JPS6068308A - 自動焦点検出装置 - Google Patents

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、磁気ヘッドのトラック幅やギヤ、ツブ幅、ま
たＩＣパターンのパターン幅等の自動測定における際の
自動焦点検出に関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般に、磁気ヘッドのトラック幅等の微細な線幅測定で
は顕微鏡のような光学系が用いられ、数２ページ 百倍の高倍率測定が行なわれている。

このような高倍率時には、光学系の焦点深度が極めて浅
くなり、測定の都度、焦点をあわせ直す作業が必要であ
るため、生産ラインのよう々大量の対象を扱う際のネッ
クとなっていた。また、焦点状態の合わせ方も、人間の
感覚に依存するためその後の測定値にばらつきが出るな
どの問題があった。

また、自動焦点装置として、対象物のコントラストを最
大になるよう制御するタイプのものも従来よりあるが、
処理が微分型であるために、ごみや傷などのノイズに弱
いという欠点を有していた。

発明の目的 本発明は、上記従来の問題点を解消するものでトラック
幅のような、対象物を撮像した映像信号を積分型でデー
タ処理することにより、安定に自動的にその焦点位置を
検出できる装置を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、顕微鏡のような光学装置と、イメージセンサ
、ＴＶ右カメラの撮像装置と、これらから得られる映像
信号の処理装置とを備えた自動焦点検出装置であり、映
像信号中の明るさ頻度分布をめ、分布の最大値が、最大
となる位置を探索することにより安定に自動的に焦点位
置を検出することのできるものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例として、磁気ヘッドのトラック
幅自動測定における自動焦点検出装置について説明する
。第３図は、被測定対象である磁気ヘッドのトラック部
１と、撮像素子であるイメージセンサ３との配置関係を
示している。第１図は、その模式図及びその信号処理部
からなる構成を示す説明図である。第１図において２は
、１の対象物と３のイメージセンサの間に置かれて、適
当な倍率で像を結ぶためのレンズ系である。

イメージセンサは、たとえば、１０２４ビツトの画素を
有する一次元のセンサであり、適当な段階数（たとえば
２５６段階）の分解能を有するアナログディジタル変換
部４（以下ＡＤ変換部と略す）に接続されている。ＡＤ
変換出力は、像の明暗分布を作成する分布メモリー６及
び加算回路６に接続され、分布メモリ一部は、その中の
最大値を判定して、合焦位置を決定する最大値判定回路
７に接続されている。なお、１７は対象物撮像手段であ
り、１８は明るさの頻度分布作成手段である。

以上のように構成された自動焦点装置について以下にそ
の動作を説明する。レンズ系２によって、イメージセン
サ３上に結像された１のトラック部分の像は、明暗の信
号となって、センサーの画素ごとに直列に取り出され、
ＡＤ変換部４に入る。

４はたとえば、２６６段階の分解能とすれば、８ビツト
のディジタル数値として、各画素ごとのデータが出力さ
れる。

この明るさのデータを、次の分布メモリ一部で２５６段
階の明るさの頻度分布データに変換する第４図は、セン
サから得られた明るさの信号＝映像信号９を、明るさの
分布図１０に変換する時の概念を示す図であり、第４図
口の縦軸は、２６６段階の明るさを示し、横軸は、各間
るさごとのビ５べ−− ット数を示している。このような分布メモリーを作るた
めに必要なメモリーの大きさは、ＡＤ変換分解能２６６
段階、イメージセンサ−１０００画素の場合、アドレス
数２５６（８ビツト）、データの最大値１０２３（１０
ビツト）が必要である。

次にＡＤ変換された明るさのデータは、第６図のタイミ
ングのように分布メモリ一部のアドレスデータ１６とな
り、メモリー内容１３が読み出され、加算回路６によっ
て１が加算され、さらにその加算結果１４を同一アドレ
スに書き込むようにする。

ここで、分布メモリーの各アドレスは、０〜２５５の明
るさレベルに対応し、各アドレスの中味のデータは、そ
の明るさを有するビット数に対応している。従って、最
初に、メモリーの全アドレスに０を書き込んだ上で、上
記手順によって、センサー各画素の明るさデータを分布
メモリ一部に記録させてゆけば、センサーの一走査が終
った段階で分布メモリ一部に明るさの頻度分布図が得ら
れるようにする。この分布メモリーをマイクロコンピュ
ータ等のデータ処理装置または同等機能を有す６１ｓ−
ミ る論理回路で構成される最大値保持判定回路によって判
定し、第４図口の１１で示される一定の明るさレベル以
上の明るさ範囲内で頻度分布のもつ最大の値を保持して
おく。

以上が１回の像の取り込みに際して行なう処理であり、
合焦位置を含む所定の可動範囲内において、レンズ−セ
ンサ系と対象物の距離を変えて、上記動作を繰り返すこ
とによって、各回の１分布最大値」とルンズーセンサ系
と対象物との距廟との関係が、第６図のように得られる
。この中からさらに最大値１６を最大値判定回路７で探
索し合焦位置信号８を出力する。

パルスモータやサーボモータなどの駆動装置を用いて、
レンズ−センサ系を駆動するように構成し、レンズセン
サ系を可動範囲内で移動させ一周期移動の後８の位置信
号で停止するように制御すれば、自動的に焦点を合わせ
ることができる。

本実施例では、はぼ一様な明るさをもち、センサライン
上で大きな面積を占める、磁気ヘッドのトラック面に焦
点を合せる例について説明したが、７′＼−ジ 明るさ頻度分布データを用いることにより、あらかじめ
較正しておけば、所定の明るさと面積をもつ占有面積の
小さい部分に焦点を合せるようにすることができるのは
もちろんである。

また、イメージセンサの画素数及び、ＡＤ変換の段階数
は、それぞれ、１０２４．２５６としたが、分布メモリ
ーの大きさを変えれば、これらの値は、いくらでもよい
ことはいう壕でも々い。

発明の効果 以上本発明は、撮像素子から得られた対象表面の明るさ
の頻度分布を作り、その所定レベル以上の最大値の変化
をみることにより焦点位置を検出できるものであり、従
来のコントラストを用いた方式にくらべ、頻度分布とい
う積算的な方式を用いていることでゴミや傷などによる
焦点位置合せのずれなどの問題がなく、安定に焦点検出
ができる優れた焦点検出装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における自動焦点検出装置の
構成を示す図、第２図はイメージセンサ特開昭Ｂｕｔ−
６８３０８（３） の出力映像信号図、第３図はイメージセンサと対象物と
の位置関係を示す配置図、第４図（イ）は映像信号を示
す図、第４図（ロ）は映像信号の明るさ頻度分布図、第
５図は分布メモリー書込みのタイミング図、第６図は分
布最大値の変動図である。 ４・・・・・・アナログディジタル変換部、７・・・・
・・最大値判定回路、１７・・・・・・対象物撮像手段
、１８・・・・・・明るさの頻度分布作成手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対象物を撮像する手段と、その撮像手段から得られる映
   像信号をディジタル化する手段と、そのデータから映像
   信号の明るさの頻度分布を作成する手段と、その頻度分
   布を解析し、最大値を探索保持する手段とを有し、前記
   頻度分布中の最大値の撮像部と対象物との距離に応じた
   変化の中のさらに最大値を示す位置をもって合焦位置と
   するように構成された自動焦点検出装置。