JP3369114B2 - 画像計測による自動合焦方法及び装置 - Google Patents
画像計測による自動合焦方法及び装置Info
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- JP3369114B2 JP3369114B2 JP31021398A JP31021398A JP3369114B2 JP 3369114 B2 JP3369114 B2 JP 3369114B2 JP 31021398 A JP31021398 A JP 31021398A JP 31021398 A JP31021398 A JP 31021398A JP 3369114 B2 JP3369114 B2 JP 3369114B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像処理を用いて非
接触式ひずみ計測等を行なう際に好適に使用できる自動
合焦方法及び装置に関する。本発明は例えば半導体用パ
ッケージ、一例としてクァッド・フラット・パッケージ
（ＱＦＰ）のリード部の歪みを検出する場合に好適に使
用できる。
接触式ひずみ計測等を行なう際に好適に使用できる自動
合焦方法及び装置に関する。本発明は例えば半導体用パ
ッケージ、一例としてクァッド・フラット・パッケージ
（ＱＦＰ）のリード部の歪みを検出する場合に好適に使
用できる。
【０００２】画像処理を用いた非接触式ひずみ計測技術
とは、例えば、プリント板に歪み加重をかける前と歪み
加重をかけた後での歪み量を画像で測定して、ひずみ量
を求めるものである。この歪み計測のためには、鮮明な
画像を得るため、自動合焦機能が必須である。また、歪
み加重後は、自動合焦とあわせて、歪み加重前の測定箇
所との対応箇所を検出する必要がある。
とは、例えば、プリント板に歪み加重をかける前と歪み
加重をかけた後での歪み量を画像で測定して、ひずみ量
を求めるものである。この歪み計測のためには、鮮明な
画像を得るため、自動合焦機能が必須である。また、歪
み加重後は、自動合焦とあわせて、歪み加重前の測定箇
所との対応箇所を検出する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】本発明に関連する従来技術として、特開
平６−１４２４３号公報及び特開平７−８７３７８号公
報には、コントラスト比に基づく焦点合わせに関する記
述がある。特開平６−１４２４３号公報では、好適なコ
ントラスト情報が得られる走査方向を検出し、検出され
た方向に走査して得られた映像情報中の高域成分に係る
情報を合焦評価値として用いることが開示されている。
また、特開平７−８７３７８号公報では、光軸に対して
傾いた方向のパターンを被対象物に投影し、この被対象
物の像を検出するにあたって投影されたパターン像に対
応する信号中でコントラストが最大となる位置に基づい
て合焦位置を検出している。
平６−１４２４３号公報及び特開平７−８７３７８号公
報には、コントラスト比に基づく焦点合わせに関する記
述がある。特開平６−１４２４３号公報では、好適なコ
ントラスト情報が得られる走査方向を検出し、検出され
た方向に走査して得られた映像情報中の高域成分に係る
情報を合焦評価値として用いることが開示されている。
また、特開平７−８７３７８号公報では、光軸に対して
傾いた方向のパターンを被対象物に投影し、この被対象
物の像を検出するにあたって投影されたパターン像に対
応する信号中でコントラストが最大となる位置に基づい
て合焦位置を検出している。
【０００４】しかしながら、これらの先行技術では、対
象物が平面で、焦点位置が１つである場合にしか対応で
きない。即ち、焦点検出が有効となるのは、画像全体に
対してのみである。また、特開平８−２０１０２２号公
報では、取り込んだ画像に１次微分フィルタを施し、次
いでこの画像を２値化し、２値化した画像を細線化し
て、画面上の全画素数の総和を特徴量として求めてい
る。しかしながら、この場合、１次微分法による結果を
焦点結果にそのまま使用しているため、複数合焦点やフ
ォーカスエリアの限定を行なうことが出来ない。
象物が平面で、焦点位置が１つである場合にしか対応で
きない。即ち、焦点検出が有効となるのは、画像全体に
対してのみである。また、特開平８−２０１０２２号公
報では、取り込んだ画像に１次微分フィルタを施し、次
いでこの画像を２値化し、２値化した画像を細線化し
て、画面上の全画素数の総和を特徴量として求めてい
る。しかしながら、この場合、１次微分法による結果を
焦点結果にそのまま使用しているため、複数合焦点やフ
ォーカスエリアの限定を行なうことが出来ない。
【０００５】また、特開平６−１３３２０３号公報で
は、合焦エリア内の撮像画面の水平走査線を選択するこ
と、或いは走査線を間引くことが開示されている。
は、合焦エリア内の撮像画面の水平走査線を選択するこ
と、或いは走査線を間引くことが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
例えば対象物に歪み加重をかける前後の場合のように、
合焦点位置が複数ある対象物に対して、特徴個所を検出
し、検出した複数の合焦位置に焦点を合わせることは出
来なかった。対象物に対する歪み加重前及び加重後にお
ける自動合焦には次のような課題がある。
例えば対象物に歪み加重をかける前後の場合のように、
合焦点位置が複数ある対象物に対して、特徴個所を検出
し、検出した複数の合焦位置に焦点を合わせることは出
来なかった。対象物に対する歪み加重前及び加重後にお
ける自動合焦には次のような課題がある。
【０００７】即ち、歪み加重をかける前の自動合焦にあ
っては、あらかじめ特異な点を指定できないため、画像
の特徴ある部分の自動合焦が必要となる。
っては、あらかじめ特異な点を指定できないため、画像
の特徴ある部分の自動合焦が必要となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、本発明によれば、計測対象を撮像する撮像手段
と、該撮像手段と前記計測対象との間の距離を変化させ
る距離可変手段と、前記撮像手段にて撮像した画像を入
力する機能を有すると共に、前記距離可変手段を制御す
る制御手段と、を具備し、前記計測対象に対し歪みを加
重する前の状態にて、任意の距離の範囲内における各距
離位置についての入力画像で、特定範囲のフォーカスエ
リアを走査し、且つ、フォーカスエリア内で、エッジ強
度値を加算してた値をフォーカス度として求め、各走査
箇所でのフォーカス度を比較して、最大のフォーカス値
の箇所を検出して、それらの各距離位置での検出箇所を
比較して、最大のフォーカス値の検出箇所を含む位置を
焦点位置とすること、該焦点位置における検出した箇所
の画像をマッチング用辞書ファイルとして格納するこ
と、前記計測対象に対し歪みを加重した後の状態にて、
前記マッチング用辞書ファイルを使用し、各距離位置に
ついての前記入力画像でマッチングを行い、マッチング
位置とマッチング度を計測することを特徴とする、画像
計測による自動合焦方法が提供される。
めに、本発明によれば、計測対象を撮像する撮像手段
と、該撮像手段と前記計測対象との間の距離を変化させ
る距離可変手段と、前記撮像手段にて撮像した画像を入
力する機能を有すると共に、前記距離可変手段を制御す
る制御手段と、を具備し、前記計測対象に対し歪みを加
重する前の状態にて、任意の距離の範囲内における各距
離位置についての入力画像で、特定範囲のフォーカスエ
リアを走査し、且つ、フォーカスエリア内で、エッジ強
度値を加算してた値をフォーカス度として求め、各走査
箇所でのフォーカス度を比較して、最大のフォーカス値
の箇所を検出して、それらの各距離位置での検出箇所を
比較して、最大のフォーカス値の検出箇所を含む位置を
焦点位置とすること、該焦点位置における検出した箇所
の画像をマッチング用辞書ファイルとして格納するこ
と、前記計測対象に対し歪みを加重した後の状態にて、
前記マッチング用辞書ファイルを使用し、各距離位置に
ついての前記入力画像でマッチングを行い、マッチング
位置とマッチング度を計測することを特徴とする、画像
計測による自動合焦方法が提供される。
【０００９】エッジ強度値として、ソベルフィルタを適
用して得た値を用いたことを特徴とする。また、フォー
カスエリア内のエッジ強度値の平均値をフォーカス度と
して求めることを特徴とする。更に、検出したフォーカ
スエリアの位置に、フォーカスエリアを固定して、より
詳細な、距離位置についての自動合焦を行うことを特徴
とする。また、フォーカスエリアの走査間隔を間引いて
出力時間の短縮を図ることを特徴とする。更に、検出し
たフォーカス座標の縦、横、高さ位置及び画像パターン
を辞書ファイルに格納し、測定対象に歪みを与えた後、
辞書ファイルをもとにマッチングによりオートフォーカ
スを行うことを特徴とする。
用して得た値を用いたことを特徴とする。また、フォー
カスエリア内のエッジ強度値の平均値をフォーカス度と
して求めることを特徴とする。更に、検出したフォーカ
スエリアの位置に、フォーカスエリアを固定して、より
詳細な、距離位置についての自動合焦を行うことを特徴
とする。また、フォーカスエリアの走査間隔を間引いて
出力時間の短縮を図ることを特徴とする。更に、検出し
たフォーカス座標の縦、横、高さ位置及び画像パターン
を辞書ファイルに格納し、測定対象に歪みを与えた後、
辞書ファイルをもとにマッチングによりオートフォーカ
スを行うことを特徴とする。
【００１０】また、本発明では、計測対象を撮像する撮
像手段と、該撮像手段と前記計測対象との間の距離を変
化させる距離可変手段と、前記撮像手段にて撮像した画
像を入力する機能を有すると共に、前記距離可変手段を
制御する制御手段と、任意の距離の範囲内における各距
離位置についての入力画像で、特定範囲のフォーカスエ
リアを走査し、且つ、フォーカスエリア内で、エッジ強
度値を加算してた値をフォーカス度として求め、各走査
箇所でのフォーカス度を比較して、最大のフォーカス値
の箇所を検出して、それらの各距離位置での検出箇所を
比較して、最大のフォーカス値の検出箇所を含む位置を
焦点位置とするオートフォーカス実行手段と、前記計測
対象に対し歪みを加重する前の状態にて、前記焦点位置
における検出した箇所の画像をマッチング用辞書ファイ
ルとして格納する格納手段と、前記計測対象に対し歪み
を加重する手段と、歪みを加重後の計測対象について、
前記マッチング用辞書ファイルを使用し、各距離位置に
ついての前記入力画像でマッチングを行い、マッチング
位置とマッチング度を計測する計測手段と、を具備する
ことを特徴とする、画像計測による自動合焦装置が提供
される。
像手段と、該撮像手段と前記計測対象との間の距離を変
化させる距離可変手段と、前記撮像手段にて撮像した画
像を入力する機能を有すると共に、前記距離可変手段を
制御する制御手段と、任意の距離の範囲内における各距
離位置についての入力画像で、特定範囲のフォーカスエ
リアを走査し、且つ、フォーカスエリア内で、エッジ強
度値を加算してた値をフォーカス度として求め、各走査
箇所でのフォーカス度を比較して、最大のフォーカス値
の箇所を検出して、それらの各距離位置での検出箇所を
比較して、最大のフォーカス値の検出箇所を含む位置を
焦点位置とするオートフォーカス実行手段と、前記計測
対象に対し歪みを加重する前の状態にて、前記焦点位置
における検出した箇所の画像をマッチング用辞書ファイ
ルとして格納する格納手段と、前記計測対象に対し歪み
を加重する手段と、歪みを加重後の計測対象について、
前記マッチング用辞書ファイルを使用し、各距離位置に
ついての前記入力画像でマッチングを行い、マッチング
位置とマッチング度を計測する計測手段と、を具備する
ことを特徴とする、画像計測による自動合焦装置が提供
される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明を適
用する場合の画像計測装置を示すものであり、例えばＱ
ＦＰの全ビン歪みの自動計測を行う場合に使用される。
図において、１は計測対象であるテストプリント基板、
２はこの計測対象を固定するための専用治具、３はこの
治具を水平方向（ＸＹ方向）に移動させて測定対象１の
位置決めを行うことの出来るＸＹステージ、４はこのＸ
Ｙステージを制御するステージ制御装置である。５は顕
微鏡、６は、この顕微鏡の対物レンズ、７は光源、８は
ＣＣＤカメラ、９はこれらを測定対象１に対して上下方
向へ移動させることの出来るＺステージであり、このＺ
ステージはＺステージ制御装置１０に接続され、光源７
は光量調整装置１１に接続され、ＣＣＤカメラ８は制御
装置２０の画像入力・画像処理ボード１２に接続されて
いる。ステージ制御装置４，１０及び光量制御装置１１
も制御装置２０に接続されている。
の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明を適
用する場合の画像計測装置を示すものであり、例えばＱ
ＦＰの全ビン歪みの自動計測を行う場合に使用される。
図において、１は計測対象であるテストプリント基板、
２はこの計測対象を固定するための専用治具、３はこの
治具を水平方向（ＸＹ方向）に移動させて測定対象１の
位置決めを行うことの出来るＸＹステージ、４はこのＸ
Ｙステージを制御するステージ制御装置である。５は顕
微鏡、６は、この顕微鏡の対物レンズ、７は光源、８は
ＣＣＤカメラ、９はこれらを測定対象１に対して上下方
向へ移動させることの出来るＺステージであり、このＺ
ステージはＺステージ制御装置１０に接続され、光源７
は光量調整装置１１に接続され、ＣＣＤカメラ８は制御
装置２０の画像入力・画像処理ボード１２に接続されて
いる。ステージ制御装置４，１０及び光量制御装置１１
も制御装置２０に接続されている。
【００１２】図２は測定対象であるテストプリント基板
１を専用治具２に設置し、歪み加重前の状態と歪み加重
後の状態を示す。図示のように専用治具２の下側中央に
ある歪み加重シャフト１３を上方へ移動すると、専用治
具２はその上側両端にある固定用シャフト１４ａ，１４
ｂに対して変形し、専用治具２に固定されているプリン
ト基板１も変形する。なお、図２では歪み変形を実際よ
りも誇張して示している。
１を専用治具２に設置し、歪み加重前の状態と歪み加重
後の状態を示す。図示のように専用治具２の下側中央に
ある歪み加重シャフト１３を上方へ移動すると、専用治
具２はその上側両端にある固定用シャフト１４ａ，１４
ｂに対して変形し、専用治具２に固定されているプリン
ト基板１も変形する。なお、図２では歪み変形を実際よ
りも誇張して示している。
【００１３】本発明では計測対象に対する歪み加重前と
歪み加重後で、２種類の自動合焦手法を実行するもので
ある。歪み加重前の自動合焦では、あらかじめ特異的な
点を指定できないため、画像の特徴のある部分について
自動合焦することが必要であり、また歪み加重をかけた
後の自動合焦（マッチング）のことも考慮しなければな
らない。
歪み加重後で、２種類の自動合焦手法を実行するもので
ある。歪み加重前の自動合焦では、あらかじめ特異的な
点を指定できないため、画像の特徴のある部分について
自動合焦することが必要であり、また歪み加重をかけた
後の自動合焦（マッチング）のことも考慮しなければな
らない。
【００１４】まず、歪み加重前の自動合焦について説明
する。これに関して、本発明の前提となる原理を述べ
る。まず、簡単な例として図３（ａ）のように黒白の明
確な画像を例として説明する。画像の焦点が合っている
場合、この画像のＰ１−Ｐ２のプロファイルは、図３
（ｂ）の様になり、境界部分のエッジが急峻に立ち上が
り、焦点が合っていない場合には、図３（ｃ）の様に立
ち上がりも緩やかになる。エッジの急峻度は、元画像に
微分フィルタ（例としてソベルフィルタを図５に示す）
をかけることによりエッジ強度値として得られる。本発
明の自動合焦の原理は、エッジ強度値を判断して、画像
の合焦点位置を見つけるものである。
する。これに関して、本発明の前提となる原理を述べ
る。まず、簡単な例として図３（ａ）のように黒白の明
確な画像を例として説明する。画像の焦点が合っている
場合、この画像のＰ１−Ｐ２のプロファイルは、図３
（ｂ）の様になり、境界部分のエッジが急峻に立ち上が
り、焦点が合っていない場合には、図３（ｃ）の様に立
ち上がりも緩やかになる。エッジの急峻度は、元画像に
微分フィルタ（例としてソベルフィルタを図５に示す）
をかけることによりエッジ強度値として得られる。本発
明の自動合焦の原理は、エッジ強度値を判断して、画像
の合焦点位置を見つけるものである。
【００１５】自動合焦は、高さ（Ｚ）ステージ９をステ
ップ移動しながら画像入力を行う。入力画像全体のエッ
ジ強度値を合計した値または平均値を求め、これをフォ
ーカス度とする。このようにして求めたフォーカス度
を、各高さで得た画像で、比較し、最大を示したフォー
カス度を得た画像を計測した高さを焦点位置とする。こ
の時、入力画像全体では、処理量が大きすぎることや、
範囲が大きいため、特徴箇所がぼやけてしまうため、通
常は特定範囲のウインドウを一定位置で固定して、その
エリア内で、処理を進める。
ップ移動しながら画像入力を行う。入力画像全体のエッ
ジ強度値を合計した値または平均値を求め、これをフォ
ーカス度とする。このようにして求めたフォーカス度
を、各高さで得た画像で、比較し、最大を示したフォー
カス度を得た画像を計測した高さを焦点位置とする。こ
の時、入力画像全体では、処理量が大きすぎることや、
範囲が大きいため、特徴箇所がぼやけてしまうため、通
常は特定範囲のウインドウを一定位置で固定して、その
エリア内で、処理を進める。
【００１６】なお、微分フィルタの例としてソベルフィ
ルタを使用する場合を図５に示す。ソベルフィルタと
は、例えば図５の左上に示すような画像に対して、 Ｅ＝｜Ｃ＋２Ｆ＋１−Ａ−２Ｄ−Ｇ｜＋｜Ｇ＋２Ｈ＋１
−Ａ−２Ｂ−Ｃ｜ のマトリックスをかけるものである。これにより、縦方
向と横方向の濃淡角度の度合いを加算し、エッジを強調
することになる。
ルタを使用する場合を図５に示す。ソベルフィルタと
は、例えば図５の左上に示すような画像に対して、 Ｅ＝｜Ｃ＋２Ｆ＋１−Ａ−２Ｄ−Ｇ｜＋｜Ｇ＋２Ｈ＋１
−Ａ−２Ｂ−Ｃ｜ のマトリックスをかけるものである。これにより、縦方
向と横方向の濃淡角度の度合いを加算し、エッジを強調
することになる。
【００１７】ところで、実際の計測画像は、図３（ａ）
の様に簡単ではなく、例えば図４の顕微鏡写真に示すよ
うにエッジ成分が複数である。また、プリント板に実装
されるＱＦＰのリード部を撮像する場合、表面が半田の
塗布具合により、凸凹状態となっており、対象が平面で
はないため、合焦点位置も複数ある。そのため、上記の
ような「ウインドウエリア固定方法」では、半田塗布に
ムラがあった場合に表面上に焦点が合わなかったり、適
切でない箇所に焦点があうことがある。
の様に簡単ではなく、例えば図４の顕微鏡写真に示すよ
うにエッジ成分が複数である。また、プリント板に実装
されるＱＦＰのリード部を撮像する場合、表面が半田の
塗布具合により、凸凹状態となっており、対象が平面で
はないため、合焦点位置も複数ある。そのため、上記の
ような「ウインドウエリア固定方法」では、半田塗布に
ムラがあった場合に表面上に焦点が合わなかったり、適
切でない箇所に焦点があうことがある。
【００１８】また、歪み加重前の計測では、歪み加重後
計測用のマッチング辞書作成およびそのマッチング辞書
計測箇所の特定も必要となる。これらの問題を解決する
ため、本発明では次に示すオートフォーカス（自動合
焦）手法を案出した。図６は入力画像を示し、また図７
は歪み加重前の計測論理のフローチャートである。入力
画像２１は例えば６４０×４８０画素のＣＣＤカメラ８
（図１）に入力される画像領域であり、計測エリア２２
は例えば６０×６０画素の計測用のエリアである。図６
（ｂ）に示すように、このフォーカスエリア２２で入力
画像２１の全体をスキャンしていくのである。フォーカ
ス度は、各計測フォーカスエリア２２内の画素ごとのソ
ベル値を加算し、その値または、フォーカスエリア２２
の画素数で、除算した値である。
計測用のマッチング辞書作成およびそのマッチング辞書
計測箇所の特定も必要となる。これらの問題を解決する
ため、本発明では次に示すオートフォーカス（自動合
焦）手法を案出した。図６は入力画像を示し、また図７
は歪み加重前の計測論理のフローチャートである。入力
画像２１は例えば６４０×４８０画素のＣＣＤカメラ８
（図１）に入力される画像領域であり、計測エリア２２
は例えば６０×６０画素の計測用のエリアである。図６
（ｂ）に示すように、このフォーカスエリア２２で入力
画像２１の全体をスキャンしていくのである。フォーカ
ス度は、各計測フォーカスエリア２２内の画素ごとのソ
ベル値を加算し、その値または、フォーカスエリア２２
の画素数で、除算した値である。
【００１９】入力画像２１の全体で、計測エリア２２を
スキャンして求めたフォーカス度が最大の時の位置をこ
の入力画像２１の最大フォーカス度のフォーカスエリア
２２ａとする。同時にフォーカス度とフォーカスエリア
２２ａの位置と高さ位置をメモリに格納する。各高さ
で、これを行い、メモリ中のフォーカス度を比較して最
大の時の高さを焦点位置とする。
スキャンして求めたフォーカス度が最大の時の位置をこ
の入力画像２１の最大フォーカス度のフォーカスエリア
２２ａとする。同時にフォーカス度とフォーカスエリア
２２ａの位置と高さ位置をメモリに格納する。各高さ
で、これを行い、メモリ中のフォーカス度を比較して最
大の時の高さを焦点位置とする。
【００２０】次に、図７のフローチャートに従って歪み
加重前の計測論理について説明する。まず、高さ（Ｚ）
ステージ９（図１）を走査範囲の始点高さに移動する。
次に、画像入力して、入力画像（例えば、６４０×４８
０画素）を画像メモリ１に格納する。次に、入力画像に
対し、エッジ強調フィルタ（例えば、ソベルフィルタ）
をかけた値を画像メモリ２に格納する。フォーカスエリ
ア（例えば、ｍ×ｎ＝６０×６０画素）を入力画像の画
面の左上に設定する。フォーカスエリア内のエッジ強調
フィルタ（例えば、ソベルフィルタ）をかけた値の合計
値又は平均値をフォーカス度として算出する。算出した
検知フォーカス度が最大フォーカス度より大きい時は、
この時の検知フォーカス度を最大フォーカス度として再
設定する。計測エリアの位置が画像終端でない限り、計
測エリアを１画素分、横に移動（スキャン）して、再度
次の計測エリアにおいてフォーカス度（ｆ＝Σｅ（ｘ，
ｙ）／ｍ×ｎ）を算出し、この操作を画像終端まで、即
ち画像全体にわたって繰り返す。
加重前の計測論理について説明する。まず、高さ（Ｚ）
ステージ９（図１）を走査範囲の始点高さに移動する。
次に、画像入力して、入力画像（例えば、６４０×４８
０画素）を画像メモリ１に格納する。次に、入力画像に
対し、エッジ強調フィルタ（例えば、ソベルフィルタ）
をかけた値を画像メモリ２に格納する。フォーカスエリ
ア（例えば、ｍ×ｎ＝６０×６０画素）を入力画像の画
面の左上に設定する。フォーカスエリア内のエッジ強調
フィルタ（例えば、ソベルフィルタ）をかけた値の合計
値又は平均値をフォーカス度として算出する。算出した
検知フォーカス度が最大フォーカス度より大きい時は、
この時の検知フォーカス度を最大フォーカス度として再
設定する。計測エリアの位置が画像終端でない限り、計
測エリアを１画素分、横に移動（スキャン）して、再度
次の計測エリアにおいてフォーカス度（ｆ＝Σｅ（ｘ，
ｙ）／ｍ×ｎ）を算出し、この操作を画像終端まで、即
ち画像全体にわたって繰り返す。
【００２１】同じ入力画像において、フォーカス度が最
大となるフォーカスエリアの位置座標と、高さ（Ｚ）ス
テージの高さ位置、フォーカス度をＡＦ判定用メモリに
格納する。高さ（Ｚ）ステージの位置が走査範囲の終点
高さでない限り、高さ（Ｚ）ステージを所定のステップ
距離（例えば、０．２μｍ）移動して同様の操作を繰り
返す。
大となるフォーカスエリアの位置座標と、高さ（Ｚ）ス
テージの高さ位置、フォーカス度をＡＦ判定用メモリに
格納する。高さ（Ｚ）ステージの位置が走査範囲の終点
高さでない限り、高さ（Ｚ）ステージを所定のステップ
距離（例えば、０．２μｍ）移動して同様の操作を繰り
返す。
【００２２】次に、ＡＦ判定用メモリに格納した各高さ
のフォーカス度を比較し、最大フォーカス度とそれに対
応するフォーカスエリア位置と高さ（Ｚ）ステージ位置
を引き出す。次いで、検出した高さ位置に高さ（Ｚ）ス
テージを移動する。ここで画像入力し、入力画像（例え
ば、６４０×４８０画素）を画像メモリ１に格納する。
入力画像から、検出したフォーカスエリアの位置に基づ
いたウインドウを切り出し、切り出した範囲の画像パタ
ーンをマッチング用辞書としてファイルに格納する。次
いで、高さ（Ｚ）ステージの位置、ＸＹステージの位
置、フォーカスエリアの位置を計測ファイルに格納す
る。
のフォーカス度を比較し、最大フォーカス度とそれに対
応するフォーカスエリア位置と高さ（Ｚ）ステージ位置
を引き出す。次いで、検出した高さ位置に高さ（Ｚ）ス
テージを移動する。ここで画像入力し、入力画像（例え
ば、６４０×４８０画素）を画像メモリ１に格納する。
入力画像から、検出したフォーカスエリアの位置に基づ
いたウインドウを切り出し、切り出した範囲の画像パタ
ーンをマッチング用辞書としてファイルに格納する。次
いで、高さ（Ｚ）ステージの位置、ＸＹステージの位
置、フォーカスエリアの位置を計測ファイルに格納す
る。
【００２３】図８及び図９は歪み加重前の計測論理のオ
ートフォーカスを図式的に示すものである。顕微鏡５
（図１）によりＣＣＤカメラ８に取り込む入力画像２１
は、高さ（Ｚ）ステーシ９の高さｈ1 ，ｈ2 ，…を変え
て、順次計測される。各入力画像２１について、計測エ
リア２２（ｍ×ｎ画素）を移動（スキャン）しながらフ
ォーカス度の計測を行なう。ここでは、高さｈ3 位置で
最大フォーカス度（ｆｈ 3-max ＝１００）が得られる。
ートフォーカスを図式的に示すものである。顕微鏡５
（図１）によりＣＣＤカメラ８に取り込む入力画像２１
は、高さ（Ｚ）ステーシ９の高さｈ1 ，ｈ2 ，…を変え
て、順次計測される。各入力画像２１について、計測エ
リア２２（ｍ×ｎ画素）を移動（スキャン）しながらフ
ォーカス度の計測を行なう。ここでは、高さｈ3 位置で
最大フォーカス度（ｆｈ 3-max ＝１００）が得られる。
【００２４】本発明の特徴は、上記のように、各入力画
像で、ソベル値の高い箇所を見つけることである。これ
により、表面が凸凹の対象に対して、適切なフォーカシ
ングを行うことができる。図８及び図９の例に示すよう
に、焦点位置の２個所ある測定対象があり、焦点エリア
をそれぞれＡ，Ｂとする。フォーカスエリアが固定され
ているオートフォーカスの場合は、最初にエリアＡに焦
点エリアを設定してしまうと、更にフォーカス度の高い
エリアＢに焦点をあわせることができない。この場合
の、フォーカス度の推移をグラフにあらわすと図１０
（ａ）のようになる。本発明では、各入力画像中の、フ
ォーカス度の最も高い箇所を探索することになるので、
エリアＢも検知できる。図１０（ｂ）は、本発明による
フォーカス度推移のグラフ例である。
像で、ソベル値の高い箇所を見つけることである。これ
により、表面が凸凹の対象に対して、適切なフォーカシ
ングを行うことができる。図８及び図９の例に示すよう
に、焦点位置の２個所ある測定対象があり、焦点エリア
をそれぞれＡ，Ｂとする。フォーカスエリアが固定され
ているオートフォーカスの場合は、最初にエリアＡに焦
点エリアを設定してしまうと、更にフォーカス度の高い
エリアＢに焦点をあわせることができない。この場合
の、フォーカス度の推移をグラフにあらわすと図１０
（ａ）のようになる。本発明では、各入力画像中の、フ
ォーカス度の最も高い箇所を探索することになるので、
エリアＢも検知できる。図１０（ｂ）は、本発明による
フォーカス度推移のグラフ例である。
【００２５】即ち、図１０（ａ）においては、高さ
（Ｚ）ステージの位置を変えても計測エリアＡが固定さ
れているために、高さｈ2 の位置において最大フォーカ
ス度（ｆｈ2-max ＝７０）があらわれるものと判定して
しまう。これに対し、本発明では、高さ（Ｚ）ステージ
の位置を変えた各入力画像において計測エリアをスキャ
ンしているので、高さｈ3 のエリアＢにおいて最大フォ
ーカス度（ｆｈ3-max ＝１００）が得られるものと判定
することが出来る。
（Ｚ）ステージの位置を変えても計測エリアＡが固定さ
れているために、高さｈ2 の位置において最大フォーカ
ス度（ｆｈ2-max ＝７０）があらわれるものと判定して
しまう。これに対し、本発明では、高さ（Ｚ）ステージ
の位置を変えた各入力画像において計測エリアをスキャ
ンしているので、高さｈ3 のエリアＢにおいて最大フォ
ーカス度（ｆｈ3-max ＝１００）が得られるものと判定
することが出来る。
【００２６】図１１は歪み加重後の計測論理のフローチ
ャートである。まず、本発明の原理を説明する。ひずみ
加重前のオートフォーカスで、検出した箇所の画像をマ
ッチング用辞書ファイルとして、ファイルに格納してお
く。このとき、仮に辞書に格納された特徴点をＡ点とす
る。ひずみ加重後は、この辞書をもとに各段階の高さ
で、マッチングを行い、マッチング位置とマッチング度
を計測する。その中で、最もマッチング度の高かった箇
所を注目し、その高さ位置が焦点位置となりＡ点のＺ方
向位置、ＸＹのマッチング位置がＡ点のＸＹ位置とな
る。歪み加重前、加重後の２つの計測データを比較し
て、歪みによる計測対象の変形量が算出される。
ャートである。まず、本発明の原理を説明する。ひずみ
加重前のオートフォーカスで、検出した箇所の画像をマ
ッチング用辞書ファイルとして、ファイルに格納してお
く。このとき、仮に辞書に格納された特徴点をＡ点とす
る。ひずみ加重後は、この辞書をもとに各段階の高さ
で、マッチングを行い、マッチング位置とマッチング度
を計測する。その中で、最もマッチング度の高かった箇
所を注目し、その高さ位置が焦点位置となりＡ点のＺ方
向位置、ＸＹのマッチング位置がＡ点のＸＹ位置とな
る。歪み加重前、加重後の２つの計測データを比較し
て、歪みによる計測対象の変形量が算出される。
【００２７】即ち、図１１において、マッチング用辞書
ファイルをロードした後、高さ（Ｚ）ステージを走査範
囲の始点高さに移動をする。次いで、画像入力し、入力
画像（例えば、６４０×４８０画素）を画像メモリ１に
格納する。次に、入力画像に対し、マッチング辞書でマ
ッチングを行う。マッチングで、一致したエリアがあ
り、且つマッチング度が今までの走査の中で最大となる
時点で、マッチング度および高さ（Ｚ）ステージ位置、
フォーカスエリア位置を格納し、高さ（Ｚ）ステージが
走査範囲の終点高さ位置となるまで繰り返す。
ファイルをロードした後、高さ（Ｚ）ステージを走査範
囲の始点高さに移動をする。次いで、画像入力し、入力
画像（例えば、６４０×４８０画素）を画像メモリ１に
格納する。次に、入力画像に対し、マッチング辞書でマ
ッチングを行う。マッチングで、一致したエリアがあ
り、且つマッチング度が今までの走査の中で最大となる
時点で、マッチング度および高さ（Ｚ）ステージ位置、
フォーカスエリア位置を格納し、高さ（Ｚ）ステージが
走査範囲の終点高さ位置となるまで繰り返す。
【００２８】マッチング度が最大の時のマッチング度、
および高さ（Ｚ）ステージ位置、フォーカスエリア位置
を引き出す。検出した高さステージの位置に高さ（Ｚ）
ステージを移動する。この位置において、マッチング度
および高さ（Ｚ）ステージの位置、ＸＹステージの位
置、フォーカスエリア位置を計測ファイルに格納する。
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々
の形態、変形、修正等が可能であることに留意すべきで
ある。
および高さ（Ｚ）ステージ位置、フォーカスエリア位置
を引き出す。検出した高さステージの位置に高さ（Ｚ）
ステージを移動する。この位置において、マッチング度
および高さ（Ｚ）ステージの位置、ＸＹステージの位
置、フォーカスエリア位置を計測ファイルに格納する。
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々
の形態、変形、修正等が可能であることに留意すべきで
ある。
【００２９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、計測対象を撮像する撮像手段と、該撮像手段と前記
計測対象との間の距離を変化させる距離可変手段と、前
記撮像手段にて撮像した画像を入力する機能を有すると
共に、前記距離可変手段を制御する制御手段と、を具備
し、任意の距離の範囲内における各距離位置についての
入力画像で、特定範囲のフォーカスエリアを走査し、且
つ、フォーカスエリア内で、エッジ強度値を加算した値
をフォーカス度として求め、各走査箇所でのフォーカス
度を比較して、最大の箇所を検出して、それら各距離位
置での検出点を比較して、最大の位置を焦点位置として
いるので、計測対象がその表面に凹凸があって、焦点位
置が複数ある場合においても適用可能となる。また、本
発明では、計測対象に歪み加重を与える場合において、
歪み加重後の計測において、歪み加重前の辞書（マッチ
ング辞書）を利用してオートフォーカスを行うことがで
きる。
ば、計測対象を撮像する撮像手段と、該撮像手段と前記
計測対象との間の距離を変化させる距離可変手段と、前
記撮像手段にて撮像した画像を入力する機能を有すると
共に、前記距離可変手段を制御する制御手段と、を具備
し、任意の距離の範囲内における各距離位置についての
入力画像で、特定範囲のフォーカスエリアを走査し、且
つ、フォーカスエリア内で、エッジ強度値を加算した値
をフォーカス度として求め、各走査箇所でのフォーカス
度を比較して、最大の箇所を検出して、それら各距離位
置での検出点を比較して、最大の位置を焦点位置として
いるので、計測対象がその表面に凹凸があって、焦点位
置が複数ある場合においても適用可能となる。また、本
発明では、計測対象に歪み加重を与える場合において、
歪み加重後の計測において、歪み加重前の辞書（マッチ
ング辞書）を利用してオートフォーカスを行うことがで
きる。
【図１】本発明を適用する場合の画像計測装置を示す。
【図２】計測対象であるテストプリント基板を専用治具
にセットした歪み加重前の状態及び歪み加重後の状態を
それぞれ示す。
にセットした歪み加重前の状態及び歪み加重後の状態を
それぞれ示す。
【図３】画像プロファイル（ａ）に対して、境界部分の
エッジが急峻な場合（ｂ）と、緩やかな場合（ｃ）とを
示す。
エッジが急峻な場合（ｂ）と、緩やかな場合（ｃ）とを
示す。
【図４】凹凸のある計測対象の表面を見た写真である。
【図５】ソベルフィルタの説明のための図である。
【図６】入力画像とフォーカスエリアとを示し（ａ）、
更に入力画像を、フォーカスエリアでもって走査する状
態を示す。
更に入力画像を、フォーカスエリアでもって走査する状
態を示す。
【図７】加重前の計測論理のフローチャートである。
【図８】加重前の計測論理のオートフォーカスの状態を
図解的に示す。
図解的に示す。
【図９】加重前の計測論理のオートフォーカスの状態を
図解的に示す。
図解的に示す。
【図１０】フォーカスエリアを固定した場合（ａ）と、
本発明のようにフォーカスエリアをスキャンする場合
（ｂ）を比較して示す。
本発明のようにフォーカスエリアをスキャンする場合
（ｂ）を比較して示す。
【図１１】加重後の計測論理のフローチャートである。
１…計測対象
２…治具
３…ＸＹステージ
４，１０…ステージ制御装置
５…顕微鏡
６…対物レンズ
７…光源
８…ＣＣＤカメラ
９…高さ（Ｚ）ステージ
１１…光量調整装置
１２…画像入力・出力ポート
１３…歪み加重シャフト
２０…制御装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０２Ｂ 21/26 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｄ
Ｊ
(72)発明者 肥塚 哲男
神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１
番１号 富士通株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−150176（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−19161（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−211307（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 7/28 - 7/40
Claims (4)
- 【請求項１】 計測対象を撮像する撮像手段と、該撮像
手段と前記計測対象との間の距離を変化させる距離可変
手段と、前記撮像手段にて撮像した画像を入力する機能
を有すると共に、前記距離可変手段を制御する制御手段
と、を具備し、前記計測対象に対し歪みを加重する前の
状態にて、任意の距離の範囲内における各距離位置につ
いての入力画像で、特定範囲のフォーカスエリアを走査
し、且つ、フォーカスエリア内で、エッジ強度値を加算
してた値をフォーカス度として求め、各走査箇所でのフ
ォーカス度を比較して、最大のフォーカス値の箇所を検
出して、それらの各距離位置での検出箇所を比較して、
最大のフォーカス値の検出箇所を含む位置を焦点位置と
すること、該焦点位置における検出した箇所の画像をマ
ッチング用辞書ファイルとして格納すること、前記計測
対象に対し歪みを加重した後の状態にて、前記マッチン
グ用辞書ファイルを使用し、各距離位置についての前記
入力画像でマッチングを行い、マッチング位置とマッチ
ング度を計測することを特徴とする、画像計測による自
動合焦方法。 - 【請求項２】 エッジ強度値として、ソベルフィルタを
適用して液体値を用いたことを特徴とする請求項1に記
載の画像計測による自動合焦方法。 - 【請求項３】 フォーカスエリア内のエッジ強度値の平
均値をフォーカス度として求めることを特徴とする請求
項１又は２に記載の自動合焦方法。 - 【請求項４】 計測対象を撮像する撮像手段と、該撮像
手段と前記計測対象との間の距離を変化させる距離可変
手段と、前記撮像手段にて撮像した画像を入力する機能
を有すると共に、前記距離可変手段を制御する制御手段
と、任意の距離の範囲内における各距離位置についての
入力画像で、特定範囲のフォーカスエリアを走査し、且
つ、フォーカスエリア内で、エッジ強度値を加算してた
値をフォーカス度として求め、各走査箇所でのフォーカ
ス度を比較して、最大のフォーカス値の箇所を検出し
て、それらの各距離位置での検出箇所を比較して、最大
のフォーカス値の検出箇所を含む位置を焦点位置とする
オートフォーカス実行手段と、前記計測対象に対し歪み
を加重する前の状態にて、前記焦点位置における検出し
た箇所の画像をマッチング用辞書ファイルとして格納す
る格納手段と、前記計測対象に対し歪みを加重する手段
と、歪みを加重後の計測対象について、前記 マッチング
用辞書ファイルを使用し、各距離位置についての前記入
力画像でマッチングを行い、マッチング位置とマッチン
グ度を計測する計測手段と、を具備することを特徴とす
る、画像計測による自動合焦装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31021398A JP3369114B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 画像計測による自動合焦方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31021398A JP3369114B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 画像計測による自動合焦方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000137158A JP2000137158A (ja) | 2000-05-16 |
| JP3369114B2 true JP3369114B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=18002568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31021398A Expired - Fee Related JP3369114B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 画像計測による自動合焦方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369114B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4773198B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2011-09-14 | シスメックス株式会社 | 標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置 |
| JP2007334141A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 培養物観察システム |
| JP6166702B2 (ja) * | 2014-08-29 | 2017-07-19 | 日本電信電話株式会社 | 測長装置および測長方法 |
| JP6883767B2 (ja) * | 2017-02-28 | 2021-06-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 変位計測装置および変位計測方法 |
-
1998
- 1998-10-30 JP JP31021398A patent/JP3369114B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000137158A (ja) | 2000-05-16 |
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