JPH0229172A - 自動焦点調整装置 - Google Patents

自動焦点調整装置

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JPH0229172A
JPH0229172A JP63179551A JP17955188A JPH0229172A JP H0229172 A JPH0229172 A JP H0229172A JP 63179551 A JP63179551 A JP 63179551A JP 17955188 A JP17955188 A JP 17955188A JP H0229172 A JPH0229172 A JP H0229172A
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    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器の製造工程などにおける組立検査作業
で使用される光学装置の自動焦点調整装置に関するもの
である。
従来の技術 従来、組立検査作業では第4図に示すような光学検査装
置が使用されている。検査対象物1はテーブル2の上に
載置されておシ、テーブル2にはスライドテーブル3を
介して顕微鏡4が上下動できるように取り付けられてい
る。顕微鏡4の接眼部には工業用カメラ6が取り付けら
れており、工業用カメラ5は顕微鏡4と一体に上下動す
る。スライドテーブル3はモータ6によって顕微鏡4を
昇降駆動するよう構成されている。モータ6は工業用カ
メラ5の出力信号に基づいて後述のように駆動されて自
動焦点調整が実施されており、合焦点の画像はA/D変
換器7の出力から取り出されて図外の検査装置に入力さ
れ、検査対象物1の形状検査やテーブル2上での検査対
象物1の位置制御などに使用されている。
工業用カメラ6の映像信号はへ/D変換器7でデジタル
変換されたのち、制御部8を介して第1゜第2のフレー
ムメモリ9.10に交互に一時的に記憶される。次に制
御部8では第1.第2のフレームメモ!J9,10の画
像を交互に読み出してこの画像を画像処理して焦点合致
評価量を算出し、制御部8は次に焦点合致評価量が最大
に近づく方向に駆動回路11を介してモータ6を1ステ
ツプ駆動する。12は制御部8の動作基準となるクロッ
ク信号を発生するクロック発生回路である。
制御部8の基本的な動作を第4図〜第6図に示す。基本
的な動作は第4図に示すように顕微鏡4を微小量ずつ送
り、そのときの画像データからエッヂ部分の濃淡レベル
の微分係数または積分値を求めるなどの手法により焦点
合致評価量H1を計算し、このHiが最大値Hmaxを
とったとき顕微鏡4の位置が最もピントが合ったとして
、その位置GZ1 ヘスライドテーブル3を位置決めす
る。
このとき顕微鏡4を1ステツプ送るたびに画像・電気変
換、フレームメモリへのビデオ転送、焦点合致評価量H
iの計算(画像処理)、モータ動作の各処理を行なう必
要がある。
従来の自動焦点調整装置では焦点合わせ時間を短縮する
ために第5図に示すようにこの一連の処理を並列に、か
つカメラクロックに同期させて行なっている。
すなわち、クロック発生回路12により発生させるパル
ス間隔Tを工業用カメラ6のカメラクロックと同一とな
るように設定し、このクロックに同期して画像・電気変
換、フレームメモリへのビデオ転送、画像処理、モータ
動作の各処理を行ない、かつ、ビデオ転送を行なってい
る間に次のモータ動作を行ない、画像処理を行なってい
る間に次の画像・電気変換を行なうというように2Tの
繰り返し周期で各処理を並列的に行なっている。またそ
のため第1.第2のフレームメモ!J11,12は交互
に使用されている。さらに合焦点後の計測精度を確保し
つつ焦点合わせ時間を短縮するため焦点合わせ時はカメ
ラをノンインターレースモードで使用し11重合点後は
2:1インターレースモードに切換えて計測している。
第6図は上記動作を70−チャートに示したものである
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、ノンインターレ
ースモードから2:1インターレースモードへの切換え
時に、画像が安定するまで約0.2秒程度の時間が必要
でその分ロスタイムとなっていること、ノンインターレ
ースと2:1インターレースでは電荷の蓄積時間が倍違
うため、焦点合わせ時の画像の明るさと、合焦点後の計
測時の画像の明るさが大きく異なシ、画像処理上不都合
を生じていることの2つの問題点がある。
本発明は以上の問題点に鑑み、焦点合わせ時間を短縮し
、焦点合わせ時と合焦点後の計測時の画像の明るさの違
いのない自動焦点調査装置を提供することを目的とする
課題を解決するための手段 本発明の自動焦点調整装置は、先光系を介して検査対象
物を撮像し、カメラで光電変換した映像信号をデジタル
変換してフレームメモリに転送し、フレームメモリから
読み出した信号を画像処理して焦点合致評価量を求め、
この焦点合致評価量が最大に近づく方向に前記光学系を
位置制御するよう構成するとともに、前記光学系の位置
制御動作をカメラの2つの連続した画像の電荷蓄積時間
の間のブランキング時間内又は焦点合致評価量計算精度
に影響を与えない範囲内のブランキング時間の前後の電
荷蓄積時間の1部分の時間内で行なうように構成したこ
とを特徴とする。
作  用 この構成によると、光学系の移動を2つの連続した画像
の電荷蓄積時間の間のブランキング時間内又はその前後
の極めて短い時間内に行なうため、一つの画像の電荷蓄
積時間をTとすると、従来の方法では2Tの周期で、静
止・移動を繰り返していたものが、ノンインターレース
モードではTの周期、すなわち従来の2倍の速さで静止
・移動を繰シ返すことになる。又、2:1インターレー
スモードでもモード変換する必要がないので、ロスタイ
ムがなくなシ、かつ焦点合わせ時と合焦点後の計測時に
おいて画像の明るさが変化しない。
実施例 以下、本発明の一実施例を第1図〜第3図に基づいて説
明する。
本発明の自動焦点調整装置を有する光学検査装置は、第
3図に示した従来例と基本的に同一であシ、制御部8の
内部構成が異なるだけである。ただし2:1インターV
スモードで使用するときは第2のフレームメモリ10は
なくても良い。
1συ御部8の基本的な動作を2:1インタ一レースモ
ード時とノンインターレースモード時に分けて説明する
第1図は2:1インタ一レースモード時の動作を示した
もので、画像処理には奇数フィールドのデータのみを使
用し、偶数フィールドのデータは使用していない。
第1の画像Bのフレームメモリへのビデオ転送り1とそ
れに基づく焦点合致評価量計算(画像処理)B2を第2
の画像Cの電荷蓄積時間内に完了し、第1の画像Bに基
づく光学系の位置制御B3を第2の画像Cと第3の画像
りの電荷蓄積時間の間のブランキング時間内に行なう。
以下同様に1フイールドの転送時間をTとすると、2T
の周期で上記処理を繰り返す。
なお、第1の画像Bに基づく光学系の位置制御B3がブ
ランキング時間内に完了せず第3の画像りの電荷蓄積時
間にズレ込んでも、その量がわずかで焦点合致評価量計
算精度に影響を与えない、すなわち第4図におけるHユ
ニの位置Gz1が変化しない範囲であればかまわない。
同様に影響を与えない範囲内で第2の画像Cの電荷蓄積
時間の終了直前から光学系の位置制御B3を始めてもか
まわない。
以上のように本実施例によれば、光学系の位置制御をカ
メラの蓄積ブランク時間内に行なうことによ、!l)、
2:1インターレースモードのままで従来のノンインタ
ーレス時の処理と同じ周期(2T)で焦点合わせができ
、かつノンインターレスカラ2=1インターレースへの
切換えが不要なため約0.2秒程度の時間短縮ができ、
画像の明るさも一定である。
次にノンインターレース時の制御部8の基本的な動作を
第2図に示す。第1の画像Aのフレームメモリへのビデ
オ転送A1は第2の画像Bの電荷蓄積時間内に行なわれ
、第1の画像AK基づく画像処理A2は第3の画像Cの
電荷蓄積時間内、第2の画像Bのビデオ転送り1時間内
に行ない、その結果に基づく光学系の位置制御A3は第
3の画像Cと第4の画像りの電荷蓄積時間の間のブラン
キング時間内に行なう。以下同様に、1フイールドの転
送時間をTとすると、Tの周期で上記処理を並列的に繰
シ返す。
以上のように本実施例によれば、光学系の位置制御をカ
メラの蓄積ブランク時間内に行なうことニヨリ、ノンイ
ンターレースモードでは従来の2倍の速さで焦点合わせ
ができる。検査対象物の特性によジノンインターレース
のままで2:1インターレースと同等の計測精度が得ら
れる場合や、ノンインターレースのままでも充分な精度
が得られた場合は焦点合わせ時も合焦点後の計測もノン
インターレースモードで行なえば最も速い焦点合わせが
できる。
発明の効果 以上のように本発明によると、光学系の移動を連続した
2つの画像の電荷蓄積時間の間のブランキング時間内又
はその前後の極めて短い時間内に行なうため、従来のよ
うに次の画像の蓄積時間内に移動しているものに比べて
2倍の周期で焦点合わせの処理ができ、2:1インター
レースでは従来のノンインターレースよシ若干速度が上
が夛なおかつ焦点合わせ時と合焦後の計測時において画
像の明るさが変化しないという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の自動焦点調整装置の一実施例の2:1
インタ一レースモード時の処理のタイミングチャート、
第2図は同装置のノンインターレースモード時の処理の
タイミングチャート、第3図は自動焦点調整装置を有す
る光学検査装置の構成図、第4図は同装置における顕微
鏡の送シ量に対する焦点合致評価量の曲線図、第5図は
従来の自動焦点調整装置の処理のタイミングチャート、
第6図は同処理のフロー図である。 1・・・・・・検査対象物、3・・・・・・スライドテ
ーブル、4・・・・・・顕微鏡(光学系)、5・・・・
・・工業用カメラ、6・・・・・・モータ、7・・・・
・・A/D変換器、8・・・・・・制御部、9,1o・
・・・・・第1.第2のフレームメモリ、11・・・・
・・駆動回路、12・・・・・・クロック発生回路。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名第1
図 1・−襖査#象物 5−・L棗)¥1ηメラ C−・モータ 図 第 図 第 図 H4 顕恢♂債jA送り彌ヒ 第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光学系を介して検査対象物を撮像し、カメラで光
    電変換した映像信号をデジタル変換してフレームメモリ
    に転送し、フレームメモリから読み出した信号を画像処
    理して焦点合致評価量を求め、この焦点合致評価量が最
    大に近づく方向に前記光学系を位置制御するよう構成す
    るとともに、前記光学系の位置制御動作をカメラの2つ
    の連続した画像の電荷蓄積時間の間のブランキング時間
    内又は焦点合致評価量計算精度に影響を与えない範囲内
    のブランキング時間の前後の電荷蓄積時間の1部分の時
    間内で行なうように構成した自動焦点調整装置。
  2. (2)2:1インターレースモードにおいて奇数フィー
    ルド又は偶数フィールドのみを使用し、第1の画像のフ
    レームメモリへの転送と画像に基づく焦点合致評価量の
    算出処理を第2の画像の電荷蓄積時間内に完了し、第1
    の画像に基づく前記光学系の位置制御を第2の画像と第
    3の画像の電荷蓄積時間の間のブランキング時間内又は
    焦点合致評価量計算精度に影響を与えない範囲内で第3
    の画像の電荷蓄積時間の始めの1部分もしくは第2の画
    像の電荷蓄積時間の終わりの1部分の時間内で行なうよ
    うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の自動焦点調整装置。
  3. (3)ノンインターレースモードにおいて、第1の画像
    のフレームメモリへの転送を第2の画像の電荷蓄積時間
    内に行ない、フレームメモリから読み出した第1の画像
    に基づく焦点合致評価量の算出処理を第3の画像の電荷
    蓄積時間内に行ない、その結果に基づく光学系の位置制
    御を第3の画像と第4の画像の電荷蓄積時間の間のブラ
    ンキング時間内又は焦点合致評価量計算精度に影響を与
    えない範囲内で第4の画像の電荷蓄積時間の始めの1部
    分もしくは第3の画像の電荷蓄積時間の終わりの1部分
    の時間内で行なうように構成したことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の自動焦点調整装置。
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