際に照明強度が変わるまでに数秒から数分かかり、1回の調光毎に照明装置の特性に応じた待ち時間が必要であった。更に、検出された輝度レベルBが、目標輝度レベルB0より遠く離れている場合は、数回の調光操作が必要となり、調光のための時間がかかる。また、発光曲線が非線形であることから調光アルゴリズムが複雑で、レンズの倍率毎にパラメータ等を変える必要があった。例えば、顕微鏡の倍率毎にパラメータを変えないと、調光時間が増大したり、ハンチングしたりする問題もある。 In particular, in the case of the above-described conventional dimming, when the illumination level of the illuminating device is changed, it takes several seconds to several minutes until the actual illumination intensity changes, and a waiting time corresponding to the characteristics of the illuminating device for each dimming Was necessary. Further, when the detected luminance level B is far from the target luminance level B0, several dimming operations are required, and it takes time for dimming. In addition, since the emission curve is non-linear, the dimming algorithm is complicated, and it is necessary to change parameters for each lens magnification. For example, if the parameters are not changed for each magnification of the microscope, there are problems that the light control time increases or hunts.
また、照明装置から光ガイドを用いて照明光をガイドしているので、光損失も発生する。特に、対象物が大きい場合、画像処理装置の大型化に伴い、光ガイドが数mと長くなるが、光ガイドの長さに比例して照明光の損失が増加し、例えば、40%〜70%程度減衰する。また、顕微鏡側が可動する場合は、光ガイドが損傷する場合もあり、これら諸問題を解決する画像処理装置の実現が望まれている。 Further, since the illumination light is guided from the illumination device using the light guide, light loss also occurs. In particular, when the object is large, the light guide becomes as long as several meters with an increase in the size of the image processing apparatus, but the loss of illumination light increases in proportion to the length of the light guide, for example, 40% to 70%. Decreases by about%. Further, when the microscope side is movable, the light guide may be damaged, and it is desired to realize an image processing apparatus that solves these problems.
従来の調光の場合、操作に時間がかかること、また、発光曲線が非線形であることから調光アルゴリズムが複雑である。更に、照明装置から光ガイドを用いて照明光をガイドしているので、光損失や光ガイドが損傷する場合もあり、これら諸問題を解決する画像処理装置の実現が望まれている。 In the case of conventional dimming, the operation takes time and the dimming algorithm is complicated because the emission curve is non-linear. Furthermore, since the illumination light is guided from the illumination device using the light guide, there is a case where the light loss or the light guide may be damaged, and realization of an image processing device that solves these problems is desired.
本発明の目的は、簡単な操作で調光できる画像処理装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image processing apparatus capable of dimming with a simple operation.
本発明の他の目的は、応答性が良く、リニアリティーの良い調光手段を用いた画像処理装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an image processing apparatus using a light control means with good responsiveness and good linearity.
本発明の他の目的は、光ガイドを不要にする画像処理装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an image processing apparatus that eliminates the need for a light guide.
本発明の更に他の目的は、調光のダイナミックレンジを広くできる画像処理装置を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide an image processing apparatus capable of widening the dynamic range of dimming.
本発明は、対象物を拡大する顕微鏡と、上記顕微鏡の対象物像を撮像する撮像部と、上記撮像部から得られる映像信号の内、少なくとも輝度レベルを検出する画像処理手段と、上記対象物に所定の光を照射する照明装置と、上記照明装置の照明レベルを制御する照明制御手段を有し、上記照明装置は、ほぼ直線的に変化する照明特性を有し、上記照明制御手段は、上記画像処理手段で検出される輝度レベルが所定の目標輝度レベルとなるように上記照明装置の照明レベルを制御するように構成される。 The present invention relates to a microscope for enlarging an object, an imaging unit for imaging an object image of the microscope, an image processing means for detecting at least a luminance level among video signals obtained from the imaging unit, and the object A lighting device that irradiates predetermined light to the lighting device, and a lighting control unit that controls a lighting level of the lighting device, the lighting device has a lighting characteristic that changes substantially linearly, and the lighting control unit includes: The illumination level of the illumination device is controlled so that the brightness level detected by the image processing means becomes a predetermined target brightness level.
また、本発明の画像処理装置において、上記照明装置は、LEDで構成される。 Moreover, in the image processing apparatus of the present invention, the illumination device is composed of LEDs.
また、本発明の画像処理装置において、上記画像処理手段は、記憶部を有し、上記記憶部に上記照明装置の照明レベルと、上記照明レベルに対応する上記映像信号の輝度レベルが記憶されているように構成される。 In the image processing apparatus of the present invention, the image processing means includes a storage unit, and the storage unit stores an illumination level of the illumination device and a luminance level of the video signal corresponding to the illumination level. Configured to be.
また、本発明の画像処理装置において、上記顕微鏡は、複数の異なる倍率を有する対物レンズを有し、上記照明制御手段は、上記複数の異なる倍率を有する対物レンズに対応して上記照明装置の照明レベルを変化させる機能を有し、上記対物レンズの切替に応じて上記照明装置の照明レベルを切替えるように構成される。 In the image processing apparatus according to the aspect of the invention, the microscope includes an objective lens having a plurality of different magnifications, and the illumination control unit is configured to illuminate the illumination device corresponding to the objective lenses having the different magnifications. It has a function of changing the level, and is configured to switch the illumination level of the illumination device in accordance with the switching of the objective lens.
また、本発明の画像処理装置において、上記照明装置の照明レベルを変化させる機能は、上記照明装置に供給されるパルス電流のパルス幅を変化させる機能である。 In the image processing apparatus of the present invention, the function of changing the illumination level of the illumination device is a function of changing the pulse width of the pulse current supplied to the illumination device.
以上説明したように、本発明によれば、操作が簡単で、自動調光できる画像処理装置の実現が可能となる。また光ガイドを使わないため、照明効率が良く、低消費電力化が図れる。また、照明装置が長寿命で、消耗品である光ガイドも無いため、ランニングコストが安い。また、調光装置が簡単なため、画像処理部や照明制御部に組み込み、ユニット化できるので、装置の小型化が図れる。また、調光アルゴリズムが簡単なため、顕微鏡の倍率毎にパラメータを準備する必要もない。更に、様々な倍率で測定する場合に各倍率で適正なダイナミックレンジを得ることができる等、極めて優れた画像処理装置が実現できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize an image processing apparatus that is easy to operate and capable of automatic light control. In addition, since a light guide is not used, illumination efficiency is good and low power consumption can be achieved. In addition, since the lighting device has a long life and there is no light guide that is a consumable item, the running cost is low. In addition, since the light control device is simple, it can be incorporated into an image processing unit or an illumination control unit and unitized, so that the size of the device can be reduced. In addition, since the dimming algorithm is simple, it is not necessary to prepare parameters for each magnification of the microscope. In addition, when measuring at various magnifications, it is possible to realize an extremely excellent image processing apparatus, such as being able to obtain an appropriate dynamic range at each magnification.
本発明に係る実施の形態について、図1〜図4を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例の概略構成のブロック図である。106は、映像分配器、107、108は、映像信号、109は、調光制御信号、110は、自動調光部、111は、照明制御信号、112は、照明制御部、113は、発光信号、114は、照明装置である。なお、図7と同じものには同じ符号が付されている。次に、この画像処理装置の動作について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a schematic configuration of an embodiment of the present invention. 106 is a video distributor, 107 and 108 are video signals, 109 is a dimming control signal, 110 is an automatic dimming unit, 111 is an illumination control signal, 112 is an illumination control unit, and 113 is a light emission signal. 114 are illumination devices. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as FIG. Next, the operation of this image processing apparatus will be described.
図1において、撮像部104からの映像信号105は、映像分配器106に供給される。映像分配器106では、映像信号105を自動調光部110と画像処理部115とに分配する。自動調光部110では、入力された映像信号から所定の輝度レベルを演算し、照明制御部112に照明制御信号111を出力する。ここで、自動調光部110は、画像処理手段ともいう。なお、自動調光部110については後述する。照明制御部112では、照明制御信号111から電流値を一定に保ち、後述する高周波点灯のパルス幅を可変したパルス信号とし、これを発光信号113として照明装置114に出力する。これによって照明装置114は、自動調光される。なお、この場合の照明装置114は、後述する、例えば、LED(Light Emitting Diode)を高周波点灯し、パルス幅を可変制御するPWM(Pulse Width Modulation)のような照明レベルがほぼ直線的に変化する照明装置が用いられる。
In FIG. 1, the
図2は、本発明で用いられるLEDのような照明レベルがほぼ直線的に変化する照明装置の照度特性図を示している。図2において、横軸は、照明装置の照明レベルを表し、縦軸は、映像信号から検出される輝度レベルを示している。そして、LEDのような照明レベルがほぼ直線的に変化する照明装置では、照明レベルと輝度レベルとは、直線201のようにほぼ直線的に変化する。なお、直線201の傾きは、対象物101の材質あるいは反射率等で変化するので、画像処理装置を動作する前に、前もって、対象物101に照明装置114から照明光を照射し、直線201を前もって実験的に求めておくことができる。また、目標輝度レベルは、前述した場合と同様に画像処理装置の画像処理部115での測定、検査等を行うに十分な輝度信号レベルが得られる明るさを意味する。例えば、輝度レベルは、映像信号のレベルを1Vpp(peak to peak)とした場合、約0.7V〜0.3Vのレベルである。そして、所定の目標輝度レベルは、対象物101に前もって照明光を照射し、実験的に設定しておく。また、これらのデータは、前もって記憶部に記憶しておく。
FIG. 2 shows an illuminance characteristic diagram of an illuminating device in which the illumination level changes substantially linearly, such as an LED used in the present invention. In FIG. 2, the horizontal axis represents the illumination level of the lighting device, and the vertical axis represents the luminance level detected from the video signal. And in the illuminating device where the illumination level changes almost linearly, such as an LED, the illumination level and the luminance level change almost linearly like a
このようにすると、図2から照明レベルが、L1の場合、検出される輝度レベルBは、B1であるので、目標輝度レベルB0を得るための照明レベルLは、次式で求めることができる。 In this way, when the illumination level is L1 from FIG. 2, the detected luminance level B is B1, and therefore the illumination level L for obtaining the target luminance level B0 can be obtained by the following equation.
照明レベルL=(L1/B1)×目標輝度レベルB0・・・・・・・(2)
次に、自動調光部110および照明制御部112について詳細に説明する。図3は、自動調光部110および照明制御部112の具体的な構成を示すブロック図である。図3において、入力端子301には、映像分配器106からの映像信号108が供給される。また、入力端子302には、画像処理部115からの調光制御信号109が供給される。自動調光部110の映像入力部303では、映像信号108から輝度レベルB、例えば、輝度レベルB1を検出し、演算部305に供給する。メモリ部(記憶部)304では、予め画像処理部115から調光制御信号109として所定の目標輝度レベルB0が供給され、記憶されている。なお、所定の目標輝度レベルB0は、例えば、操作部130により設定することができる。また、現在の照明レベルL、例えば、照明レベルL1が演算部305の出力から入力され、記憶されている。この照明レベルL1が演算部305に供給される。演算部305では、輝度レベルB1、照明レベルL1および目標輝度レベルB0とから式(2)に基づいて照明レベルLを演算で求め、照明制御信号111を照明制御部112に供給する。なお、メモリ部304には、照明レベルL1と、この照明レベルL1に対応する輝度レベルB1を記憶しておけば、照明レベルLに対して輝度レベルBは、演算部305で式(2)により演算できる。しかし、メモリ部304に図2に示す照度特性をデータとして記憶し、所定の照明レベルLに対して輝度レベルBを出力することもできる。ここで、照明制御信号111は、例えば、パルス幅を8ビットのデジタル信号として照明制御部112に供給している。
Illumination level L = (L1 / B1) × target luminance level B0 (2)
Next, the automatic
照明制御部112は、パルス電流生成部306および記憶部307を有している。パルス電流生成部306は、照明制御信号111が入力され、照明装置114、例えば、LEDが所定の照明レベルで発光するようなパルス電流(またはパルス電圧)を生成する。本実施例では、例えば、後述するような1KHzの高周波パルスで、点灯パルス幅Wの矩形のパルスを発生する。また、記憶部307は、後述する所定の点灯パルス幅Wまたはデユーテイ(Duty)比Dを記憶している。
The
図4は、照明制御部112の動作を説明するための図であり、映像信号との関係も合わせて示してある。なお、横軸は、時間を表している。まず、図4(A)は、映像信号の1フレーム期間、例えば、(1/30)秒である。Sは、垂直同期信号を表す。なお、本実施例では、プログレッシブタイプの走査で、フレーム単位で説明するが、飛越し走査で、フィールド単位でも同様である。図4(B)は、1フレーム期間の内、帰線期間T1と映像期間T2を示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the
図4(C)は、露光時間T3と映像信号Vを示している。図4(C)において、露光時間T3は、カメラ部104が対象物101を撮像するために露光する期間であり、適宜決定される。なお、前のフレームで露光された電荷が次のフレームの映像期間T2で読み出されるが、この露光と読出しの動作は、従来のCCDの動作であり、良く知られているので、詳細な説明は省略する。映像信号Vは、撮像部104から出力される映像信号Vを模式的に表示したもので、本実施例では、この映像信号Vから最大の輝度レベルBが映像入力部303で検出される。
FIG. 4C shows the exposure time T3 and the video signal V. In FIG. 4C, an exposure time T3 is a period during which the
図4(D)は、自動調光部110の演算部305で演算するタイミングを示している。本実施例では、映像期間T2の終了する直前の部分、例えば、数本文の水平走査期間に演算部305での演算時間T4を割り当てている。
FIG. 4D shows the timing calculated by the
図4(E)は、上記演算部305で得られた照明レベルLを照明装置114、例えば、LEDを発光させる方法を示している。なお、図4(E)の時間軸は、拡大して示してあり、図4(A)〜図4(D)の時間軸とは、異なっている。本実施例では、自動調光部110の演算部305から供給される照明制御信号111に基づいてLED114の発光を制御する。この方法について、図4(E)を用いて説明する。図4(E)において、横軸は、時間、縦軸は、LED114に供給する電流値を示している。また、Tは、LED114の発光周期を、また、W1、W2は、点灯期間を表している。従って、本実施例のLED114の点灯方式は、高周波点灯であり、照明レベルLは、点灯パルスの幅W1、W2を可変した制御方式を採用している。この場合のパルスのデユーテイ(Duty)比Dは、LED114の発光周期をT、点灯パルスの幅をWとすると、次式で示される。
FIG. 4E shows a method of causing the
D=W/T・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
ここで、LED114に供給する電流値は、一定であり、また、点灯周期も一定、例えば、1KHzとすると、デユーテイ比D、即ち、点灯パルスの幅Wを可変することによってLED114の発光レベルLを変化させることができる。従って、発光レベル制御が極めて容易となる。例えば、図4に示すように、点灯パルスの幅WがW1の場合に現在の照明レベルLが、L1となり、その時の輝度レベルBがB1とした場合、目標輝度レベルB0にするためには、照明レベルをL1からL2にする必要がある。
D = W / T (3)
Here, when the current value supplied to the
そこで、演算部305では、図4(D)に示すように映像信号Vが終了した時点で、(2)式に基づいて目標輝度レベルB0、現在の輝度レベルB1、現在の照明レベルL1とから照明レベルL、即ち、L2の演算を行い、次の垂直同期信号Sの立ち下がりのタイミングで、照明制御信号111を照明制御部112に出力する。照明制御部112では、パルス幅設定が直ちにW2に変更され、次の点灯周期Tからパルス幅W2に変更された発光信号113でLED114が発光することとなる。これを繰り返すことによりリアルタイムの調光が実現できる。なお、上記実施例では、照明装置114をLEDとして説明したが、これに限定されるものではなく、図2に示される照度特性図のように照明レベルLの変化に合わせて輝度レベルBがほぼ直線に変化するような照明装置であれば、利用可能である。また、上記実施例では、映像分配部106および自動調光部110を使用しているが、自動調光部110は、図3に示すように簡単な構成であるため、画像処理部115(画像処理手段ともいう。)と一体に構成することもできる。更に、図4(E)では、照明装置は、一定周期で、全フレームにわたり発光しているように説明したが、例えば、露光時間に合わせて発光するように構成することもできる。
In view of this, in the
以上説明したように本発明によれば、簡単な操作で自動調光が可能となり、また、光ガイドを使わないため、小型で、照明効率が良く低消費電力である。更に、LED等は、従来のハロゲンランプに比べて長寿命で、ランニングコストも安くなる利点がある。 As described above, according to the present invention, automatic light control can be performed with a simple operation, and since no light guide is used, the light source is small, has high illumination efficiency, and low power consumption. Furthermore, LEDs and the like have the advantages of longer life and lower running costs than conventional halogen lamps.
次に、本発明の他の一実施例について、図5、図6を用いて説明する。本発明が適応される画像処理装置では、対象物のサイズにより、顕微鏡の倍率を変更する場合が発生する。例えば、図1に示す実施例では、3個の対物レンズ103が示されており、対象物のサイズにより、例えば、対象物101の半導体基板のアライメントマークを倍率2.5倍の対物レンズで検出し、微細なパターンの寸法測定を倍率20倍や50倍の対物レンズで行う場合等がある。このような場合、各々の倍率で適正な自動調光を行うためには、照明装置の調光のダイナミックレンジを大きくするため、照明レベルの分解能を細かくし、十分な階調数とする必要がある。ここで、照明レベルの分解能とは、例えば、図4に示される点灯幅Wを意味するが、この点灯幅Wを細かくすると発光信号113の立ち上がり、立ち下がりの信号のなまり等の影響で、発光強度が不安定になり照明強度の線形性が失われる場合がある。更に、階調数を多くすると照明制御信号111のデータ数が大きくなり、システム構成が複雑化する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the image processing apparatus to which the present invention is applied, there is a case where the magnification of the microscope is changed depending on the size of the object. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, three
この問題を解決するため、本発明の他の一実施例では、照明レベル(電圧又は電流)制御とパルス幅制御の2つの制御手段を組み合わせた方法について説明する。図5は、レンズ倍率を変えた場合の照明レベルと照度特性の関係を示す図である。図5において、横軸は、照明レベルL、縦軸は、輝度レベルBを示している。501は、目標輝度レベルB0,502は、最大輝度レベルBm、領域503は、飽和領域を示している。曲線504は、点灯パルス幅W、レンズ倍率50倍である。曲線505は、点灯パルス幅W、レンズ倍率20倍である。曲線506は、点灯パルス幅W、レンズ倍率10倍である。曲線507は、点灯パルス幅W、レンズ倍率2.5倍である。
In order to solve this problem, in another embodiment of the present invention, a method in which two control means of illumination level (voltage or current) control and pulse width control are combined will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the illumination level and the illuminance characteristics when the lens magnification is changed. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the illumination level L, and the vertical axis indicates the luminance level B. Reference numeral 501 denotes a target luminance level B0, 502 denotes a maximum luminance level Bm, and an
この図5の照度特性から明らかなように、例えば、最も大きい倍率、即ち、レンズ倍率50倍を基準とし、点灯パルス幅をWとすると、照度特性は、曲線504のようになる。このときの最大輝度レベルをBmとし、最大輝度レベルBmの70%程度を目標輝度レベルB0として照明レベルを設定する。次に、1段階明るい倍率、例えば、レンズ倍率を20倍に変更とすると、同じパルス幅Wでは、曲線505のように照明レベルが大幅に上がり輝度レベルが飽和する。従って、この照度特性曲線505を照度特性曲線504に調節するには、点灯パルス幅Wを調節する。例えば、点灯パルス幅を、3W/4に調節することで達成される。同様に、更に、1段階明るい倍率、例えば、レンズ倍率を10倍に変更とすると、同じパルス幅Wでは、曲線506のように照明レベルが大幅に上がり輝度レベルが飽和する。従って、この照度特性曲線506を照度特性曲線504に調節するには、点灯 パルス幅Wを調節する。例えば、点灯パルス幅を、W/2に調節することで達成される。
As is apparent from the illuminance characteristics of FIG. 5, for example, when the maximum magnification, that is, the lens magnification of 50 times is used as a reference and the lighting pulse width is W, the illuminance characteristics are as shown by a
同様に、更に、1段階明るい倍率、例えば、レンズ倍率を2.5倍に変更とすると、同じパルス幅Wでは、曲線507のように照明レベルが大幅に上がり輝度レベルが飽和する。従って、この照度特性曲線507を照度特性曲線504に調節するには、点灯パルス幅Wを調節する。例えば、点灯パルス幅を、W/4に調節することで達成される。即ち、レンズ倍率を変更しても、レンズ倍率Fと点灯幅Wとの間に表1のような関係があれば、倍率を変更しても、常に照明レベルと輝度レベルの関係を一定にすることが可能である。
Similarly, if the magnification is increased by one step, for example, the lens magnification is changed to 2.5 times, the illumination level is greatly increased and the luminance level is saturated as indicated by a
また、画像処理装置のレンズ倍率の構成を変更した場合でも表1と同様にパルス幅の設定を行い、内容を書き換えるだけで調光が可能となる。上記実施例では、実際に対象物を撮像しながら倍率毎のパルス幅の設定を行っている場合について説明したが、予め倍率毎の明るさの比率が分かっている場合は、基準倍率に対する各倍率の比率の逆数をパルス幅と設定することも可能である。 Further, even when the lens magnification configuration of the image processing apparatus is changed, dimming can be performed by simply setting the pulse width in the same manner as in Table 1 and rewriting the contents. In the above-described embodiment, the case where the pulse width for each magnification is set while actually capturing an object has been described. However, if the brightness ratio for each magnification is known in advance, each magnification with respect to the reference magnification It is also possible to set the reciprocal of the ratio to the pulse width.
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された画像処理装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外の画像処理装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the embodiments of the image processing apparatus described herein, and can be widely applied to image processing apparatuses other than those described above. Needless to say.
101:対象物、102:顕微鏡、103:対物レンズ、104:撮像部、105:映像信号、106:映像分配器、107、108:映像信号、109:調光制御信号、110:自動調光部、111:照明制御信号、112、120:照明制御部、113:発光信号、114:照明装置、115:画像処理部、116:表示部、117:ステージ制御部、118:XY軸ステージ、119:Z軸ステージ、121:発光信号伝送路、122:照明用光源、123:光ガイド、124:光軸、125:ビームスプリタ、126:レンズ、127:反射鏡、128:光の光路、130:操作部、301、302:入力端子、303:映像入力部、304:メモリ部、305:演算部、306:パルス電流生成部、307:記憶部。
101: Object, 102: Microscope, 103: Objective lens, 104: Imaging unit, 105: Video signal, 106: Video distributor, 107, 108: Video signal, 109: Dimming control signal, 110: Automatic dimming unit 111:
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