JPH0131124B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0131124B2 JPH0131124B2 JP25162786A JP25162786A JPH0131124B2 JP H0131124 B2 JPH0131124 B2 JP H0131124B2 JP 25162786 A JP25162786 A JP 25162786A JP 25162786 A JP25162786 A JP 25162786A JP H0131124 B2 JPH0131124 B2 JP H0131124B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- periodic pattern
- sample
- focus
- image
- projection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、自動的に試料表面を合焦点状態にし
て試料の微細な状態を観察、または測定できるよ
うにした自動合焦点制御装置に関する。
て試料の微細な状態を観察、または測定できるよ
うにした自動合焦点制御装置に関する。
［従来の技術］
従来の合焦点検出装置として、特公昭42−
14096号公報が知られていた。
14096号公報が知られていた。
［発明が解決しようとする問題点］
上記従来技術では、微細な不規則な凹凸が存在
し、しかも特定のパターンがない試料表面に正確
に合焦点制御させるという配慮がされておらず、
上記微細な試料表面を観察、または測定出来ない
という問題点を有していた。
し、しかも特定のパターンがない試料表面に正確
に合焦点制御させるという配慮がされておらず、
上記微細な試料表面を観察、または測定出来ない
という問題点を有していた。
本発明の目的は、微細な不規則な凹凸が存在
し、しかも特定のパターンがない試料表面におい
て、合焦点状態から僅かにずれても、そのずれに
相当する信号を顕著に検出できるようにして、正
確に合焦点状態に制御できるようにして、微細な
試料表面を観察または測定できるようにした自動
合焦点制御装置を提供することにある。
し、しかも特定のパターンがない試料表面におい
て、合焦点状態から僅かにずれても、そのずれに
相当する信号を顕著に検出できるようにして、正
確に合焦点状態に制御できるようにして、微細な
試料表面を観察または測定できるようにした自動
合焦点制御装置を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
上記目的は、透過もしくは反射性の微細な周期
性パターンを有し、光軸付近の異なる面上で、光
軸方向に変位させて少なくとも２個以上配置した
射影物体と、該射影物体を照明する光源と、該光
源により照明された上記射影物体の各々の周期性
パターンの像を試料表面に投影し、且つ試料表面
上に投影された周期性パターンの各々の像を結像
せしめる光学系と、該光学系によつて結像された
周期性パターンの各々の像を撮像する撮像装置
と、上記光学系もしくは試料のいずれか１つを光
軸方向に微動させる合焦点用微動機構と、上記撮
像装置から各周期性パターンに対応して得られる
各映像信号に基いて各周期性パターンの周波数成
分からなる信号の差信号を検出する合焦点検出回
路と、該合焦点検出回路で得られる差信号が零に
なるように上記合焦点用微動機構を作動させて試
料表面を合焦点状態にする制御手段を備えたこと
によつて達成される。
性パターンを有し、光軸付近の異なる面上で、光
軸方向に変位させて少なくとも２個以上配置した
射影物体と、該射影物体を照明する光源と、該光
源により照明された上記射影物体の各々の周期性
パターンの像を試料表面に投影し、且つ試料表面
上に投影された周期性パターンの各々の像を結像
せしめる光学系と、該光学系によつて結像された
周期性パターンの各々の像を撮像する撮像装置
と、上記光学系もしくは試料のいずれか１つを光
軸方向に微動させる合焦点用微動機構と、上記撮
像装置から各周期性パターンに対応して得られる
各映像信号に基いて各周期性パターンの周波数成
分からなる信号の差信号を検出する合焦点検出回
路と、該合焦点検出回路で得られる差信号が零に
なるように上記合焦点用微動機構を作動させて試
料表面を合焦点状態にする制御手段を備えたこと
によつて達成される。
［作用］
周期性パターンを光軸付近の異なる面上で、光
軸方向に変位させて少なくとも２個以上配置した
ことにより、撮像装置から得られる各周期性パタ
ーンの周波数成分からなる信号の差信号の変化は
合焦点状態において最も変化することからして正
確に合焦点制御することが可能となつた。
軸方向に変位させて少なくとも２個以上配置した
ことにより、撮像装置から得られる各周期性パタ
ーンの周波数成分からなる信号の差信号の変化は
合焦点状態において最も変化することからして正
確に合焦点制御することが可能となつた。
また、周期性パターンを投影して、この周期性
パターンのコントラスト信号を検出するようにし
たので、試料表面に微細な凹凸があつても、しか
も何らパターンが存在しないものでも、平均的に
試料表面に合焦点状態にすることができる。
パターンのコントラスト信号を検出するようにし
たので、試料表面に微細な凹凸があつても、しか
も何らパターンが存在しないものでも、平均的に
試料表面に合焦点状態にすることができる。
［実施例］
以下本発明を実施例に基いて詳細に説明する。
即ち、第１図は本発明の自動合焦点制御装置の一
実施例を示したものである。光源１により射影物
体２１，２２，２３，２４を照明する。この射影
物体２１，２２，２３，２４は、第２図に示すよ
うに、光を透過する幅ａの部分２ａと遮光する部
分２ｂが一定周期Ｐで配列されている。この射影
物体２１，２２，２３，２４の部分２ａを透過し
た光は、射影光学系３５により波測定物体（試料
４上に射影物体の像を結像する。本実施例におて
は複数個の射影物体２１，２２，２３，２４射影
光学系の光軸LL′近辺の異なる位置に配置し、そ
れぞれの射影物体を波測定物体（試料）の上に投
影し、撮像する。この際、各射影物体は被測定物
体上の異なる位置（水平面上で）に結像するよう
にしておき、それぞれの射影物体に対応する映像
信号を別々に得る。各映像信号から後述するよう
にして合焦点検出信号O21，O22，O23，O24を得
る。即ち、各射影物体が合焦点状態で結像される
位置が異なるため、第３図ａに示すように射影物
体２１〜２４に対応して合焦点信号O21〜O24が
得られる。O21，O22は周期Ｐのパターンを用い、
O23，O24は大周期P′のパターンを用いているた
め、O23，O24はO21，O22に比べ、裾が広がつた
パターンになつている。この合焦点信号からO22
−O21，O24−O23の信号を形成する差動合焦点回
路を具備した合焦点検出回路７１′を用いること
により第３図ｂに示す差動信号を得る。第３図ｃ
に示すそれぞれの差動信号の和信号（O22−O21）
＋（O24−O23）を用いることにより、合焦点状態
から離れた距離から制御がかかり、精度の高い測
定、または観察が可能となる。
即ち、第１図は本発明の自動合焦点制御装置の一
実施例を示したものである。光源１により射影物
体２１，２２，２３，２４を照明する。この射影
物体２１，２２，２３，２４は、第２図に示すよ
うに、光を透過する幅ａの部分２ａと遮光する部
分２ｂが一定周期Ｐで配列されている。この射影
物体２１，２２，２３，２４の部分２ａを透過し
た光は、射影光学系３５により波測定物体（試料
４上に射影物体の像を結像する。本実施例におて
は複数個の射影物体２１，２２，２３，２４射影
光学系の光軸LL′近辺の異なる位置に配置し、そ
れぞれの射影物体を波測定物体（試料）の上に投
影し、撮像する。この際、各射影物体は被測定物
体上の異なる位置（水平面上で）に結像するよう
にしておき、それぞれの射影物体に対応する映像
信号を別々に得る。各映像信号から後述するよう
にして合焦点検出信号O21，O22，O23，O24を得
る。即ち、各射影物体が合焦点状態で結像される
位置が異なるため、第３図ａに示すように射影物
体２１〜２４に対応して合焦点信号O21〜O24が
得られる。O21，O22は周期Ｐのパターンを用い、
O23，O24は大周期P′のパターンを用いているた
め、O23，O24はO21，O22に比べ、裾が広がつた
パターンになつている。この合焦点信号からO22
−O21，O24−O23の信号を形成する差動合焦点回
路を具備した合焦点検出回路７１′を用いること
により第３図ｂに示す差動信号を得る。第３図ｃ
に示すそれぞれの差動信号の和信号（O22−O21）
＋（O24−O23）を用いることにより、合焦点状態
から離れた距離から制御がかかり、精度の高い測
定、または観察が可能となる。
このように、合焦点検出信号O22−O21，（O22
−O21）＋（O24−O23）は第３図ｂ，ｃに示すよう
に被測定物体が合焦点位置Z0からずれるに従つて
著しく変化する。
−O21）＋（O24−O23）は第３図ｂ，ｃに示すよう
に被測定物体が合焦点位置Z0からずれるに従つて
著しく変化する。
ところで、被測定物体表面を合焦点位置に来る
ように制御する方法として、被測定物体４を合焦
点微動機構により上下に微動させる他、対物レン
ズから成る射影撮像レンズ３５を合焦点微動機構
９３により上下に駆動する方法がある。またこの
レンズ３５の駆動距離をこのレンズに直結したそ
れ自体周知のリニアスケール１０１をリニアスケ
ールヘツド１０２で読み取り、リニアスケール回
路１０３で電気処理して変位検出出力１０４を得
ている。なお上記実施例においては、２種類の周
期パターンを用いたが、更に大きな第３の周期パ
ターンをもちいれば、更に広い範囲の粗調整（粗
合焦点制御）が可能となる。
ように制御する方法として、被測定物体４を合焦
点微動機構により上下に微動させる他、対物レン
ズから成る射影撮像レンズ３５を合焦点微動機構
９３により上下に駆動する方法がある。またこの
レンズ３５の駆動距離をこのレンズに直結したそ
れ自体周知のリニアスケール１０１をリニアスケ
ールヘツド１０２で読み取り、リニアスケール回
路１０３で電気処理して変位検出出力１０４を得
ている。なお上記実施例においては、２種類の周
期パターンを用いたが、更に大きな第３の周期パ
ターンをもちいれば、更に広い範囲の粗調整（粗
合焦点制御）が可能となる。
次に、合焦点検出回路７１′を第５図を用いて
説明する。撮像装置６として、例えばテレビカメ
ラを用い、第４図ａに示すようにテレビ画像上に
ｘ，ｙ座標を取ると、テレビカメラから得られる
映像信号は第４図ｂに示すように時間軸ｔに対し
て強度Ｉが変化する。時間軸ｔは又テレビ画面の
ｘ軸にも対応しており、図のy0の領域はｙ＝y0の
１ラスタの信号に対応している。隣接ラスタ間に
ある信号は不要であるので、信号処理には用いて
いない。映像信号Ｉは第５図の実施例に示すよう
に微分もしくは差分され、その値の絶対値の積分
もしくは和分、もしくは最大値がまず演算回路で
求められる。第５図ａはこの回路を示す。映像信
号Ｉは回路７２により微分され、更にその絶対値
が求められる。この出力は撮像画面の各絵素での
合焦点度Idを表わしている。これを回路７３によ
り所望の画像領域Ｓで積分することにより、その
領域内での合焦点信号O1，O21，O22，O23，O24
を得る。画像領域Ｓは１ラスタ又はその一部分で
ある。第５図ｂは合焦点検出回路の他の実施例を
示す図である。７２，７３は第５図ａに示すもの
と同一のものである。１ラスタ分の積分値をＡ／
Ｄ変換器７４でデイジタル情報に変換し、デイジ
タル加算器から成る二次元信号和回路７５によ
り、複数ラスタについての和を取り、二次元領域
内での合焦点信号O1，O21，O22，O23，O24を得
る。第５図ｃは映像信号から差分信号を求め、更
にその絶対値を回路７６で求め、その結果を回路
７７により和分演算している。この和分は１ラス
タあるいは複数のラスタについて行なわれる。こ
のようにして得られた合焦点信号O1，O21，O22，
O23，O24は、第５図ｄに示すメモリ回路７９１
と、比較回路７９に入力される。比較回路７９
は、時刻ｔの合焦点信号O1（ｔ）（O22−O21（ｔ），
（O22−O21）＋（O24−O23）（ｔ））が入力されると
同時にメモリ回路に保存されていたが時刻ｔ−
Δtでの合焦点信号O1（ｔ−Δt）が入力され、比較
（O1（ｔ）−O1（ｔ−Δt））が行なわれ、時刻ｔ−
Δtから時刻ｔの間に生じた合焦点信号の変化値
O2（ｔ）が出力される。この変化値O2（ｔ）は合
焦点用駆動回路８に入力され、この変化値に応じ
て被測定物体（試料）４を保持しているステージ
または射影撮像レンズ３５を上下させるモータを
有する合焦点微動機構９３を駆動させる信号を合
焦点駆動回路８で発生させ、被測定物体表面が合
焦点状態になるようにする。上述の合焦点フイー
ドバツクはΔtを周期として行なわれ、合焦点状
態になつたとき、ステージまたはレンズの上下運
動は停止する。このようにして試料の表面に高精
度に対物レンズを合焦点状態に位置付け、試料の
表面の状態を測定、または観察することができ
る。
説明する。撮像装置６として、例えばテレビカメ
ラを用い、第４図ａに示すようにテレビ画像上に
ｘ，ｙ座標を取ると、テレビカメラから得られる
映像信号は第４図ｂに示すように時間軸ｔに対し
て強度Ｉが変化する。時間軸ｔは又テレビ画面の
ｘ軸にも対応しており、図のy0の領域はｙ＝y0の
１ラスタの信号に対応している。隣接ラスタ間に
ある信号は不要であるので、信号処理には用いて
いない。映像信号Ｉは第５図の実施例に示すよう
に微分もしくは差分され、その値の絶対値の積分
もしくは和分、もしくは最大値がまず演算回路で
求められる。第５図ａはこの回路を示す。映像信
号Ｉは回路７２により微分され、更にその絶対値
が求められる。この出力は撮像画面の各絵素での
合焦点度Idを表わしている。これを回路７３によ
り所望の画像領域Ｓで積分することにより、その
領域内での合焦点信号O1，O21，O22，O23，O24
を得る。画像領域Ｓは１ラスタ又はその一部分で
ある。第５図ｂは合焦点検出回路の他の実施例を
示す図である。７２，７３は第５図ａに示すもの
と同一のものである。１ラスタ分の積分値をＡ／
Ｄ変換器７４でデイジタル情報に変換し、デイジ
タル加算器から成る二次元信号和回路７５によ
り、複数ラスタについての和を取り、二次元領域
内での合焦点信号O1，O21，O22，O23，O24を得
る。第５図ｃは映像信号から差分信号を求め、更
にその絶対値を回路７６で求め、その結果を回路
７７により和分演算している。この和分は１ラス
タあるいは複数のラスタについて行なわれる。こ
のようにして得られた合焦点信号O1，O21，O22，
O23，O24は、第５図ｄに示すメモリ回路７９１
と、比較回路７９に入力される。比較回路７９
は、時刻ｔの合焦点信号O1（ｔ）（O22−O21（ｔ），
（O22−O21）＋（O24−O23）（ｔ））が入力されると
同時にメモリ回路に保存されていたが時刻ｔ−
Δtでの合焦点信号O1（ｔ−Δt）が入力され、比較
（O1（ｔ）−O1（ｔ−Δt））が行なわれ、時刻ｔ−
Δtから時刻ｔの間に生じた合焦点信号の変化値
O2（ｔ）が出力される。この変化値O2（ｔ）は合
焦点用駆動回路８に入力され、この変化値に応じ
て被測定物体（試料）４を保持しているステージ
または射影撮像レンズ３５を上下させるモータを
有する合焦点微動機構９３を駆動させる信号を合
焦点駆動回路８で発生させ、被測定物体表面が合
焦点状態になるようにする。上述の合焦点フイー
ドバツクはΔtを周期として行なわれ、合焦点状
態になつたとき、ステージまたはレンズの上下運
動は停止する。このようにして試料の表面に高精
度に対物レンズを合焦点状態に位置付け、試料の
表面の状態を測定、または観察することができ
る。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、微細な凹
凸のある試料に対して非接触で正確に合焦点状態
にすることができ、試料の表面状態を正確に測定
したり、観察することができる効果を奏する。
凸のある試料に対して非接触で正確に合焦点状態
にすることができ、試料の表面状態を正確に測定
したり、観察することができる効果を奏する。
第１図は本発明の自動合焦点制御装置の一実施
例を示した図、第２図は射影物体を示した図、第
３図は第１図に示す装置から得られる合焦点検出
信号を示す図、第４図は撮像装置で撮像するテレ
ビ画面と撮像装置から得られる映像信号を示す
図、第５図は第１図に示す合焦点検出回路を示す
構成図である。 １……光源、４……被測定物体（試料）、６…
…撮像装置、８……合焦点制御回路、２１，２
２，２３，２４……射影物体、３５……射影撮像
レンズ（対物レンズ）、７１′……合焦点検出回
路、９３……合焦点微動機構。
例を示した図、第２図は射影物体を示した図、第
３図は第１図に示す装置から得られる合焦点検出
信号を示す図、第４図は撮像装置で撮像するテレ
ビ画面と撮像装置から得られる映像信号を示す
図、第５図は第１図に示す合焦点検出回路を示す
構成図である。 １……光源、４……被測定物体（試料）、６…
…撮像装置、８……合焦点制御回路、２１，２
２，２３，２４……射影物体、３５……射影撮像
レンズ（対物レンズ）、７１′……合焦点検出回
路、９３……合焦点微動機構。
Claims (1)
- １ 透過もしくは反射性の微細な周期性パターン
を有し、光軸付近の異なる面上で、光軸方向に変
位させて少なくとも２個以上配置した射影物体
と、該射影物体を照明する光源と、該光源により
照明された上記射影物体の各々の周期性パターン
の像を試料表面に投影し、且つ試料表面上に投影
された周期性パターンの各々の像を結像せしめる
光学系と、該光学系によつて結像された周期性パ
ターンの各々の像を撮像する撮像装置と、上記光
学系もしくは試料のいずれか１つを光軸方向に微
動させる合焦点用微動機構と、上記撮像装置から
各周期性パターンに対応して得られる各映像信号
に基いて各周期性パターンの周波数成分からなる
信号を検出する合焦点検出回路と、該合焦点検出
回路で得られる各信号が等しくなるように上記合
焦点用微動機構を作動させて試料表面を合焦点状
態にする制御手段を備えたことを特徴とする自動
合焦点制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25162786A JPS62115114A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 自動合焦点制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25162786A JPS62115114A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 自動合焦点制御装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP396179A Division JPS5596406A (en) | 1979-01-19 | 1979-01-19 | Device for determining roughness of surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115114A JPS62115114A (ja) | 1987-05-26 |
| JPH0131124B2 true JPH0131124B2 (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=17225635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25162786A Granted JPS62115114A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 自動合焦点制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62115114A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4773077B2 (ja) * | 2004-11-15 | 2011-09-14 | 株式会社ブイ・テクノロジー | オートフォーカス装置及びオートフォーカス方法 |
| JP4875354B2 (ja) * | 2005-11-28 | 2012-02-15 | 株式会社ブイ・テクノロジー | オートフォーカス装置及びオートフォーカス方法 |
-
1986
- 1986-10-24 JP JP25162786A patent/JPS62115114A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62115114A (ja) | 1987-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4645347A (en) | Three dimensional imaging device | |
| US5193120A (en) | Machine vision three dimensional profiling system | |
| US5559603A (en) | three-dimensional image measuring device | |
| US5018854A (en) | Three dimensional imaging device | |
| JPS6219685B2 (ja) | ||
| EP0531543A1 (en) | Apparatus for sensing automatic focusing | |
| US4686359A (en) | Picture scanning and recording using a photoelectric focusing system | |
| US4743768A (en) | Method and apparatus for measuring non-linearity of a pattern edge | |
| US5812248A (en) | Process and device for generating graphical real-time directional information for detected object traces | |
| JPH0131124B2 (ja) | ||
| JPH0260377A (ja) | 産業又は軍事用ビデオカメラの自動焦点調節 | |
| JPS60117102A (ja) | 溶接線倣い検出装置 | |
| JPH08327324A (ja) | 位置合せ装置 | |
| JPH0787378A (ja) | 合焦検出装置 | |
| US4048492A (en) | Method and apparatus for automatic focusing an optical system with a scanning grating | |
| JPS63254588A (ja) | 刻印文字読取装置 | |
| JPH05296739A (ja) | 輪郭形状測定装置 | |
| JPH09250912A (ja) | パターン測定装置 | |
| US4601581A (en) | Method and apparatus of determining the true edge length of a body | |
| JP3287263B2 (ja) | 高さ計測装置 | |
| JP2591804B2 (ja) | 距離測定方法及びその装置 | |
| JPS63243711A (ja) | 表面性状測定装置 | |
| JP3209886B2 (ja) | 計測装置 | |
| JPH07294225A (ja) | パターン検出装置 | |
| JPH10281732A (ja) | 寸法測定装置 |