JP6387381B2 - Autofocus system, method and image inspection apparatus - Google Patents

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    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features

Description

本発明は、オートフォーカス技術に関し、特に、瞬時にピント合わせができるオートフォーカスシステム、方法及びこれらを適用した画像検査装置に関する。   The present invention relates to an autofocus technique, and more particularly to an autofocus system and method capable of instantaneous focusing and an image inspection apparatus to which these are applied.

従来の精密検査は、通常の光学装置(例:ラインスキャンカメラ、エリアスキャンカメラ等)を含み、被写体の表面に対する画像を取り込み、取り込んだ画像をコンピュータ画像処理技術で解析して、被写体表面の異物又はパターン異常等の瑕疵を検出する。しかしながら、検査装置において、被写体が動かないように被写体表面の画像を取り込むことが難しい場合があり、動く状態が生じて被写体の位置が変更されてしまうと、ピントずれが生じてしまう。   Conventional precision inspection includes ordinary optical devices (eg, line scan cameras, area scan cameras, etc.), captures images of the surface of the subject, analyzes the captured images using computer image processing technology, and detects foreign matter on the surface of the subject. Or, a defect such as a pattern abnormality is detected. However, in the inspection apparatus, it may be difficult to capture an image of the surface of the subject so that the subject does not move, and if the moving state occurs and the position of the subject is changed, a focus shift occurs.

例えば、精密被写体(例えばパネル)に対して検査を行うとき、被写体の搬送過程中に、搬送コンベアによるスリキズ又は汚損を抑制するために、一部の精密被写体についてエアフローティングテーブルを設け、被写体を空中に浮上させて下方の平面と直接接触することを避けるようにしている。このような搬送過程を伴う被写体に対して検査しようとすると、被写体はエアフローティングの作用によって、テーブルの上方に浮上し、高さが所定の範囲値内まで浮動(例えば300μm)する。しかしながら、一般的なカメラの被写界深度は、35μm程度であり、検査対象物を被写界深度の範囲内に正確に制御できない。このため、ピントをエアフローティングテーブルに合わせて検査する場合、テーブル上を浮動する被写体に対して迅速かつ有効なピント合わせが必要となり、このようなピント合わせ方式を提供する必要がある。   For example, when inspecting a precision subject (for example, a panel), an air floating table is provided for some precision subjects in order to suppress scratches or fouling by the transport conveyor during the subject transportation process. To avoid coming into direct contact with the lower plane. When attempting to inspect a subject with such a conveyance process, the subject floats above the table by the action of air floating, and the height floats to a predetermined range value (for example, 300 μm). However, the depth of field of a general camera is about 35 μm, and the inspection object cannot be accurately controlled within the range of the depth of field. Therefore, when the focus is inspected according to the air floating table, it is necessary to quickly and effectively focus on the subject floating on the table, and it is necessary to provide such a focusing method.

米国特許第6677565号明細書US Pat. No. 6,677,565 米国特許第7247827号明細書US Pat. No. 7,247,827 米国特許第7297910号明細書US Pat. No. 7,297,910 米国特許第8422031号明細書US Pat. No. 8422031 台湾特許出願公告第I369508号明細書Taiwan Patent Application Publication No. I369508 Specification 台湾特許出願公告第I521295号明細書Taiwan Patent Application Publication No. I521295 Specification

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、従来と異なるオートフォーカスシステム、方法及び画像検査装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an autofocus system, a method, and an image inspection apparatus that are different from the conventional ones.

上記目的を達成するため、本発明のオートフォーカスシステムは、線状スペックルの一部を、対物レンズを経由して被写体上に投射させ、被写体及び線状スペックルの一部に対して画像を取り込むことで目標画像を得るとともに、画像処理技術を用いて目標画像内の線状スペックルの一部の長さ、幅及び位置を取得し、取得された目標画像内の線状スペックルの一部の長さ、幅及び位置に基づいて被写体にピントを合わせた状態を判定し、この判定結果に基づいて被写体にピントを合わせるための位置に対物レンズを迅速に調整する。   In order to achieve the above object, the autofocus system of the present invention projects a part of the linear speckle on the subject via the objective lens, and images the subject and a part of the linear speckle. The target image is obtained by capturing, and the length, width and position of a part of the linear speckle in the target image are acquired by using image processing technology, and one of the linear speckles in the acquired target image is obtained. The state in which the subject is in focus is determined based on the length, width, and position of the unit, and the objective lens is quickly adjusted to the position for focusing on the subject based on the determination result.

具体的には、本発明のオートフォーカスシステムは、線状光源と、対物レンズと、遮光部材と、画像センサーと、ピント調整モジュールとを含み、線状光源は、例えば、線状のレーザースペックルのような線状スペックルを発生させる。対物レンズは、線状スペックルの一部が入射し、線状スペックルの一部を被写体に投射する。遮光部材は、線状光源と対物レンズの間の光路に設けられ、部分的に線状スペックルを遮り、線状スペックルの一部のみを対物レンズに入射させる。画像センサーは、被写体と線状スペックルの一部とをキャプチャして目標画像を得るために用いられる。ピント調整モジュールは、目標画像内の線状スペックルの一部の長さ、幅及び位置に基づいて被写体にピントを合わせた状態を判定し、判定結果に基づいて対物レンズと被写体の間の距離を調整する。   Specifically, the autofocus system of the present invention includes a linear light source, an objective lens, a light shielding member, an image sensor, and a focus adjustment module. The linear light source is, for example, a linear laser speckle. A linear speckle like this is generated. A part of the linear speckle is incident on the objective lens, and a part of the linear speckle is projected onto the subject. The light blocking member is provided in an optical path between the linear light source and the objective lens, partially blocks the linear speckle, and allows only a part of the linear speckle to enter the objective lens. The image sensor is used to capture a subject and a part of a linear speckle to obtain a target image. The focus adjustment module determines the state in which the subject is in focus based on the length, width, and position of a part of the linear speckle in the target image, and the distance between the objective lens and the subject based on the determination result Adjust.

本発明のオートフォーカスシステムのピント調整モジュールは、目標画像内の線状スペックルの一部の長さと幅が所定の限界値まで小さくなったと判別された場合、被写体がすでにピント合わせ状態であると判定する。またピント調整モジュールは、目標画像内の線状スペックルの一部がピント合わせ状態に関連する所定の基準点よりも一方側に位置した場合に、被写体が対物レンズの焦点よりも対物レンズに近い位置にあると判定し、目標画像内の線状スペックルの一部が基準点よりも他方側に位置した場合に、被写体が対物レンズの焦点よりも対物レンズから遠い位置にあると判定する。   The focus adjustment module of the autofocus system of the present invention determines that the subject is already in focus when it is determined that the length and width of a part of the linear speckle in the target image have decreased to a predetermined limit value. judge. The focus adjustment module also allows the subject to be closer to the objective lens than the focal point of the objective lens when a part of the linear speckle in the target image is located on one side of a predetermined reference point related to the focused state. It is determined that the subject is located, and when a part of the linear speckle in the target image is located on the other side of the reference point, it is determined that the subject is located farther from the objective lens than the focal point of the objective lens.

本発明のオートフォーカスシステムは、収束レンズと、反射鏡と、第1分光器と、第2分光器と、画像センサーの前方に位置する結像レンズと、を含むように構成することが好ましい。収束レンズの入射面は、線状光源から射出した線状スペックルが入射する。遮光部材は、収束レンズの出射面と反射鏡の間に設けられる。反射鏡は、線状スペックルの一部を第1分光器に反射する。第1分光器は、線状スペックルを対物レンズに反射し、被写体から対物レンズに反射してきた反射光と線状スペックルの一部が透過するのを許容する。第2分光器は、第1分光器と結像レンズの間に位置し、第1分光器を介して入射する対物レンズからの反射光と線状スペックルの一部を結像レンズに反射する。結像レンズは、反射光と線状スペックルの一部を収束して画像センサーの検出面に結像させることで、画像センサーによって上述した目標画像を生成することができる。   The autofocus system of the present invention is preferably configured to include a converging lens, a reflecting mirror, a first spectroscope, a second spectroscope, and an imaging lens positioned in front of the image sensor. Linear speckles emitted from a linear light source are incident on the incident surface of the convergent lens. The light shielding member is provided between the exit surface of the converging lens and the reflecting mirror. The reflecting mirror reflects a part of the linear speckle to the first spectroscope. The first spectroscope reflects the linear speckle to the objective lens, and allows the reflected light reflected from the subject to the objective lens and a part of the linear speckle to pass therethrough. The second spectroscope is located between the first spectroscope and the imaging lens, and reflects the reflected light from the objective lens entering through the first spectroscope and a part of the linear speckle to the imaging lens. . The imaging lens can generate the target image described above by the image sensor by converging the reflected light and a part of the linear speckle to form an image on the detection surface of the image sensor.

本発明のオートフォーカスシステムは、駆動装置を更に含むことができる。駆動装置は、ピント調整モジュールと接続し、ピント調整モジュールの判定結果に基づいて対物レンズを移動させて対物レンズと被写体の間の距離を調整する。   The autofocus system of the present invention may further include a driving device. The driving device is connected to the focus adjustment module and moves the objective lens based on the determination result of the focus adjustment module to adjust the distance between the objective lens and the subject.

本発明の画像検査装置は、上記オートフォーカスシステムと共に、画像取込装置と、照明手段と、をさらに含むことができる。照明手段は、被写体への照明を提供し、画像取込装置は、オートフォーカスシステムのピント調整モジュールによって被写体にピントが合ったと判定した場合に、直ちに被写体の画像を取り込む。   The image inspection apparatus of the present invention can further include an image capturing device and illumination means, in addition to the autofocus system. The illumination means provides illumination to the subject, and the image capturing device immediately captures an image of the subject when it is determined that the subject is in focus by the focus adjustment module of the autofocus system.

本発明の画像検査装置の照明手段は、分光器と照明器具とを含むことができる。分光器とオートフォーカスシステムの第1、2分光器とは同軸に配置されている。分光器は、照明器具からの可視光が入射すると共に被写体に向かって可視光を反射して、被写体を照明するために用いられる。   The illumination means of the image inspection apparatus of the present invention can include a spectroscope and a lighting fixture. The spectroscope and the first and second spectroscopes of the autofocus system are arranged coaxially. The spectroscope is used to illuminate a subject by receiving visible light from a lighting fixture and reflecting the visible light toward the subject.

本発明の画像検査装置は、レンズフィルターを更に含むことができる。レンズフィルターは、画像取込装置と照明手段の分光器との間に設けられる。このため、被写体から反射してきた線状スペックルの一部が画像取込装置に入り込むことを防止することができる。   The image inspection apparatus of the present invention can further include a lens filter. The lens filter is provided between the image capturing device and the spectroscope of the illumination unit. For this reason, it is possible to prevent a part of the linear speckle reflected from the subject from entering the image capturing device.

そして、本発明のオートフォーカス方法は、
線状光源を用いて、1本の線状スペックルを発生させるステップ(a)と、
線状スペックルの一部のみを対物レンズを経由して被写体に投射させるステップ(b)と、
画像センサーで、被写体及び線状スペックルの一部に対する画像を取り込むことで目標画像を得るステップ(c)と、
目標画像内の線状スペックルの一部の長さ、幅及び位置に基づいて被写体にピントを合わせた状態を判定するステップ(d)と、
前記ステップ(d)の判定結果に基づいて、対物レンズと被写体の間の距離を調整するステップ(e)と、を含む。
And the autofocus method of the present invention comprises:
Using a linear light source to generate one linear speckle (a);
Projecting only a part of the linear speckle onto the subject via the objective lens (b);
(C) obtaining a target image by capturing an image of a subject and a part of a linear speckle with an image sensor;
Determining a state in which the subject is in focus based on the length, width, and position of a portion of the linear speckle in the target image; and
And (e) adjusting the distance between the objective lens and the subject based on the determination result of step (d).

本発明のオートフォーカスシステム及びオートフォーカスシステム方法は、取り込んだ目標画像内の線状スペックルの一部の長さと幅に基づき、被写体に対する焦点距離の遠近を判定しつつ、線状スペックルの一部の長さ及び幅それぞれが限界値まで小さくなるかどうかを判別することによって、被写体が焦点上にあるかどうかを判定したり、線状スペックルの一部の位置に基づいて被写体の現時点の焦点の上方或いは下方にあるかどうか(ピントが合っている状態に対して被写体が上方あるいは下方にあるのか)を判定する。このように構成することで、本発明は、簡単な幾何学的形状のスペックル画像処理のみで迅速なピント合わせを実現することができ、画像処理を担うアルゴリズムが処理する必要な画像の画素数が少なくても済む。さらには、スペックルの輝度分布の重心位置が比較的正確で変動が少なく、スペックルの輝度分布の不均一によって重心位置が左右に振れる状況が起きることを効果的に低減することができる。   The autofocus system and the autofocus system method according to the present invention are based on one of the linear speckles while determining the distance to the subject based on the length and width of a part of the linear speckles in the captured target image. Determine whether the subject is in focus by determining whether each of the length and width of the part is reduced to the limit value, or based on the position of a part of the linear speckle, Whether the subject is above or below the focus (whether the subject is above or below the in-focus state) is determined. With this configuration, the present invention can realize quick focusing only by speckle image processing with a simple geometric shape, and the number of pixels of an image necessary to be processed by an algorithm responsible for image processing. Can be less. Furthermore, it is possible to effectively reduce the situation where the center of gravity position of the speckle luminance distribution is relatively accurate and has little fluctuation, and the center of gravity position fluctuates left and right due to non-uniform speckle luminance distribution.

本発明の画像検査装置のシステムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the system of the image inspection apparatus of this invention. 本発明のオートフォーカスシステムが異なるピントを合わせた状態において得た目標画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the target image obtained in the state which the autofocus system of this invention combined with the different focus. 本発明のオートフォーカスシステムが異なるピントを合わせた状態において得た目標画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the target image obtained in the state which the autofocus system of this invention combined with the different focus. 本発明のオートフォーカスシステムが異なるピントを合わせた状態において得た目標画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the target image obtained in the state which the autofocus system of this invention combined with the different focus. 本発明のオートフォーカスシステムが異なるピントを合わせた状態において得た目標画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the target image obtained in the state which the autofocus system of this invention combined with the different focus. 本発明のオートフォーカスシステムが異なるピントを合わせた状態において得た目標画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the target image obtained in the state which the autofocus system of this invention combined with the different focus.

図1は、本発明の実施例に係る画像検査装置100を示す。本実施例の画像検査装置100は、被写体4の表面を撮影して画像を取り込み、取り込んだ画像に基づいて被写体4上にある瑕疵を見つけて出す瑕疵検査(被写体表面の異物又はパターン異常等を検出する検査)を行うために用いられる。   FIG. 1 shows an image inspection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The image inspection apparatus 100 according to the present embodiment captures an image by photographing the surface of the subject 4 and detects a wrinkle on the subject 4 based on the captured image (foreign matter or pattern abnormality on the subject surface). It is used to perform inspection to detect).

画像検査装置100は、オートフォーカスシステム1と画像取込手段2と照明手段3と画像検査手段20とを含む。オートフォーカスシステム1は、被写体4に対するピント(焦点)を合わせるために用いられる。画像取込手段2は、オートフォーカスシステム1によるオートフォーカス処理を終えた後の被写体4を撮影して画像を取り込み、鮮明な被検査画像を得るために用いられる。照明手段3は、画像取込手段2が被写体4の画像を取り込む際に必要な照明を提供するために用いられる。画像検査手段20は、画像取込手段2に接続して画像取込手段2から被検査画像を受信し、コンピュータ画像処理技術により異物又はパターンの異常等の瑕疵を、被検査画像から検出するために用いられる。   The image inspection apparatus 100 includes an autofocus system 1, an image capture unit 2, an illumination unit 3, and an image inspection unit 20. The autofocus system 1 is used for focusing on the subject 4. The image capturing means 2 is used to capture the image of the subject 4 after the autofocus processing by the autofocus system 1 is finished, capture the image, and obtain a clear inspection image. The illumination unit 3 is used to provide illumination necessary when the image capturing unit 2 captures an image of the subject 4. The image inspection means 20 is connected to the image capture means 2 to receive the image to be inspected from the image capture means 2, and detects defects such as foreign matter or pattern abnormality from the image to be inspected by computer image processing technology. Used for.

オートフォーカスシステム1は、線状光源5と、光学アセンブリ6と、画像センサー7と、ピント調整モジュール8、と駆動装置9と、対物レンズ10と、を含む。線状光源5は、線状の赤外線レーザースペックルのような線状スペックルを発生させるために用いられる。光学アセンブリ6は、収束レンズ61、遮光部材62、反射鏡63、第1分光器64、第2分光器66及び結像レンズ67、を含んで構成され、線状光源5から射出された線状スペックルはこれらを順次通り、結像レンズ67まで到達する。   The autofocus system 1 includes a linear light source 5, an optical assembly 6, an image sensor 7, a focus adjustment module 8, a driving device 9, and an objective lens 10. The linear light source 5 is used to generate linear speckles such as linear infrared laser speckles. The optical assembly 6 includes a converging lens 61, a light blocking member 62, a reflecting mirror 63, a first spectroscope 64, a second spectroscope 66, and an imaging lens 67, and is linearly emitted from the linear light source 5. The speckle passes through these sequentially and reaches the imaging lens 67.

収束レンズ61の入射面は、線状光源5が射出した線状スペックルが入射する。遮光部材62は、線状光源5及び対物レンズ10の光路上、つまり線状スペックルの進む光路上に設けられ、更に具体的には、収束レンズ61の出射面と反射鏡63の間に設けられる。そして、遮光部材62は、部分的に線状スペックルを遮断し、線状スペックルの一部のみを対物レンズ10に入射させる。例えば、遮光部材62は、線状スペックルの半分又は半分近くを遮り、それ以外の半分又は半分近くの線状スペックル(線状スペックルの一部)を対物レンズ10に入射させることを許容する。反射鏡63は、線状スペックルの一部を第1分光器64に反射するために用いられる。第1分光器64は、反射鏡63からの線状スペックルの一部を対物レンズ10に反射する。本実施例において、線状光源5から射出された線状スペックルの半分又は半分近くが遮光部材62で遮断されたため、対物レンズ10は実際、遮断されていないその半分のみの線状スペックルの一部を受けて、線状スペックルの一部を被写体4に投射する。なお、照明手段3から射出された照明光も対物レンズ10を経由して被写体4に投射されるため、被写体4から反射してきた反射光及び被写体4から反射してきた線状スペックルの一部は、いずれも被写体で反射して対物レンズ10に入り、第1分光器64を透過する。第2分光器66は、第1分光器64と結像レンズ67の間に位置し、第1分光器64からの反射光と線状スペックルの一部とが入射すると共に、結像レンズ67に反射させるために用いられる。結像レンズ67は、画像センサー7の前方(第2分光器66と画像センサー7との間)に位置し、反射光と線状スペックルの一部を収束して画像センサー7の検出面(撮像面)に結像させる。画像センサー7は、CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子であり、結像レンズ67を介して結像した画像を出力し、出力する画像には、被写体4と線状スペックルの一部の目標画像とが含まれる。つまり、画像センサー7は、被写体4と線状スペックルの一部とに対する画像を取り込み、目標画像を得るために用いられる。   Linear speckles emitted from the linear light source 5 are incident on the incident surface of the converging lens 61. The light shielding member 62 is provided on the optical path of the linear light source 5 and the objective lens 10, that is, on the optical path along which the linear speckle proceeds, and more specifically, provided between the exit surface of the converging lens 61 and the reflecting mirror 63. It is done. The light shielding member 62 partially blocks the linear speckle and causes only a part of the linear speckle to enter the objective lens 10. For example, the light shielding member 62 shields half or nearly half of the linear speckle and allows the other half or nearly half of the linear speckle (part of the linear speckle) to enter the objective lens 10. To do. The reflecting mirror 63 is used to reflect a part of the linear speckle to the first spectroscope 64. The first spectroscope 64 reflects a part of the linear speckle from the reflecting mirror 63 to the objective lens 10. In the present embodiment, half or nearly half of the linear speckles emitted from the linear light source 5 are blocked by the light shielding member 62, so that the objective lens 10 actually has only the half of the linear speckles that are not blocked. Upon receipt of a part, a part of the linear speckle is projected onto the subject 4. Since the illumination light emitted from the illumination unit 3 is also projected onto the subject 4 via the objective lens 10, the reflected light reflected from the subject 4 and part of the linear speckle reflected from the subject 4 are , Both are reflected by the subject, enter the objective lens 10, and pass through the first spectroscope 64. The second spectroscope 66 is located between the first spectroscope 64 and the imaging lens 67, and the reflected light from the first spectroscope 64 and a part of the linear speckle enter and the imaging lens 67. Used to reflect on The imaging lens 67 is located in front of the image sensor 7 (between the second spectroscope 66 and the image sensor 7), and converges reflected light and a part of the linear speckle to detect the detection surface of the image sensor 7 ( The image is formed on the imaging surface. The image sensor 7 is an image sensor such as a CCD sensor or a CMOS sensor, and outputs an image formed through the imaging lens 67. The output image includes a target of the subject 4 and a part of the linear speckle. Includes images. That is, the image sensor 7 is used to capture an image of the subject 4 and a part of the linear speckle and obtain a target image.

ピント調整モジュール8は、画像センサー7に接続して目標画像を受信すると共に画像処理と分析を行い、目標画像内の線状スペックルの一部の長さ、幅及び位置等のパラメータを生成(抽出)する。そして、得られたパラメータに基づいて、被写体4の現在のピント合わせ状態(例えば、被写体4が対物レンズ10の焦点に位置するか、焦点の上方或いは下方に位置するか)を判定する。このように対物レンズ10の位置は、ピント調整モジュール8の判定結果に基づいて調整することができる。つまり、ピント調整モジュール8は、目標画像内の線状スペックルの一部の長さ、幅及び位置に基づいて、被写体4のピント合わせ状態を判定し、判定結果に基づいて駆動装置9を駆動させて対物レンズ10を移動させ、対物レンズ10と被写体4の間の距離を調整する。   The focus adjustment module 8 is connected to the image sensor 7 to receive the target image, perform image processing and analysis, and generate parameters such as the length, width and position of a part of the linear speckle in the target image ( Extract. Then, based on the obtained parameters, the current focusing state of the subject 4 (for example, whether the subject 4 is located at the focal point of the objective lens 10 or above or below the focal point) is determined. Thus, the position of the objective lens 10 can be adjusted based on the determination result of the focus adjustment module 8. That is, the focus adjustment module 8 determines the focus state of the subject 4 based on the length, width, and position of a part of the linear speckle in the target image, and drives the drive device 9 based on the determination result. Thus, the objective lens 10 is moved, and the distance between the objective lens 10 and the subject 4 is adjusted.

更に詳細には、結像原理に基づき、被写体4の位置が対物レンズ10の焦点に対して距離が遠いほど、目標画像における線状スペックルの一部は長くかつ太くなる。逆に、被写体4が焦点に近いほど、目標画像における線状スペックルの一部は短くかつ細くなる。被写体4が焦点の上方に位置する場合(図1に示した被写体4が、ピントが合っている状態と仮定したとき、被写体4が対物レンズ10に近づいて、ピントが合っている状態よりも図1の紙面において上方に位置している場合)、線状スペックルの一部の位置は、基準点の一方側(例えば左側)に位置し、被写体4が焦点の下方に位置する場合(被写体4が対物レンズ10から遠ざかって、ピントが合っている状態よりも図1の紙面において下方に位置している場合)、線状スペックルの一部の位置は基準点の他方側(例えば右側)に位置する。また、目標画像内の線状スペックルの一部の長さと幅が徐々に限界値にまで小さくなったとき、被写体4がすでに焦点に到達したことを示し、このとき、目標画像内の線状スペックルの一部は、1つの略点状のスペックルに見えることになる。   More specifically, based on the imaging principle, a part of the linear speckle in the target image becomes longer and thicker as the position of the subject 4 is farther from the focal point of the objective lens 10. Conversely, the closer the subject 4 is to the focal point, the shorter and thinner part of the linear speckle in the target image. When the subject 4 is located above the focal point (assuming that the subject 4 shown in FIG. 1 is in focus, the subject 4 is closer to the objective lens 10 than in the focused state. 1), the position of a part of the linear speckle is located on one side (for example, the left side) of the reference point, and the subject 4 is located below the focal point (subject 4). 1 is away from the objective lens 10 and is positioned below the in-focus state in FIG. 1), the position of a part of the linear speckle is on the other side (for example, the right side) of the reference point. To position. Further, when the length and width of a part of the linear speckle in the target image gradually decrease to the limit value, it indicates that the subject 4 has already reached the focal point. At this time, the linear shape in the target image A part of the speckle will look like one speckled speckle.

図2乃至図6は、本発明のオートフォーカスシステムがオートフォーカスの実行過程中に、画像センサー7で取り込んだ目標画像70を示すものである。各図において、目標画像70に1本の仮想的な中間線を表示し、またこの仮想的な中間線を基準点(基準位置)として第1検出領域701(左側領域)と第2検出領域702(右側領域)に区分けされている。なお、左側領域701と右側領域702とに区分けする基準点は、ピント合わせ状態に関連する所定の基準であり、上述したように、例えば、図1に示した被写体4が、ピントが合っている状態であると仮定した場合の結像位置である。ピント調整モジュール8は、図2に示すように、目標画像70に対して画像処理と分析を行った後(これは既知の画像処理分析技術を用いることができる)、目標画像70内の線状スペックルの一部L1の長さ、幅及び位置等のパラメータを得ることができる。また、目標画像70内の分析結果より、線状スペックルの一部L1が比較的太く、長く、且つ基準点の一方側(つまり、左側領域701)に位置していることが判別できる。したがって、ピント調整モジュール8は、このときの被写体4が、現在の焦点の上方に位置すると判定し、被写体4を焦点に近づかせるため、対物レンズ10を上方に向かって移動させる必要があると判別する。このような判別結果に基づいて、ピント調整モジュール8は、駆動装置9を介して対物レンズ10を上方に移動させる。その後、画像センサー7がもう一度目標画像70を取り込み、取り込んだ目標画像70が図3に示されるようなものの場合、ピント調整モジュール8は、図3に示す目標画像70に対して画像処理と分析を行った後、線状スペックルの一部L2のパラメータに基づいて、比較的短く、細く且つ同様に左側領域701に位置することが分かる。このため、このときの被写体4は、現時点で未だに焦点(ピント)が合っている状態のときよりも上方に位置するが、先ほど(図2)よりも線状スペックルの一部L2が更に短く細くなっており、焦点に近づいた位置にあると判定することができる。ピント調節モジュール8は、図3において被写体4を更に焦点に近づかせることができ、対物レンズ10を更に上に向かって移動する必要があると判定し、駆動装置9を介して対物レンズ10をさらに上方に移動させる。   2 to 6 show a target image 70 captured by the image sensor 7 during the autofocusing process of the autofocus system of the present invention. In each figure, one virtual intermediate line is displayed on the target image 70, and the first detection area 701 (left side area) and the second detection area 702 have the virtual intermediate line as a reference point (reference position). (Right area). The reference point that is divided into the left region 701 and the right region 702 is a predetermined reference related to the focus state, and as described above, for example, the subject 4 shown in FIG. 1 is in focus. This is the imaging position when the state is assumed. As shown in FIG. 2, the focus adjustment module 8 performs image processing and analysis on the target image 70 (this can be performed using a known image processing analysis technique), and then the line in the target image 70 is detected. Parameters such as the length, width and position of the part L1 of the speckle can be obtained. Further, from the analysis result in the target image 70, it can be determined that a part L1 of the linear speckle is relatively thick and long and is located on one side of the reference point (that is, the left side region 701). Accordingly, the focus adjustment module 8 determines that the subject 4 at this time is located above the current focus, and determines that the objective lens 10 needs to be moved upward in order to bring the subject 4 closer to the focus. To do. Based on such a determination result, the focus adjustment module 8 moves the objective lens 10 upward via the driving device 9. Thereafter, when the image sensor 7 captures the target image 70 again and the captured target image 70 is as shown in FIG. 3, the focus adjustment module 8 performs image processing and analysis on the target image 70 shown in FIG. After doing, it can be seen that it is relatively short, thin and similarly located in the left region 701 based on the parameters of the part L2 of the linear speckle. For this reason, the subject 4 at this time is positioned above the point where the focus is still in focus at the present time, but a part L2 of the linear speckle is shorter than before (FIG. 2). It is thin and it can be determined that the position is close to the focal point. The focus adjustment module 8 determines that the subject 4 can be brought closer to the focal point in FIG. 3 and the objective lens 10 needs to be moved further upward, and the objective lens 10 is further moved via the driving device 9. Move upward.

画像センサー7によって取り込まれる目標画像70が、図6に示すようなものの場合、ピント調整モジュール8は、図6に示す目標画像70に対して画像処理と分析を行った後、線状スペックルの一部L5の長さ、幅及び位置等のパラメータに基づいて、太く長く且つ基準点の他方側(つまり右側領域702)に位置することが分かる。したがって、ピント調整モジュール8は、このときの被写体4が、現時点で焦点の下方に位置する、すなわち、被写体4が、ピントが合っている状態のときよりも、図1の紙面において下方に位置すると判定することができる。ピント調整モジュール8は、被写体4を焦点に近づかせる、つまり、被写体4に対して対物レンズ10を近づけるため、対物レンズ10を下方に向かって移動させる。そして、同じようなに、画像センサー7が取り込んだ目標画像70が図5に示すようなものの場合、ピント調整モジュール8は、このときの被写体4が現時点で焦点の下方(基準点に対応するピントが合っている状態の被写体4の位置よりも下方)に位置するものの、図6に示した先ほどよりも、焦点に近づいていると判定(線状スペックルの一部L4が更に短く細くなったと判定)する。ピント調整モジュール8は、被写体4を更に焦点に近づかせることができるため、対物レンズ10がまだ更に下に向かって移動する必要があると判定し、駆動装置9を介して対物レンズ10をさらに下方に移動させる。   When the target image 70 captured by the image sensor 7 is as shown in FIG. 6, the focus adjustment module 8 performs image processing and analysis on the target image 70 shown in FIG. Based on parameters such as the length, width, and position of the part L5, it can be seen that it is thick and long and is located on the other side of the reference point (that is, the right region 702). Therefore, the focus adjustment module 8 determines that the subject 4 at this time is located below the focal point at the present time, that is, the subject 4 is located below the paper surface in FIG. 1 than when the subject 4 is in focus. Can be determined. The focus adjustment module 8 moves the objective lens 10 downward in order to bring the subject 4 closer to the focal point, that is, to bring the objective lens 10 closer to the subject 4. Similarly, when the target image 70 captured by the image sensor 7 is as shown in FIG. 5, the focus adjustment module 8 determines that the subject 4 at this time is below the focus at the current time (the focus corresponding to the reference point). Although it is located below the position of the subject 4 in the state of being in alignment, it is determined that it is closer to the focal point than the previous one shown in FIG. 6 (a part L4 of the linear speckle is further shortened and thinned). judge. Since the focus adjustment module 8 can bring the subject 4 closer to the focus, the focus adjustment module 8 determines that the objective lens 10 still needs to move downward, and further lowers the objective lens 10 via the driving device 9. Move to.

次に、画像センサー7によって取り込まれた目標画像70が、図4に示すようなものの場合、ピント調整モジュール8は、図4に示す目標画像70に対して画像処理と分析を行った後、線状スペックルの一部L3の長さ、幅等のパラメータに基づいて、一部L3の長さと幅が各々限界値にまで小さくなったことを判別することができる。したがって、ピント調整モジュール8は、このときの被写体4が、現時点で焦点上に位置する(ピントが合っている状態に位置する)と判定する。つまり、図4は、本発明のオートフォーカスシステム1が被写体4のピント合わせを完了したことを示している。なお、オートフォーカスシステム1は、被写体4が焦点上に位置すると判別したら、直ちに信号を伝送して画像取込手段2に通知し、画像取込手段2が被写体4に対して画像を取り込むことで、鮮明な該被検査画像を撮影して得ることができる。   Next, when the target image 70 captured by the image sensor 7 is as shown in FIG. 4, the focus adjustment module 8 performs image processing and analysis on the target image 70 shown in FIG. Based on the parameters such as the length and width of the part L3 of the speckle, it can be determined that the length and width of the part L3 are reduced to the limit values. Therefore, the focus adjustment module 8 determines that the subject 4 at this time is currently in focus (positioned in focus). That is, FIG. 4 shows that the autofocus system 1 of the present invention has completed focusing of the subject 4. When the autofocus system 1 determines that the subject 4 is in focus, the autofocus system 1 immediately transmits a signal to notify the image capturing unit 2, and the image capturing unit 2 captures an image with respect to the subject 4. It is possible to obtain a clear image to be inspected.

再度図1を参照とすると、駆動装置9は、ピント調整モジュール8に接続し、オートフォーカスシステム1が被写体4のピント合わせを完了するまで、ピント調整モジュール8の判定結果に基づき、対物レンズ10の上向き又は下向きの移動に対応して駆動することで、対物レンズ10と被写体4の間の距離を調整する。   Referring again to FIG. 1, the driving device 9 is connected to the focus adjustment module 8, and based on the determination result of the focus adjustment module 8 until the autofocus system 1 completes focusing of the subject 4, The distance between the objective lens 10 and the subject 4 is adjusted by driving corresponding to the upward or downward movement.

照明手段3は、分光器31と、照明器具32と、分光器31と照明器具32の間に設けられたコリメートレンズ33とを含む。照明手段3の分光器31とオートフォーカスシステム1の第1分光器64及び第2分光器66は、同軸に配置されており、照明器具32からの可視光を受けると共に、被写体4に反射することで照明光を提供する。   The illumination means 3 includes a spectroscope 31, a lighting fixture 32, and a collimator lens 33 provided between the spectroscope 31 and the lighting fixture 32. The spectroscope 31 of the illuminating means 3 and the first spectroscope 64 and the second spectroscope 66 of the autofocus system 1 are arranged coaxially and receive visible light from the illuminating device 32 and reflect it to the subject 4. Provide illumination light at.

画像取込手段2は、画像取込装置21と、結像レンズ22と、レンズフィルター23とを含む。画像取込装置21は、撮影装置であり、オートフォーカスシステム1のピント調整モジュール8で被写体4がピント合わせ済みであると判定したとき、直ちに被写体4に対して画像を取り込むために用いられる。画像取込装置21によって取り込まれた画像の内容は、被写体4であり、且つ鮮明な被検査画像が含まれる。レンズフィルター23は、画像取込装置21と照明手段3の分光器31の間に設けられ、特定光波帯の光(本実施例においては、赤外線レーザースペックルを指す)をフィルタリングすることで、線状スペックルの一部が画像取込装置21に入り込むのを防止することができる。   The image capturing means 2 includes an image capturing device 21, an imaging lens 22, and a lens filter 23. The image capturing device 21 is a photographing device, and is used to immediately capture an image on the subject 4 when the focus adjustment module 8 of the autofocus system 1 determines that the subject 4 has been focused. The content of the image captured by the image capturing device 21 is the subject 4 and includes a clear inspection image. The lens filter 23 is provided between the image capturing device 21 and the spectroscope 31 of the illumination unit 3, and filters light in a specific light wave band (in the present embodiment, indicates infrared laser speckle), thereby filtering It is possible to prevent a part of the shape speckle from entering the image capturing device 21.

上記説明を通じて、本発明のフォーカス方法は、次のステップを含む。   Through the above description, the focusing method of the present invention includes the following steps.

ステップ(a):例えば、線状の赤外線レーザースペックルのような1本の線状スペックルを発生させる。このステップは、線状光源5を利用して実現できる。   Step (a): For example, one linear speckle such as a linear infrared laser speckle is generated. This step can be realized using the linear light source 5.

ステップ(b):線状スペックルの一部のみを対物レンズ10を経由して被写体4に投射させる。このとき、対物レンズ10は、線状光源5から射出される線状スペックルの半分であり、線状スペックルの少なくとも一部のレーザー光が入射する。このステップは、遮光部材62を利用して実現できる。   Step (b): Only a part of the linear speckle is projected onto the subject 4 via the objective lens 10. At this time, the objective lens 10 is half of the linear speckle emitted from the linear light source 5, and at least a part of the laser light of the linear speckle is incident thereon. This step can be realized using the light shielding member 62.

ステップ(c):被写体4及び線状スペックルの一部に対する画像を取り込むことで、目標画像を得る。このステップは、画像センサー7を利用して実現できる。   Step (c): A target image is obtained by capturing an image of the subject 4 and part of the linear speckle. This step can be realized using the image sensor 7.

ステップ(d):目標画像内の線状スペックルの一部の長さ、幅及び位置に基づき、被写体のピントを合わせた状態を判定する。このステップは、ピント調整モジュール8を利用して実現できる。   Step (d): A state in which the subject is in focus is determined based on the length, width, and position of a part of the linear speckle in the target image. This step can be realized by using the focus adjustment module 8.

ステップ(e):ピントを合わせた状態の判定結果であるステップ(d)の判定結果に基づき、対物レンズ10と被写体4の間の距離を調整する。このステップは、駆動装置9を利用して実現できる。   Step (e): The distance between the objective lens 10 and the subject 4 is adjusted based on the determination result of step (d), which is the determination result of the focused state. This step can be realized using the driving device 9.

本発明のオートフォーカスシステム及びオートフォーカスシステム方法は、上記画像検査装置に適用する以外に、画像を撮影する必要がある装置にも適用することも可能であり、例えば、カメラ機能を持つスマートフォンなどがある。   The autofocus system and autofocus system method of the present invention can be applied not only to the image inspection apparatus described above but also to an apparatus that needs to take an image, such as a smartphone having a camera function. is there.

上述をまとめると、本発明のオートフォーカスシステム及びオートフォーカスシステム方法により、ピントを合っている状態かどうかに対する判断は、目標画像から直接行うことができる。画像センサー7で取り込んだ目標画像は、画像の二値化処理(Image binarization)を利用してその中の線状スペックルの一部の長さ及び幅を得ることができる。そして、被写体4の焦点までの距離の遠近を判定し、さらに線状スペックルの一部の長さ及び幅それぞれの限界値にまで小さくなったかどうかを判断することによって、被写体4が焦点上に位置している(ピントが合っている)かどうかを判定する。次に、本発明のオートフォーカスシステム及びオートフォーカスシステム方法は、目標画像内の線状スペックルの一部の位置、つまりピントが合っている状態の線状スペックルの一部の位置を基準点としてその基準点の左側又は右側(或いは左傾き又は右傾き)を判別することによって、被写体4が現在の焦点の上方或いは下方に位置する否かを決定する。このため、全ての遠近位置の長さの変化率を連続取得して焦点面(焦点を通る光軸に垂直な面)を推定する必要がない。これ以外にも、従来のレーザーフォーカスシステムが各種光点の形状変化を処理する必要があることに比べて、本発明は、線状スペックルを利用してピントを合わせた状態を判定しており、単純な幾何学的長方形状のみに着目して、画像処理を担うアルゴリズムが処理する必要な画像の画素数が少なくても済み、且つスペックルの輝度分布の重心位置も比較的正確で変動が少なく、線状スペックルの輝度分布の不均一によって重心位置が左右に振れる状況が起きることを効果的に低減することができる。   In summary, according to the autofocus system and the autofocus system method of the present invention, the determination as to whether or not the subject is in focus can be made directly from the target image. The target image captured by the image sensor 7 can obtain the length and width of a part of the linear speckle therein by using an image binarization process. Then, the distance of the distance to the focal point of the subject 4 is determined, and further, by determining whether or not the length and width of a part of the linear speckle have been reduced to the limit values, the subject 4 is brought into focus. It is determined whether it is positioned (in focus). Next, in the autofocus system and the autofocus system method of the present invention, the position of a part of the linear speckle in the target image, that is, the position of a part of the linear speckle in a focused state is used as a reference point. As described above, it is determined whether or not the subject 4 is positioned above or below the current focal point by determining the left side or the right side (or the left tilt or the right tilt) of the reference point. For this reason, it is not necessary to continuously acquire the rate of change in length of all the perspective positions and estimate the focal plane (the plane perpendicular to the optical axis passing through the focal point). In addition to this, the present invention uses linear speckles to determine the focused state compared to the conventional laser focus system that needs to handle the shape change of various light spots. Focusing only on simple geometric rectangles, the algorithm responsible for image processing requires a small number of image pixels, and the center of gravity of the speckle luminance distribution is relatively accurate and fluctuates. Therefore, it is possible to effectively reduce the situation in which the position of the center of gravity fluctuates left and right due to the uneven luminance distribution of the linear speckles.

なお、何人が上記実施例の説明から十分な教示を得ると共にこれをもって実施でき、これにより本発明の内容は、確実に先行技術と異なり、且つ産業上の利用可能性及び進歩性を十分有することを理解できる。よって、本発明は特許要件に適合するため、法律に基づいて出願する。   It should be noted that several persons can obtain sufficient teachings from the description of the above embodiments and can carry out the teachings, thereby ensuring that the contents of the present invention are different from the prior art and sufficiently have industrial applicability and inventive step. Can understand. Therefore, in order to meet the patent requirements, the present invention is filed based on the law.

1:オートフォーカスシステム
10:対物レンズ
100:画像検査装置
2:画像取込手段
20:画像検査手段
21:画像取込装置
22:結像レンズ
23:レンズフィルター
3:照明手段
31:分光器
32:照明器具
33:コリメートレンズ
4:被写体
5:線状光源
6:光学アセンブリ
61:収束レンズ
62:遮光部材
63:反射鏡
64:第1分光器
66:第2分光器
67:結像レンズ
7:画像センサー
70:検出面
701:第1検出領域
702:第2検出領域
8:ピント調整モジュール
9:駆動装置
L1〜L5:線状スペックル
1: autofocus system 10: objective lens 100: image inspection apparatus 2: image capturing means 20: image inspection means 21: image capturing apparatus 22: imaging lens 23: lens filter 3: illumination means 31: spectrometer 32: Lighting fixture 33: Collimating lens 4: Subject 5: Linear light source 6: Optical assembly 61: Converging lens 62: Light blocking member 63: Reflecting mirror 64: First spectroscope 66: Second spectroscope 67: Imaging lens 7: Image Sensor 70: Detection surface 701: First detection area 702: Second detection area 8: Focus adjustment module 9: Drive devices L1 to L5: Linear speckle

Claims (9)

第1部分と第2部分とを有する1本の線状スペックルを発生させるための線状光源と、
前記線状スペックルの前記第1部分が入射し、前記線状スペックルの前記第1部分を被写体に投射するための対物レンズと、
前記線状光源と前記対物レンズの間の光路に設けられ、前記線状スペックルの前記第2部分を遮り、前記線状スペックルの前記第1部分のみを前記対物レンズに入射させるための遮光部材と、
前記被写体と前記線状スペックルの前記第1部分とをキャプチャして目標画像を得るための画像センサーと、
前記画像センサーに接続されており、前記目標画像を取得し、処理し、分析することにより、前記目標画像内における前記線状スペックルの前記第1部分の長さ、幅及び位置を特定し、前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分の長さ、幅及び位置に基づいて前記被写体のピント合わせ状態を判定し、判定結果に基づいて前記対物レンズと前記被写体の間の距離を調整するピント調整モジュールと、
を含み、
前記第1部分及び前記第2部分は、前記線状スペックルの長さに沿い、前記第1部分及び前記第2部分のそれぞれは、前記線状スペックルの長さよりも短い長さを有し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分が長くなるとともに幅広くなる場合、前記ピント調整モジュールは、前記被写体が前記対物レンズの焦点から遠ざかっていると判定し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分が短くなるとともに幅狭くなる場合、前記ピント調整モジュールは、前記被写体が前記対物レンズの焦点に近づいていると判定し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分の長さと幅が所定の限界値まで小さくなる場合、前記ピント調整モジュールは、前記被写体にピントが合っていると判定し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分が、前記目標画像内で予め設定された所定の基準点よりも一方側に位置した場合に、前記ピント調整モジュールは、前記被写体が前記対物レンズの焦点よりも前記対物レンズに近い位置にあると判定し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分が前記基準点よりも他方側に位置した場合に、前記ピント調整モジュールは、前記被写体が前記対物レンズの焦点よりも前記対物レンズから遠い位置にあると判定することを特徴とするオートフォーカスシステム。
A linear light source for generating one linear speckle having a first portion and a second portion;
An objective lens for projecting the first part of the linear speckle on a subject, the first part of the linear speckle entering;
Provided in an optical path between the linear light source and the objective lens, shields the second part of the linear speckle and shields only the first part of the linear speckle on the objective lens Members,
An image sensor for capturing the subject and the first portion of the linear speckle to obtain a target image;
Connected to the image sensor, and obtaining, processing and analyzing the target image to identify the length, width and position of the first portion of the linear speckle in the target image; The focus state of the subject is determined based on the length, width, and position of the first portion of the linear speckle in the target image, and the distance between the objective lens and the subject is determined based on the determination result A focus adjustment module to adjust
Including
The first portion and the second portion are along the length of the linear speckle, and each of the first portion and the second portion has a length shorter than the length of the linear speckle. ,
When the first portion of the linear speckle in the target image becomes longer and wider, the focus adjustment module determines that the subject is away from the focus of the objective lens;
If the first portion of the linear speckle in the target image becomes shorter and narrower, the focus adjustment module determines that the subject is approaching the focus of the objective lens;
When the length and width of the first portion of the linear speckle in the target image are reduced to a predetermined limit value, the focus adjustment module determines that the subject is in focus,
When the first portion of the linear speckle in the target image is located on one side of a predetermined reference point set in advance in the target image, the focus adjustment module causes the subject to It is determined that the object lens is closer to the objective lens than the focal point of the objective lens,
When the first portion of the linear speckle in the target image is located on the other side of the reference point, the focus adjustment module causes the subject to be farther from the objective lens than the focal point of the objective lens. An autofocus system characterized by being determined to be in a position.
前記線状光源は、線状のレーザースペックルを発生させ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システム。   The autofocus system according to claim 1, wherein the linear light source generates linear laser speckle. 収束レンズと、反射鏡と、第1分光器と、第2分光器と、結像レンズと、を更に含み、
前記収束レンズの入射面は、前記線状光源が射出した前記線状スペックルが入射し、
前記遮光部材は、前記収束レンズの出射面と前記反射鏡の間に設けられ、前記反射鏡が前記線状スペックルの前記第1部分を前記第1分光器に反射し、
前記第1分光器は、前記線状スペックルの前記第1部分を前記対物レンズに反射するとともに、前記被写体から前記対物レンズに反射してきた反射光と前記線状スペックルの前記第1部分が透過するのを許容し、
前記第2分光器は、前記第1分光器と前記結像レンズの間に位置し、前記第1分光器からの前記反射光と前記線状スペックルの前記第1部分が入射すると共に前記結像レンズに反射し、
前記結像レンズは、前記目標画像を生成するために、前記反射光と前記線状スペックルの前記第1部分を収束して前記画像センサーの検出面に結像させることを特徴とする請求項1又は2に記載のオートフォーカスシステム。
A converging lens, a reflecting mirror, a first spectroscope, a second spectroscope, and an imaging lens;
The incident surface of the convergent lens is incident with the linear speckles emitted from the linear light source,
The light shielding member is provided between an exit surface of the convergent lens and the reflecting mirror, and the reflecting mirror reflects the first portion of the linear speckle to the first spectroscope,
The first spectroscope reflects the first portion of the linear speckle to the objective lens, and reflects the reflected light reflected from the subject to the objective lens and the first portion of the linear speckle. Allow to penetrate,
The second spectroscope is located between the first spectroscope and the imaging lens, and the reflected light from the first spectroscope and the first portion of the linear speckle are incident and the connection is made. Reflected on the image lens,
The image forming lens converges the reflected light and the first portion of the linear speckle to form an image on a detection surface of the image sensor in order to generate the target image. The autofocus system according to 1 or 2.
前記被写体の間の距離を調整する駆動装置を更に含み、
前記駆動装置は、前記ピント調整モジュールと接続し、前記ピント調整モジュールの判定結果に基づいて、前記対物レンズを移動させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載のオートフォーカスシステム。
A driving device for adjusting a distance between the subjects;
4. The autofocus according to claim 1, wherein the driving device is connected to the focus adjustment module and moves the objective lens based on a determination result of the focus adjustment module. 5. system.
請求項1から4のいずれか1つに記載のオートフォーカスシステムと、画像取込装置と、照明手段と、を含み、
前記照明手段は、前記被写体に照明光を提供し、
前記画像取込装置は、前記オートフォーカスシステムの前記ピント調整モジュールによって前記被写体に対するピントが合った状態であると判定されたときに、直ちに前記被写体の画像を取り込むことを特徴とする画像検査装置。
An autofocus system according to any one of claims 1 to 4, an image capturing device, and illumination means,
The illumination means provides illumination light to the subject;
The image capturing apparatus captures an image of the subject immediately when it is determined by the focus adjustment module of the autofocus system that the subject is in focus.
前記照明手段は、分光器と照明器具とを含み、
前記分光器と前記オートフォーカスシステムの第1分光器及び第2分光器とが同軸に配置され、
前記分光器は、前記照明器具からの可視光が入射すると共に前記被写体に前記可視光を反射して前記被写体を照明することを特徴とする請求項5に記載の画像検査装置。
The illumination means includes a spectroscope and a luminaire.
The spectroscope and the first spectroscope and the second spectroscope of the autofocus system are arranged coaxially,
The image inspection apparatus according to claim 5, wherein the spectroscope illuminates the subject by reflecting the visible light to the subject while visible light from the lighting fixture is incident thereon.
レンズフィルターを更に含み、
前記レンズフィルターは、前記画像取込装置と前記照明手段の前記分光器の間に設けられ、前記被写体から反射してきた前記線状スペックルの前記第1の部分が前記画像取込装置に取り込まれることを防止することを特徴とする請求項6に記載の画像検査装置。
A lens filter,
The lens filter is provided between the image capturing device and the spectroscope of the illumination unit, and the first portion of the linear speckle reflected from the subject is captured by the image capturing device. The image inspection apparatus according to claim 6, wherein this is prevented.
線状光源によって、第1部分と第2部分とを有する1本の線状スペックルを発生させるステップ(a)と、
前記線状スペックルの前記第1部分のみを対物レンズを経由して被写体に投射させるステップ(b)と、
前記被写体及び前記線状スペックルの前記第1部分に対する画像を画像センサーで取り込み、目標画像を得るステップ(c)と、
前記目標画像を取得し、処理し、分析することにより、前記目標画像内における前記線状スペックルの前記第1部分の長さ、幅及び位置を特定し、前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分の長さ、幅及び位置に基づいて前記被写体のピント合わせ状態を判定するステップ(d)と、
前記ステップ(d)の判定結果に基づいて前記対物レンズと前記被写体の間の距離を調整するステップ(e)と、
を含み、
前記第1部分及び前記第2部分は、前記線状スペックルの長さに沿い、前記第1部分及び前記第2部分のそれぞれは、前記線状スペックルの長さよりも短い長さを有し、
前記ステップ(d)において、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分が長くなるとともに幅広くなる場合、前記被写体が前記対物レンズの焦点から遠ざかっていると判定し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分が短くなるとともに幅狭くなる場合、前記被写体が前記対物レンズの焦点に近づいていると判定し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分の長さと幅が所定の限界値まで小さくなる場合、前記被写体にピントが合っていると判定し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分が、前記目標画像内で予め設定された所定の基準点よりも一方側に位置した場合に、前記被写体が前記対物レンズの焦点よりも前記対物レンズに近い位置にあると判定し、
前記目標画像内の前記線状スペックルの前記第1部分が前記基準点よりも他方側に位置した場合に、前記被写体が前記対物レンズの焦点よりも前記対物レンズから遠い位置にあると判定することを特徴とするオートフォーカス方法。
Generating a linear speckle having a first portion and a second portion by a linear light source (a);
Projecting only the first portion of the linear speckle onto the subject via the objective lens (b);
Capturing an image of the subject and the first part of the linear speckle with an image sensor to obtain a target image;
By acquiring, processing and analyzing the target image, the length, width and position of the first portion of the linear speckle in the target image are specified, and the linear spec in the target image Determining the focus state of the subject based on the length, width and position of the first portion of the subject;
Adjusting the distance between the objective lens and the subject based on the determination result of the step (d);
Including
The first portion and the second portion are along the length of the linear speckle, and each of the first portion and the second portion has a length shorter than the length of the linear speckle. ,
In step (d),
If the first portion of the linear speckle in the target image becomes longer and wider, it is determined that the subject is moving away from the focus of the objective lens;
When the first portion of the linear speckle in the target image becomes shorter and narrower, it is determined that the subject is approaching the focus of the objective lens;
When the length and width of the first portion of the linear speckle in the target image are reduced to a predetermined limit value, it is determined that the subject is in focus,
When the first portion of the linear speckle in the target image is located on one side of a predetermined reference point set in advance in the target image, the subject is more than the focal point of the objective lens. It is determined that the position is close to the objective lens,
When the first part of the linear speckle in the target image is located on the other side of the reference point, it is determined that the subject is located farther from the objective lens than the focal point of the objective lens. An autofocus method characterized by that.
遮光部材を用いて前記線状スペックルの前記第2部分を遮断し、前記線状スペックルの第1部分を前記対物レンズに入射させるステップを更に含むことを特徴とする請求項8に記載のオートフォーカス方法。   9. The method according to claim 8, further comprising the step of blocking the second portion of the linear speckle using a light shielding member and causing the first portion of the linear speckle to enter the objective lens. Autofocus method.
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