JP3673076B2

JP3673076B2 - Focus adjustment device for imaging equipment

Info

Publication number: JP3673076B2
Application number: JP08150198A
Authority: JP
Inventors: 浩一小松
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JPH11283035A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非接触三次元測定機等の画像測定装置、顕微鏡、カメラ等の画像機器に関し、特に撮像対象を撮像して得られた画像のマニュアル操作によるフォーカス調整を容易にする画像機器のフォーカス調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＮＣ（Computer Numerical Control）画像測定装置や手動操作式画像測定装置では、被測定対象であるワークを撮像して得られたワーク画像からエッジ上の座標値を検出することにより、種々の測定値を算出する。正確な測定を行うためには、画像のピントが正確に合っていることが必要である。従来、この種の画像測定装置において、マニュアル操作でワーク画像のフォーカス調整を行う場合、作業者は表示装置の画像を見ながらレンズを光軸方向に移動させて肉眼でピントが合ったかどうかを確認している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のフォーカス調整方法では、正確に焦点が合っているかどうかが分からず、個人差もあって再現性や合焦位置精度に問題があった。特に精度が要求される画像測定機においては、合焦位置のずれがそのまま光軸方向の測定精度に影響するので、より精度の高い合焦方法が望まれていた。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、画像のフォーカス調整作業を容易化すると共に、合焦位置の精度や再現性を向上させることができる画像機器のフォーカス調整装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の画像機器のフォーカス調整装置は、撮像対象を撮像するための撮像手段と、この撮像手段を前記撮像対象に対してマニュアルでフォーカス調整するための操作手段と、前記撮像手段で撮像された撮像対象の画像を記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶された撮像対象の画像を表示する表示手段と、前記画像記憶手段に記憶された撮像対象の画像からそのコントラスト値を逐次算出するコントラスト算出手段と、このコントラスト算出手段で算出されたコントラスト値を示すインジケータを前記表示装置に表示させるインジケータ表示手段とを備え、前記インジケータ表示手段は、コントラスト値のピーク値を監視し、コントラスト値のピーク値が検出される前では予想されるコントラスト値の最大値よりも大きい値が前記インジケータの１００％表示となるようにコントラスト値を表示し、コントラスト値のピーク値が検出された後はコントラスト値のピーク値が前記インジケータの１００％表示となるようにコントラスト値を表示するものであることを特徴とする。
本発明に係る第２の画像機器のフォーカス調整装置は、撮像対象を撮像するための撮像手段と、この撮像手段を前記撮像対象に対してマニュアルでフォーカス調整するための操作手段と、前記撮像手段で撮像された撮像対象の画像を記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶された撮像対象の画像を表示する表示手段と、前記画像記憶手段に記憶された撮像対象の画像からそのコントラスト値を逐次算出するコントラスト算出手段と、このコントラスト算出手段で算出されたコントラスト値を示すインジケータを前記表示装置に表示させるインジケータ表示手段とを備え、前記インジケータ表示手段は、コントラスト値のピーク値を検出する前にコントラスト曲線を推定してコントラスト値のピーク値で前記インジケータが１００％表示となるようにコントラスト値を表示するものであることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、インジケータ表示手段が、表示手段に画像のコントラスト値を示すインジケータを表示させるようにしているので、作業者は、操作手段によってマニュアル調整する際に、インジケータを参照しながら操作することができる。これにより、マニュアルでのピント合わせの操作が簡単化され、フォーカス位置精度が向上し、作業者によるばらつきも解消され、繰り返し精度も増す。インジケータ表示手段は、画像の最大コントラスト時に１００％表示となるようにコントラスト値を表示するので、マニュアル調整時にコントラストが常に１００％となるように合わせ込めば良く、フォーカス調整が更に容易になる。
【０００７】
インジケータは、コントラスト値を数値によって表示するものでも良いが、コントラスト値をグラフィックイメージによって表示するグラフィックインジケータであると、コントラスト値を定量値で直感的に把握することができ、作業がより簡単化される。両者を併せて用いれば、グラフィックス表示による直感的な値と数値による正確な値とを同時に把握することができるので、より好ましい。
【０００８】
また、インジケータは、コントラスト値を粗い単位で表示する粗スケールと細かい単位で表示する細スケールとを組み合わせたものであると、ピーク時において正確な合焦位置に合わせ込むのが容易になる。同様の理由から、インジケータ表示手段は、例えば逆対数目盛表示のように、コントラスト値がピーク値に近づくほどフォーカス調整量に対するコントラスト値の変化が大きくなるようにインジケータを表示するものであっても良い。
【０００９】
また、例えば三次元画像計測機等では、フォーカス調整量がＺ軸（光軸）方向の測定値となることがある。このため、インジケータ表示手段は、撮像手段のフォーカス調整量を表示するものであると、このような機器においては有効である。同様に、撮像手段のフォーカス調整量を記憶するフォーカス調整量記憶手段を更に備えておくと、測定機等では測定値として利用することができ、また、再度の合焦調整の際に再利用して調整の手間を省くことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、この発明の画像機器のフォーカス調整装置が適用されるＣＮＣ三次元画像測定装置の全体構成を示す斜視図である。
この装置は、非接触画像計測型の測定機本体１と、この測定機本体１を駆動制御すると共に必要な測定データ処理を実行するコンピュータシステム２と、測定機本体１をマニュアル操作するための指令入力部３と、計測結果をプリントアウトするプリンタ４とにより構成されている。
【００１１】
測定機本体１は、次のように構成されている。即ち、架台１１上には、被測定対象であるワーク１２を載置する測定テーブル１３が装着されており、この測定テーブル１３は、図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸方向に駆動される。架台１１の後端部には上方に延びるフレーム１４が固定されており、このフレーム１４の上部から前面に張り出したカバー１５の内部には、測定テーブル１３を上部から臨むように図示しないＸ軸及びＺ軸駆動機構に駆動される撮像手段としてのＣＣＤカメラ１６が取り付けられている。ＣＣＤカメラ１６の下端には、ワーク１２に照明光を照射するためのリング状の照明装置１７が備えられている。
【００１２】
コンピュータシステム２は、コンピュータ本体２１、キーボード２２、マウス２３及びＣＲＴディスプレイ２４を備えて構成されている。
コンピュータ本体２１を中心とするこのシステムは、例えば図２に示すように構成されている。即ち、ＣＣＤカメラ１６で捉えたワーク１２の画像信号は、ＡＤ変換部３１で多値画像データに変換され、画像記憶手段としての多値画像メモリ３２に格納される。多値画像メモリ３２に格納された多値画像データは、表示制御部３３の動作によって表示手段としてのＣＲＴディスプレイ２４に表示される。一方、キーボード２２及びマウス２３からのオペレータの指令は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３４を介してＣＰＵ３５に伝えられる。ＣＰＵ３５は、前記オペレータの指令又はプログラムメモリ３６に格納されたプログラムに従ってステージ移動等の各種の処理を実行する。ワークメモリ３７は、ＣＰＵ３５の各種処理のための作業領域を提供する。
【００１３】
また、ＣＣＤカメラ１６のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置を検出するためのＸ軸エンコーダ４１及びＺ軸エンコーダ４３、並びにテーブル１３のＹ軸方向位置を検出するためのＹ軸エンコーダ４２が設けられ、これらエンコーダ４１〜４３からの出力はＣＰＵ３５に取り込まれる。ＣＰＵ３５は、取り込まれた各軸位置の情報と前述したオペレータの指令に基づいて、Ｘ軸駆動系４４及びＺ軸駆動系４６を介してＣＣＤカメラ１６をＸ軸及びＺ軸方向に駆動し、Ｙ軸駆動系４５を介してテーブル１３をＹ軸方向に駆動する。これにより、ステージ移動操作が実現される。更に、照明制御部３９は、ＣＰＵ３５で生成された指令値に基づいてアナログ量の指令電圧を生成し照明装置１７に印加する。
【００１４】
この画像測定装置におけるフォーカス調整は、指令入力部３、キーボード２２及びマウス２３等の操作手段によって、ＣＰＵ３５を介してＺ軸駆動系４６を駆動することにより実現される。Ｚ軸駆動系４６は、ＣＣＤカメラ１６又はその光学系をＺ軸方向に駆動する。これに伴って、ＣＲＴディスプレイ２４上に表示されるワークの画像のコントラストが変化する。コントラスト値は、ＣＲＴディスプレイ２４上にグラフィックインジケータによって表示される。
【００１５】
図３は、コントラストＣとグラフィックインジケータ５１の表示例を示す図である。コントラストＣは、グラフィックインジケータ５１によってレベルチャートの形態で表示される。グラフィックインジケータ５１のイメージデータは、プログラムメモリ３６に格納され、コントラストに対応したレベル値はワークメモリ３７に格納される。ＣＰＵ３５は、一定の時間間隔又は一定のＺ軸移動量毎に多値画像メモリ３２に記憶された画像データからコントラストを算出するコントラスト算出手段と、算出されたコントラストに基づいてレベルチャートのレベル値を算出し、プログラムメモリ３６に記憶されたイメージデータからレベル値に基づくチャートイメージを合成してグラフィックインジケータ５１を生成するインジケータ表示手段を構成する。画像のコントラストＣは、例えば次のように求めることができる。
【００１６】
【数１】

【００１７】
ここで、ｇx,yは、ＸＹ座標平面上の（ｘ，ｙ）に位置する画素の輝度値である。ｍ×ｎ画素について計算を行うが、予めウィンドウを設定しておいて、計算に供する画像データの数を減らしておくことは有効である。
【００１８】
図３に示すように、コントラストＣのピーク値がレベルチャート上の１００％表示となるような表示がなされると、フォーカス調整作業が容易になり、作業者によるばらつきも減少する。図４は、そのような表示処理を行うためのＣＰＵ３５の処理を示すフローチャートである。なお、この処理は、例えばＺ軸が一定値移動する度、一定の時間間隔毎又はこれらを適宜併用して駆動される。
【００１９】
まず、コントラスト値Ｃが算出され（Ｓ１）、そのコントラスト値Ｃと記憶されている最大値Ｃmaxとが比較され（Ｓ２）、Ｃ＞Ｃmaxのときにはピーク値をまだ検出していない状態であるため、Ｃmaxを更新し（Ｓ３）、Ｃ／Ｋをレベル値として表示する（Ｓ４）。ここで、Ｋは適当な係数であり、レベルチャートがオーバーフローしないように、最も高いコントラストが得られる画像のコントラストのピーク値よりも若干大きな値に設定しておく。また、ＣがＣmax以下のときには（Ｓ２）、既にピーク値がＣmaxとして検出されているので、Ｃ／Ｃmaxをレベル値として表示する（Ｓ５）。
【００２０】
これにより、コントラスト値Ｃのピーク値が検出される前は、グラフィックインジケータ５１のレベルチャートは実際のピーク値に対する割合よりも小さい値として表示されるが、一旦、ピーク値が検出されると、以後はピーク値で１００％となるように表示が修正されることになる。
【００２１】
コントラスト値Ｃのピークを検出する前にコントラスト曲線を推定して、ピーク位置で１００％表示となるように調整することもできる。明暗の差が大きい画像と、明暗の差が小さい画像とでは、コントラスト曲線が異なってくるが、コントラスト曲線の微分曲線（傾き）のピーク値を求めることによってコントラスト曲線（ピーク値）をある程度推定することができる。また、図５に示すように、コントラスト曲線の微分曲線が一定の範囲（±Ａ）に入った時点でレベルチャートに表示するようにしても良い。この場合、Ｚ軸の増加方向の移動に対して、微分曲線が減少傾向を示す区間のデータを使用する。即ち、前回のＺ値ｚi-1及び微分値ａi-1と今回のＺ値ｚi及び微分値ａiとを用いて、
【００２２】
【数２】
Ｖ＝（ａi−ａi-1）／（ｚi−ｚi-1）
［但し、
ａi＝（Ｃi−Ｃi-1）／（ｚi−ｚi-1）］
【００２３】
を求め、評価値Ｖが負の値であればピーク近傍であると判断する。
【００２４】
ピーク近傍のみを表示すると、調整操作の初期の段階でＺ軸のどちらの方向にフォーカス調整して良いのかの判断が付きにくいので、例えば図６に示すように、粗（COARSE）スケールインジケータ６１と細（FINE）スケールインジケータ６２とを併用して、全体的な合焦位置の方向性と正確性とを同時に満たすようにすると更に良い。
【００２５】
図７及び図８は、粗・細併用表示処理のフローチャートである。この処理も例えばＺ値が一定量変化する毎、一定の時間間隔毎又はこれらを適宜併用して起動される。まず、図７において、コントラスト値Ｃiが求められ（Ｓ１１）、次に前回サンプリング時からのコントラスト曲線の傾きａiとその変化（ａi−ａi-1）を評価する（Ｓ１２）。即ち、上述した評価値Ｖが負の値で、且つ傾きａiが図５における±Ａの範囲内であるかどうかによってコントラスト曲線のピーク値近傍であるかどうかを判定し（Ｓ１３）、ピーク値近傍でなければ、粗スケールインジケータ６１にＣi／Ｋのレベルを表示する（Ｓ１４）。ここでＫは、前述と同様にオーバーフローしないような適当な係数である。ピーク値近傍に達したら、そのときのコントラスト値Ｃiを変数ＣCOARに格納し（Ｓ１５）、FINE表示処理に移行する。
【００２６】
FINE表示処理では、図８に示すように、まず、コントラスト値Ｃiを算出し（Ｓ２１）、求めたコントラスト値ＣiとＣCOARとの大小比較を行い（Ｓ２２）、コントラスト値ＣiがＣCOARを下回ったら、ピーク値近傍を外れたので、ステップＳ１４に戻り、以後は再度図７のCOAR表示処理を実行する。コントラスト値Ｃiがピーク値近傍範囲内である場合には、Ｃi／Ｋのレベルを粗スケールインジケータ６１に表示すると共に（Ｓ２３）、１−｜ａi｜／Ａのレベルを細スケールインジケータ６２に表示する（Ｓ２４）。これにより、ピーク値近傍でのコントラスト値の合わせ込みが容易になる。
【００２７】
なお、このような粗・細併用表示に代わりに、例えば図９に示すように、コントラスト値が１００％に近づくほどフォーカス調整量に対するコントラスト値の変化が大きくなるようにインジケータを表示するものでも良い。
【００２８】
また、コントラスト値（％表示）は、数値によって表示するものでも良いし、数値と上述したグラフィックレベル表示とを併用するようにしても良い。更に、図１０に示すように、フォーカス調整量、即ち上記の例ではＺ軸の値を数値として併用表示するようにしても良い。三次元画像測定機では、このフォーカス調整量が同時にＺ軸の測定値ともなるので、この値は重要である。コントラストのピーク値が得られたら、「了解」ボックスをマウスなどでクリックすることにより、そのときのフォーカス調整量を、ＸＹ座標値と共に、例えばフォーカス調整量記憶手段としてのワークメモリ３７に記憶しておけば、測定値としても利用できるし、以後、同一位置及びその近傍に位置したときに自動フォーカス調整を行うことも可能になり、作業効率の向上、再現性の向上、及び測定精度の向上を図ることができる。
【００２９】
なお、以上の実施例では、三次元画像測定機に本発明を適用した例を示したが、本発明は、投影機、顕微鏡、カメラ等の他の画像機器のフォーカス調整にも適用可能であることはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、インジケータ表示手段が、表示手段に画像のコントラスト値を示すインジケータを表示させるので、作業者は、操作手段によってマニュアル調整する際に、インジケータを参照しながら操作することができ、マニュアルでのピント合わせの操作が簡単化され、フォーカス位置精度が向上し、作業者によるばらつきも解消され、繰り返し精度も増すという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るＣＮＣ画像測定装置の斜視図である。
【図２】同装置におけるコンピュータシステム及びその周辺の構成を示すブロック図である。
【図３】同装置におけるコントラスト値とそのインジケータの一例を示す図である。
【図４】同インジケータの表示処理を示すフローチャートである。
【図５】コントラスト曲線とその微分値との関係からコントラスト値のピーク値近傍を説明するための図である。
【図６】粗・細併用表示インジケータの例を示す図である。
【図７】同インジケータの粗表示処理を示すフローチャートである。
【図８】同インジケータの細表示処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施例に係るインジケータの例を示す図である。
【図１０】本発明の更に他の実施例に係るインジケータの例を示す図である。
【符号の説明】
１…測定機本体、２…コンピュータシステム、３…指令入力部、４…プリンタ、１１…架台、１２…ワーク、１３…測定テーブル、１４…フレーム、１５…カバー、１６…ＣＣＤカメラ、１７…照明装置、２１…コンピュータ本体、２２…キーボード、２３…マウス、２４…ＣＲＴディスプレイ、３１…ＡＤ変換部、３２…多値画像メモリ、３３…表示制御部、３４…インタフェース、３５…ＣＰＵ、３６…プログラムメモリ、３７…ワークメモリ、３９…照明制御部、４１…Ｘ軸エンコーダ、４２…Ｙ軸エンコーダ、４３…Ｚ軸エンコーダ、４４…Ｘ軸駆動系、４５…Ｙ軸駆動系、４６…Ｚ軸駆動系、５１…インジケータ、６１…粗スケールインジケータ、６２…細スケールインジケータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image measuring device such as a non-contact three-dimensional measuring machine, and an imaging device such as a microscope and a camera. In particular, the focus of an imaging device that facilitates manual focus adjustment of an image obtained by imaging an imaging target. The present invention relates to an adjusting device.
[0002]
[Prior art]
In conventional CNC (Computer Numerical Control) image measuring devices and manually operated image measuring devices, various measurements can be performed by detecting coordinate values on the edge from the workpiece image obtained by imaging the workpiece to be measured. Calculate the value. In order to perform accurate measurement, it is necessary that the image is accurately focused. Conventionally, in this type of image measurement device, when manually adjusting the work image focus, the operator moves the lens in the direction of the optical axis while viewing the image on the display device, and confirms whether the subject is in focus with the naked eye. doing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional focus adjustment method described above, it is not known whether or not the focus is accurately achieved, and there is a problem in reproducibility and focus position accuracy due to individual differences. In particular, in an image measuring machine that requires high accuracy, a shift in focus position directly affects measurement accuracy in the direction of the optical axis, and thus a focusing method with higher accuracy has been desired.
[0004]
The present invention has been made in view of these points, and provides a focus adjustment device for an imaging device that can facilitate the focus adjustment work of an image and improve the accuracy and reproducibility of a focus position. With the goal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a focus adjustment device for an imaging device, an imaging unit for imaging an imaging target, an operating unit for manually adjusting the focus of the imaging unit with respect to the imaging target, and the imaging unit. Image storage means for storing the image of the imaging target imaged in step, display means for displaying the image of the imaging target stored in the image storage means, and the contrast from the image of the imaging target stored in the image storage means Contrast calculation means for sequentially calculating values, and indicator display means for displaying an indicator indicating the contrast value calculated by the contrast calculation means on the display device, wherein the indicator display means monitors the peak value of the contrast value and, greater than the maximum value of the contrast values that are expected in the previous peak value of the contrast value is detected There value displays a contrast value so that the 100% view of the indicator, display a contrast value so that the peak value of the contrast values after the peak value of the contrast value is detected is 100% view of the indicator It is a thing to do.
A focus adjustment apparatus for a second imaging device according to the present invention includes an imaging unit for imaging an imaging target, an operating unit for manually adjusting the focus of the imaging unit with respect to the imaging target, and the imaging unit. Image storage means for storing the image of the imaging target imaged in step, display means for displaying the image of the imaging target stored in the image storage means, and the contrast from the image of the imaging target stored in the image storage means Contrast calculation means for sequentially calculating values, and indicator display means for displaying an indicator indicating the contrast value calculated by the contrast calculation means on the display device, wherein the indicator display means detects a peak value of the contrast value The contrast curve is estimated and the indicator is 100% at the peak contrast value. Characterized in that so as to indicate in which to display a contrast value.
[0006]
According to the present invention, since the indicator display means displays the indicator indicating the contrast value of the image on the display means, the operator operates while referring to the indicator when performing manual adjustment by the operation means. be able to. This simplifies the manual focusing operation, improves the focus position accuracy, eliminates variations among operators, and increases the repeatability. Since the indicator display means displays the contrast value so that the display is 100% at the maximum contrast of the image, it is only necessary to adjust the contrast so that the contrast is always 100% during manual adjustment, and the focus adjustment is further facilitated.
[0007]
The indicator may display the contrast value as a numerical value, but if it is a graphic indicator that displays the contrast value as a graphic image, the contrast value can be intuitively grasped by a quantitative value, which makes the work easier. The If both are used together, it is more preferable because an intuitive value based on graphics display and an accurate value based on numerical values can be grasped simultaneously.
[0008]
Also, indicator When is a combination of a fine scale to be displayed in the coarse scale and fine unit that displays the contrast value in a coarse unit, is easy Komu fit the exact focus position at the time of the peak. For the same reason, the indicator display means may display the indicator so that the change in the contrast value with respect to the focus adjustment amount increases as the contrast value approaches the peak value, such as an inverse logarithmic scale display. .
[0009]
Further, for example, in a three-dimensional image measuring machine or the like, the focus adjustment amount may be a measurement value in the Z-axis (optical axis) direction. For this reason, the indicator display means is effective in such a device if it displays the focus adjustment amount of the imaging means. Similarly, if a focus adjustment amount storage means for storing the focus adjustment amount of the image pickup means is further provided, it can be used as a measurement value in a measuring instrument or the like, and can be reused for refocus adjustment. This eliminates the need for adjustment.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a CNC three-dimensional image measuring apparatus to which a focus adjusting apparatus for an image apparatus according to the present invention is applied.
This apparatus includes a non-contact image measurement type measuring machine main body 1, a computer system 2 that drives and controls the measuring machine main body 1 and executes necessary measurement data processing, and a command for manually operating the measuring machine main body 1. The input unit 3 and a printer 4 that prints out measurement results are included.
[0011]
The measuring machine main body 1 is configured as follows. That is, a measurement table 13 on which a workpiece 12 to be measured is placed is mounted on the gantry 11, and this measurement table 13 is driven in the Y-axis direction by a Y-axis drive mechanism (not shown). A frame 14 extending upward is fixed to the rear end portion of the gantry 11, and an X axis (not shown) and a measurement table 13 are faced inside the cover 15 protruding from the upper part of the frame 14 to the front surface. A CCD camera 16 as an image pickup means driven by a Z-axis drive mechanism is attached. A ring-shaped illumination device 17 for irradiating the workpiece 12 with illumination light is provided at the lower end of the CCD camera 16.
[0012]
The computer system 2 includes a computer main body 21, a keyboard 22, a mouse 23, and a CRT display 24.
This system centering on the computer main body 21 is configured, for example, as shown in FIG. That is, the image signal of the workpiece 12 captured by the CCD camera 16 is converted into multi-value image data by the AD conversion unit 31 and stored in the multi-value image memory 32 as image storage means. The multi-value image data stored in the multi-value image memory 32 is displayed on the CRT display 24 as display means by the operation of the display control unit 33. On the other hand, operator commands from the keyboard 22 and mouse 23 are transmitted to the CPU 35 via an interface (I / F) 34. The CPU 35 executes various processes such as stage movement in accordance with the operator's command or a program stored in the program memory 36. The work memory 37 provides a work area for various processes of the CPU 35.
[0013]
Further, an X-axis encoder 41 and a Z-axis encoder 43 for detecting the X-axis direction position and the Z-axis direction position of the CCD camera 16 and a Y-axis encoder 42 for detecting the Y-axis direction position of the table 13 are provided. The outputs from the encoders 41 to 43 are taken into the CPU 35. The CPU 35 drives the CCD camera 16 in the X-axis and Z-axis directions via the X-axis drive system 44 and the Z-axis drive system 46 based on the captured information on each axis position and the above-described operator command, and Y The table 13 is driven in the Y-axis direction via the shaft drive system 45. Thereby, a stage moving operation is realized. Further, the illumination control unit 39 generates an analog command voltage based on the command value generated by the CPU 35 and applies it to the illumination device 17.
[0014]
The focus adjustment in this image measuring apparatus is realized by driving the Z-axis drive system 46 via the CPU 35 by operating means such as the command input unit 3, the keyboard 22, and the mouse 23. The Z-axis drive system 46 drives the CCD camera 16 or its optical system in the Z-axis direction. Along with this, the contrast of the image of the work displayed on the CRT display 24 changes. The contrast value is displayed on the CRT display 24 by a graphic indicator.
[0015]
FIG. 3 is a diagram illustrating a display example of the contrast C and the graphic indicator 51. The contrast C is displayed in the form of a level chart by the graphic indicator 51. The image data of the graphic indicator 51 is stored in the program memory 36, and the level value corresponding to the contrast is stored in the work memory 37. The CPU 35 calculates the contrast value from the image data stored in the multi-valued image memory 32 at a certain time interval or every certain amount of Z-axis movement, and the level value of the level chart based on the calculated contrast. An indicator display means for generating the graphic indicator 51 by composing the chart image based on the level value from the image data calculated and stored in the program memory 36 is configured. The contrast C of the image can be obtained as follows, for example.
[0016]
[Expression 1]

[0017]
Here, gx, y is the luminance value of the pixel located at (x, y) on the XY coordinate plane. Although calculation is performed for m × n pixels, it is effective to set a window in advance and reduce the number of image data used for calculation.
[0018]
As shown in FIG. 3, when display is performed such that the peak value of contrast C is displayed at 100% on the level chart, the focus adjustment operation is facilitated and the variation among operators is also reduced. FIG. 4 is a flowchart showing processing of the CPU 35 for performing such display processing. This process is driven, for example, every certain time interval or in combination as appropriate every time the Z axis moves by a certain value.
[0019]
First, the contrast value C is calculated (S1), the contrast value C is compared with the stored maximum value Cmax (S2), and when C> Cmax, the peak value has not yet been detected. Cmax is updated (S3), and C / K is displayed as a level value (S4). Here, K is an appropriate coefficient, and is set to a value slightly larger than the peak value of the contrast of an image that provides the highest contrast so that the level chart does not overflow. When C is less than or equal to Cmax (S2), since the peak value has already been detected as Cmax, C / Cmax is displayed as a level value (S5).
[0020]
Thereby, before the peak value of the contrast value C is detected, the level chart of the graphic indicator 51 is displayed as a value smaller than the ratio to the actual peak value. The display is corrected so that the peak value becomes 100%.
[0021]
It is also possible to estimate the contrast curve before detecting the peak of the contrast value C, and adjust the peak position to display 100%. The contrast curve differs between an image with a large difference in brightness and an image with a small difference in brightness, but the contrast curve (peak value) is estimated to some extent by obtaining the peak value of the differential curve (slope) of the contrast curve. be able to. Further, as shown in FIG. 5, the differential curve of the contrast curve may be displayed on the level chart when it enters a certain range (± A). In this case, data of a section where the differential curve shows a decreasing tendency with respect to the movement in the increasing direction of the Z axis is used. That is, using the previous Z value zi-1 and differential value ai-1 and the current Z value zi and differential value ai,
[0022]
[Expression 2]
V = (ai-ai-1) / (zi-zi-1)
[However,
ai = (Ci-Ci-1) / (zi-zi-1)]
[0023]
If the evaluation value V is a negative value, it is determined that the peak is near.
[0024]
If only the vicinity of the peak is displayed, it is difficult to determine which direction of the Z axis should be adjusted in the initial stage of the adjustment operation. For example, as shown in FIG. 6, a coarse (COARSE) scale indicator 61 It is further preferable to use the fine scale indicator 62 in combination so that the directionality and accuracy of the overall in-focus position are simultaneously satisfied.
[0025]
7 and 8 are flowcharts of the combined coarse / fine display process. This process is also started, for example, every time the Z value changes by a certain amount, every certain time interval, or a combination thereof. First, in FIG. 7, the contrast value Ci is obtained (S11), and then the gradient ai of the contrast curve from the previous sampling and its change (ai-ai-1) are evaluated (S12). That is, it is determined whether the evaluation value V is a negative value and the slope ai is within the range of ± A in FIG. 5 to determine whether it is near the peak value of the contrast curve (S13). Otherwise, the level of Ci / K is displayed on the coarse scale indicator 61 (S14). Here, K is an appropriate coefficient so as not to overflow as described above. When the vicinity of the peak value is reached, the contrast value Ci at that time is stored in the variable CCOAR (S15), and the process proceeds to FINE display processing.
[0026]
In the FINE display process, as shown in FIG. 8, first, the contrast value Ci is calculated (S21), the obtained contrast value Ci and CCOAR are compared in magnitude (S22), and if the contrast value Ci falls below CCOAR, Since it has deviated from the vicinity of the peak value, the process returns to step S14, and thereafter the COAR display process of FIG. 7 is executed again. If the contrast value Ci is within the range near the peak value, the level of Ci / K is displayed on the coarse scale indicator 61 (S23), and the level of 1- | ai | / A is displayed on the fine scale indicator 62. (S24). This facilitates matching of the contrast value near the peak value.
[0027]
Instead of such coarse / fine combined display, for example, as shown in FIG. 9, an indicator may be displayed so that the change in contrast value with respect to the focus adjustment amount increases as the contrast value approaches 100%. .
[0028]
Further, the contrast value (% display) may be displayed as a numerical value, or the numerical value and the graphic level display described above may be used in combination. Further, as shown in FIG. 10, the focus adjustment amount, that is, the value of the Z axis in the above example, may be displayed together as a numerical value. In a three-dimensional image measuring machine, this focus adjustment amount is also a Z-axis measurement value, so this value is important. When the contrast peak value is obtained, the “OK” box is clicked with a mouse or the like, and the focus adjustment amount at that time is stored together with the XY coordinate value in, for example, the work memory 37 as a focus adjustment amount storage means. If it is used, it can be used as a measured value, and it is also possible to perform automatic focus adjustment when it is located at the same position and its vicinity, improving work efficiency, reproducibility, and measurement accuracy. Can be planned.
[0029]
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a three-dimensional image measuring machine has been shown. However, the present invention can also be applied to focus adjustment of other image equipment such as a projector, a microscope, and a camera. Needless to say.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the indicator display means displays the indicator indicating the contrast value of the image on the display means, so that the operator can operate while referring to the indicator when performing manual adjustment by the operation means. Thus, the manual focusing operation is simplified, the focus position accuracy is improved, the variation among operators is eliminated, and the repetition accuracy is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a CNC image measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a computer system and its peripherals in the apparatus.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a contrast value and an indicator thereof in the apparatus.
FIG. 4 is a flowchart showing display processing of the indicator.
FIG. 5 is a diagram for explaining the vicinity of a peak value of a contrast value from a relationship between a contrast curve and a differential value thereof.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a combined coarse / fine display indicator.
FIG. 7 is a flowchart showing a rough display process of the indicator.
FIG. 8 is a flowchart showing a fine display process of the indicator.
FIG. 9 is a diagram showing an example of an indicator according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of an indicator according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring machine main body, 2 ... Computer system, 3 ... Command input part, 4 ... Printer, 11 ... Mount, 12 ... Workpiece, 13 ... Measurement table, 14 ... Frame, 15 ... Cover, 16 ... CCD camera, 17 ... Illumination Device: 21 ... Computer body, 22 ... Keyboard, 23 ... Mouse, 24 ... CRT display, 31 ... AD conversion unit, 32 ... Multi-value image memory, 33 ... Display control unit, 34 ... Interface, 35 ... CPU, 36 ... Program Memory, 37 ... Work memory, 39 ... Light control unit, 41 ... X-axis encoder, 42 ... Y-axis encoder, 43 ... Z-axis encoder, 44 ... X-axis drive system, 45 ... Y-axis drive system, 46 ... Z-axis drive System, 51 ... indicator, 61 ... coarse scale indicator, 62 ... fine scale indicator.

Claims

An imaging means for imaging an imaging target;
Operating means for manually adjusting the focus of the imaging means with respect to the imaging target;
Image storage means for storing an image to be imaged captured by the imaging means;
Display means for displaying an image to be imaged stored in the image storage means;
Contrast calculation means for sequentially calculating the contrast value from the image to be imaged stored in the image storage means;
An indicator display means for displaying an indicator indicating the contrast value calculated by the contrast calculation means on the display device,
The indicator display means monitors the peak value of the contrast value, and before the peak value of the contrast value is detected, the contrast is set so that a value larger than the maximum expected contrast value is displayed as 100% of the indicator. The contrast value is displayed and the contrast value is displayed so that the peak value of the contrast value becomes 100% of the indicator after the peak value of the contrast value is detected. apparatus.

An imaging means for imaging an imaging target;
Operating means for manually adjusting the focus of the imaging means with respect to the imaging target;
Image storage means for storing an image to be imaged captured by the imaging means;
Display means for displaying an image to be imaged stored in the image storage means;
Contrast calculation means for sequentially calculating the contrast value from the image to be imaged stored in the image storage means;
An indicator display means for displaying an indicator indicating the contrast value calculated by the contrast calculation means on the display device,
The indicator display means is configured to estimate a contrast curve before detecting a peak value of a contrast value, and display the contrast value so that the indicator is 100% displayed at the peak value of the contrast value. Focus adjustment device for imaging equipment.

3. The focus adjustment apparatus for an image device according to claim 1, wherein the indicator is a graphic indicator that displays the contrast value as a graphic image.

The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the indicator is a combination of a coarse scale for displaying the contrast value in coarse units and a fine scale for displaying in fine units. Focus adjustment device.

The indicator display means displays the indicator so that a change in contrast value with respect to a focus adjustment amount increases as the contrast value approaches a peak value. A focus adjustment device for an imaging device according to the item.

6. The focus adjustment apparatus for an image device according to claim 1, wherein the indicator display means displays the contrast value by a numerical value.

The focus adjustment apparatus for an image device according to claim 1, wherein the indicator display unit displays a focus adjustment amount of the imaging unit.

8. The focus adjustment apparatus for an image device according to claim 1, further comprising a focus adjustment amount storage unit that stores a focus adjustment amount of the imaging unit.