JPH08211281A - 自動焦点検出方法 - Google Patents

自動焦点検出方法

Info

Publication number
JPH08211281A
JPH08211281A JP7017013A JP1701395A JPH08211281A JP H08211281 A JPH08211281 A JP H08211281A JP 7017013 A JP7017013 A JP 7017013A JP 1701395 A JP1701395 A JP 1701395A JP H08211281 A JPH08211281 A JP H08211281A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
focus
subject
image
subject image
microscope
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.)
Granted
Application number
JP7017013A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3357210B2 (ja
Inventor
Michio Kukihara
美智男 久木原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Denshi KK
Original Assignee
Hitachi Denshi KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Denshi KK filed Critical Hitachi Denshi KK
Priority to JP01701395A priority Critical patent/JP3357210B2/ja
Priority to TW085101151A priority patent/TW320809B/zh
Priority to US08/595,306 priority patent/US5675141A/en
Priority to KR1019960002516A priority patent/KR100198876B1/ko
Publication of JPH08211281A publication Critical patent/JPH08211281A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3357210B2 publication Critical patent/JP3357210B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/24Base structure
    • G02B21/241Devices for focusing
    • G02B21/244Devices for focusing using image analysis techniques

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 顕微鏡とこれにより形成され被写体の光像を
撮像するエリアセンサとを組み合わせ、寸法測定等の画
像処理を行う装置において、段差があり、複雑なパタ−
ンで構成される被写体像でも、常に、処理対象となる被
写体像に対して高精度の焦点を検出することができる自
動焦点検出方法を提供する。 【構成】 顕微鏡3に組み合わされたリアセンサ4が撮
像した被写体像の内、対象となる被写体像と同焦点位置
の焦点検出用被写体像を画像処理装置5により自動認識
し、その位置内の情報を映像切換回路6で抽出し、さら
に、微分成分抽出方式により検出した焦点情報からCP
U11は、焦点移動用機構部13を駆動し、焦点位置を
上下サ−チ移動させ、サ−チ範囲内で対象被写体像に対
して高精度の合焦点位置を検出するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡と顕微鏡による
拡大被写体像を撮像するテレビカメラ等エリアセンサと
を組み合わせた寸法測定等の画像処理を行う装置におい
て、エリアセンサが撮像した被写体像の輝度レベル差す
なわち微分成分を検出し、自動焦点を行う自動焦点検出
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えばTFT(Thin Film Transistor)
液晶パネルの製造工程において、各画素ごとに形成され
る薄膜トランジスタのパターンの線幅等の寸法が高精度
で測定され、管理されることは製品の歩留まり、性能の
向上を図る上で極めて重要である。そのため、上記のよ
うに顕微鏡とテレビカメラ等を組み合わせて画像処理に
より測定を行う場合、測定対象部分の正確な焦点位置検
出が不可欠となる。
【0003】従来の焦点検出技術の1つとしては、顕微
鏡の光軸上に投入されたレ−ザ−光または被写体像の反
射光を合焦点位置前後に実装されたラインセンサやエリ
アセンサ等の受光素子で受光し、前ピンと後ピン位置の
受光範囲や受光光強度により合焦点検出を行う一般的に
ボケ方式と称する自動焦点検出装置がある。
【0004】さらに、顕微鏡に組み合わされたラインセ
ンサやエリアセンサ等の受光素子で得られる被写体像の
輝度レベル差または微分成分レベルを検出し、輝度レベ
ル差が最も急俊となる位置又は微分成分レベルが最大と
なる位置を合焦点位置として検出する微分成分抽出方式
の自動焦点検出装置がある。
【0005】図2により、微分成分抽出方式の原理を説
明する。図2(1)のように白地に黒地の被写体が撮像
されている場合の映像信号波形を図2(2)に、以下、
微分波形を図2(3)、絶対値処理波形を図2(4)、
積分波形を図2(5)に示す。この積分波形は焦点検出
動作中の被写体と顕微鏡対物レンズの位置関係(間隔)
の一時点における積分レベルを示すものである。図2
(6)は被写体の対物レンズに対する位置を変化させた
場合の上記積分レベルの変化を連続的に示すものであ
り、積分レベルが最大となる位置を合焦点位置としてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術である
ボケ方式では、レ−ザ−光を使用した場合、レ−ザ−光
が照射する被写体部のスポット範囲の位置に対して、ま
た、被写体像の反射光強度を受光する受光素子の範囲に
対して、焦点を合わせてしまう。また、被写体像の微分
成分抽出方式でも、同様に被写体像の反射光をを受光す
る受光素子の範囲全ての微分成分の積分された位置に焦
点を合わせてしまう。従って、これらの方式では被写体
が平面の場合には問題ないが、凹凸があり複雑な被写体
像において、寸法測定等の画像処理を行う場合に、処理
を行う対象の被写体部だけに焦点を合わせることが困難
である。本発明は、これらの欠点を除去し、凹凸があ
り、複雑な被写体像においても処理を行う対象の被写体
部に、常に、焦点を合わせ、自動寸法測定等における測
定精度を向上させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、被写体を撮像するエリアセンサを使用
し、光電変換された被写体像すなわち映像信号から寸法
測定等画像処理を行う対象被写体部と、同焦点位置にあ
る他の被写体像を焦点検出エリアとして検出し、そのエ
リア内の映像信号だけを抽出し、その範囲内の微分成分
により合焦点位置を検出するようにしたものである。
【0008】
【作用】その結果、対象被写体部の範囲内又は周辺に凹
凸があり複雑であっても対象被写体像と同焦点位置にあ
る他の被写体像を画像処理により位置を自動認識し、そ
の位置に対応した映像信号だけを抽出し、その範囲内の
微分成分を検出することにより寸法測定等の画像処理を
行う被写体部に対して、常に焦点を合わせることがで
き、自動寸法測定等における焦点検出誤差が低減でき、
測定精度が向上できる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図1により説明
する。被写体1の像は顕微鏡3の対物レンズ2で拡大さ
れ、テレビカメラ4にて被写体像を映像信号としてとら
えられる。通常、寸法測定等を行う画像処理システムに
おいては、顕微鏡3に被写体1を搭載した状態では焦点
が合ってなく、対象となる被写体像の位置を検出するこ
とができないため、前記従来の技術方式であるテレビカ
メラでとらえた全エリア内の被写体像すなわち映像信号
から微分成分を検出して粗焦点位置合わせを行う。ここ
で、被写体1は、例えばTFT液晶パネルにおける薄膜
トランジスタを構成するパターンとパターンの間隙の部
分であるものとする。なお、上記パネルにおける寸法測
定等のパターン幅又は間隙は数μm〜数十μm、層構成
による段差は2〜6μm/層で例えば6層から構成され
ている。
【0010】次に、画像処理装置5において、被写体部
の対象被写体像と同焦点位置の被写体像を焦点被写体像
として画像処理により位置を自動認識し、その位置情報
から映像切換回路6により焦点被写体像の映像信号だけ
を抽出し、次段の微分回路7により濃淡エッジ部の微分
成分を検出し、絶対値回路8にて負の微分成分の絶対値
信号を得て、積分回路9にて微分信号の積分を行い、C
PU11にて合焦点制御を行うためA/D変換回路10
にて積分信号レベルをデジタル変換する。
【0011】CPU11では顕微鏡3の焦点移動機構部
13をモ−タ駆動回路12を介して駆動し、焦点位置を
対物レンズ2の倍率に対応した範囲で上下方向に移動さ
せながら移動範囲内で焦点制御信号である積分信号が最
大になる位置を合焦点位置として検出することにより、
寸法測定等画像処理を行う被写体像の焦点位置に対して
焦点を合わせることができる。
【0012】図3により、実際に3層からなる段差のあ
るパタ−ンの被写体に対して説明する。図3(1)に示
す被写体画像において、測定する対象被写体像14が、
各パタ−ン上の最上部に成形されているものとすると、
対象被写体像の段面ライン15上の段面は図3(2)
に、また、映像信号は図3(4)に示すようになる。実
際に寸法測定等画像処理する範囲、対象被写体像の段面
19間の寸法Xを測定する場合、従来技術の方式では、
図3(2)において被写体の段面部Ha、Hb、Hcに
おける段差の部分の映像信号は図3(4)のようにな
り、この範囲にて微分成分を抽出し積分した場合、積分
信号レベルと焦点位置の関係は、例えば図3(6)の実
線波形20のようになる。これは、段面Ha、Hb、H
cの段差が対物レンズ2の焦点深度よりも十分に大きい
場合である。HaとHbの段差が焦点深度以内の場合、
積分信号レベルと焦点位置の関係は図3(6)の破線波
形21のようになる。従って、各段面Ha、Hb、Hc
における微分成分レベルの強弱によって検出する焦点位
置が異なってしまい、対象被写体像14に対して焦点検
出も一定しなくなる。
【0013】これを解決するために、本発明では図3
(1)のように、対象被写体像の段面19(図3
(2))と同一高さ位置すなわち同焦点位置で形成され
た別の位置の比較的単純な焦点検出用被写体像16を焦
点検出用に利用する。焦点検出用被写体像16は、寸法
測定等画像処理を行う対象被写体像14と同一段面にあ
り、焦点検出用段面ライン18上の段面は図3(3)の
ようになっている。寸法測定等の画像処理を行う画像処
理装置にて焦点検出用被写体像16の位置を自動認識す
る。自動認識した位置から映像信号内の焦点検出用映像
エリア17を設定する。この時のエリア内の映像信号
は、図3(5)になり、この焦点検出用映像エリア17
内の映像信号を上記の処理により焦点を検出するための
微分成分さらに積分信号を抽出し、焦点位置を対物レン
ズ2の倍率に対応した範囲で上下方向にサ−チ移動させ
ながらサ−チ範囲内で積分信号レベルが最大になる位置
を合焦点位置として検出する。この時の積分信号レベル
と焦点位置の関係は、映像エリア内に1段差しかないた
め、図3(6)の点線波形22の特性になる。
【0014】なお、上記寸法測定等のための焦点検出
は、工程単位に行われるため、測定対象被写体部と同一
高さ位置の焦点検出用被写体部は必ず存在する。
【0015】また、焦点検出用被写体像16の位置は測
定等の種類に応じて、基準パターン画像、合焦点エリ
ア、測定エリアについてデータを登録しておくことによ
り自動認識することが出来る。
【0016】本発明をTFT液晶パネルのパターン寸法
測定に適用することにより測定精度を従来の0.1μm
から0.02μmへ向上させることが出来た。
【0017】
【発明の効果】顕微鏡と被写体を撮像するテレビカメラ
等のエリアセンサとを組み合わせ、エリアセンサから得
られる被写体像すなわち映像信号から寸法測定等を行う
画像処理装置において、凹凸があり、複雑な被写体部の
対象被写体像に対して合焦点位置を検出する場合、対象
被写体像と同焦点位置にある他の焦点検出用被写体像を
焦点検出エリアとし、焦点検出用被写体像の位置を画像
処理により自動認識し、その位置に対応した映像信号だ
けを抽出し、その範囲内の微分成分を検出し、合焦点位
置を検出するようにしたので、寸法測定等画像処理を行
う時、段差のある複雑な被写体像に対しても、常に最良
の焦点位置に合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体構成を示すブロック図である。
【図2】従来技術である微分方式の原理図である。
【図3】本発明の実施例の段差のある被写体に対する説
明図である。
【符号の説明】
1 被写体 2 対物レンズ 3 顕微鏡 4 テレビカメラ 5 画像処理装置 6 映像切換回路 7 微分回路 8 絶対値回路 9 積分回路 10 A/D変換回路 11 CPU 12 モ−タ駆動回路 13 焦点移動用機構部 14 対象被写体像 15 対象被写体像の段面ライン 16 焦点検出用被写体像 17 焦点検出用映像エリア 18 焦点検出用段面ライン 19 対象被写体像の段面 20 実線波形 21 破線波形 22 点線波形

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 顕微鏡とこの顕微鏡により形成された被
    写体像を撮像するエリアセンサとを組み合わせて寸法測
    定等の画像処理を行う装置において、寸法測定等の画像
    処理を行う被写体の撮像されたエリア内にて対象被写体
    とは異なる位置の同焦点位置の被写体部分に対して焦点
    検出エリアを設定し、この焦点検出エリアにて焦点位置
    を検出し、これを対象被写体の焦点位置とすることを特
    徴とする自動焦点検出方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、焦点情報の検出手段
    として、寸法測定等画像処理を行う被写体を撮像する媒
    体にエリアセンサであるテレビカメラを使用し、被写体
    像すなわち映像信号から被写体部における濃淡エッジが
    最も急俊となる位置を焦点位置とする微分成分抽出方式
    を採用したことを特徴とする自動焦点検出方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、焦点位置の検出手段
    として、ある任意の範囲で焦点位置を上下サ−チし、そ
    の範囲内で被写体像すなわち映像信号から被写体部にお
    ける濃淡エッジが最も急俊となる位置を焦点位置とする
    ようにしたことを特徴とする自動焦点検出方法。
JP01701395A 1995-02-03 1995-02-03 自動焦点検出方法 Expired - Fee Related JP3357210B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01701395A JP3357210B2 (ja) 1995-02-03 1995-02-03 自動焦点検出方法
TW085101151A TW320809B (ja) 1995-02-03 1996-01-30
US08/595,306 US5675141A (en) 1995-02-03 1996-02-01 Method and apparatus for automatically detecting focusing point and image processing method and apparatus using the same
KR1019960002516A KR100198876B1 (ko) 1995-02-03 1996-02-02 자동초점위치 검출방법 및 장치, 그것을 사용한 화상처리방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01701395A JP3357210B2 (ja) 1995-02-03 1995-02-03 自動焦点検出方法

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002198091A Division JP3775787B2 (ja) 2002-07-08 2002-07-08 自動焦点検出方法及び装置
JP2002230087A Division JP3775790B2 (ja) 2002-08-07 2002-08-07 画像処理システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08211281A true JPH08211281A (ja) 1996-08-20
JP3357210B2 JP3357210B2 (ja) 2002-12-16

Family

ID=11932123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01701395A Expired - Fee Related JP3357210B2 (ja) 1995-02-03 1995-02-03 自動焦点検出方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5675141A (ja)
JP (1) JP3357210B2 (ja)
KR (1) KR100198876B1 (ja)
TW (1) TW320809B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007171710A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 合焦点装置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1096848A (ja) * 1996-09-20 1998-04-14 Olympus Optical Co Ltd 自動焦点検出装置
US7133078B2 (en) * 1997-05-21 2006-11-07 Olympus Optical Co., Ltd. Automatic focal point sensing device
JP3447928B2 (ja) * 1997-09-22 2003-09-16 富士通株式会社 バーコード読み取り装置
US6693672B1 (en) * 1999-05-20 2004-02-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for detecting set of images and selecting most focused image
US7034883B1 (en) * 1999-08-10 2006-04-25 Cellavision Ab Automatic focusing
JP2006251571A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Fuji Photo Film Co Ltd アライメント用光源ユニット、アライメント装置、露光装置、デジタル露光装置、アライメント方法、露光方法及び照明装置の条件を設定する方法
JP4758331B2 (ja) * 2006-12-08 2011-08-24 オリンパス株式会社 顕微鏡用撮像装置および顕微鏡用撮像プログラム
WO2010103389A1 (de) 2009-03-11 2010-09-16 Sensovation Ag Autofokusverfahren und autofokuseinrichtung
US10139613B2 (en) 2010-08-20 2018-11-27 Sakura Finetek U.S.A., Inc. Digital microscope and method of sensing an image of a tissue sample
CN102859320A (zh) * 2011-04-28 2013-01-02 三洋电机株式会社 信息取得装置以及物体检测装置
DE102013103971A1 (de) 2013-04-19 2014-11-06 Sensovation Ag Verfahren zum Erzeugen eines aus mehreren Teilbildern zusammengesetzten Gesamtbilds eines Objekts
US10007102B2 (en) 2013-12-23 2018-06-26 Sakura Finetek U.S.A., Inc. Microscope with slide clamping assembly
US10025084B2 (en) * 2014-10-08 2018-07-17 Biotek Instruments, Inc. Autofocus algorithm for microscopy system based on cross-correlation
KR101981438B1 (ko) * 2015-11-12 2019-05-22 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 촬상 장치
GB2547222A (en) 2016-02-10 2017-08-16 Testplant Europe Ltd Method of, and apparatus for, testing computer hardware and software
GB2547220A (en) 2016-02-10 2017-08-16 Testplant Europe Ltd Method of, and apparatus for, testing computer hardware and software
US11280803B2 (en) 2016-11-22 2022-03-22 Sakura Finetek U.S.A., Inc. Slide management system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH518562A (de) * 1970-02-24 1972-01-31 Zeiss Carl Fa Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Fokussierung von Mikroskopen
JPS5674208A (en) * 1979-11-21 1981-06-19 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Automatic focus adjusting device
US5243375A (en) * 1987-05-21 1993-09-07 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Automatic focus adjusting device for adjusting the focus of the main object to be photographed
JPH0834551B2 (ja) * 1988-07-19 1996-03-29 松下電器産業株式会社 自動焦点調整装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007171710A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 合焦点装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5675141A (en) 1997-10-07
KR100198876B1 (ko) 1999-06-15
JP3357210B2 (ja) 2002-12-16
KR960033050A (ko) 1996-09-17
TW320809B (ja) 1997-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3357210B2 (ja) 自動焦点検出方法
US7301133B2 (en) Tracking auto focus system
US7473877B2 (en) System and method for utilizing an autofocus feature in an automated microscope
JPH05137047A (ja) 焦点検出方法及び焦点検出装置
JP3306858B2 (ja) 立体形状計測装置
JP2000266995A (ja) 顕微鏡合焦点検出方法
JP3290606B2 (ja) 顕微鏡用オートフォーカス装置
TW201520669A (zh) 斜軸式顯微自動對焦系統及方法
JP3775790B2 (ja) 画像処理システム
JP2013088570A (ja) 顕微鏡装置
JP3775787B2 (ja) 自動焦点検出方法及び装置
JPH06308040A (ja) 異物検査装置
JPH07280537A (ja) 撮像式検査方法および装置
JP2003057553A (ja) 共焦点走査型顕微鏡
JPH05236315A (ja) コントラスト検出による自動焦点合せ方法
JP2003295066A (ja) 顕微鏡装置
JPH08226805A (ja) 撮像装置の合焦方式及びこれを用いた非接触測定装置
JP2006030304A (ja) 顕微鏡の焦点検出装置
JP2003148925A (ja) 深さ測定装置及び膜厚測定装置
JPH09127403A (ja) 自動焦点検出装置
JPS6310117A (ja) 自動焦点合わせ方法
JPH07128243A (ja) 検査方法及び検査装置
CN116793252A (zh) 一种基于双通道差动的高灵敏度三维形貌恢复方法
JPH07294225A (ja) パターン検出装置
JPH10294267A (ja) アライメントマーク検出装置とアライメントマーク検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081004

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091004

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091004

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101004

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111004

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees