JP4418205B2 - Autofocus method - Google Patents
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Description
本発明は、平板状の被検査体をCCDカメラ等の撮像手段によって検査する装置におけるオートフォーカス方法に関するものである。 The present invention relates to autofocus how put the plate-like device under test to the apparatus for inspecting the imaging means such as a CCD camera.
従来、被検査体からの反射光を3光束以上に分割し、各分割光束のそれぞれに対して光検知器を設け、各光検知器をフォーカス位置が互いに異なるように配置し、各光検知器からの信号の総和により、装置の焦点深度を上げるようにしたオートフォーカス装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、被検査体の画像を表示するための第1の撮像素子と、この第1の撮像素子とフォーカス方向においてそれぞれ等距離だけ前後して配置された第2、第3の撮像素子とを備え、第2、第3の撮像素子によって得られた被検査体の明るさに関するデータの分散が等しくなる位置まで、第1〜第3の撮像素子を被検査体に相対移動させることにより、第1の撮像素子が被検査体に対し最適フォーカス位置に設定されるようにしたオートフォーカス装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
In addition, a first image sensor for displaying an image of the object to be inspected, and second and third image sensors that are arranged at an equal distance from each other in the focus direction with respect to the first image sensor. By moving the first to third imaging elements relative to the object to be inspected to positions where the variances of the data relating to the brightness of the object to be inspected obtained by the second and third imaging elements become equal, the first There is known an autofocus device in which the image pickup device is set at an optimum focus position with respect to an object to be inspected (see, for example, Patent Document 2).
上記従来のオートフォーカス装置では、フォーカス検知用の光検知器や撮像素子と、画像表示用等(撮影用)の光検知器や撮像素子が機能上独立しており、一対のフォーカス検知用の光検知器や撮像素子のフォーカス方向における中間位置に画像表示等用の光検知器や撮像素子が設置されているため、装置の置かれている温度環境の変化等により、それらの光検知器や撮像素子の初期の取付位置がフォーカス方向上の位置ずれを生じると、フォーカス検知用の光検知器や撮像素子で得られた最適フォーカス位置と画像表示等用の光検知器や撮像素子の被検査体に対する最適フォーカス位置とが一致しない場合が起こる。この場合、画像表示等用の光検知器や撮像素子を被検査体に対する最適フォーカス位置に合わせるのに、それらを被検査体に対する接近、離間方向のいずれへ移動調節したらよいかの移動方向が不明となるため、画像表示用の光検知器や撮像素子およびフォーカス検知用の光検知器や撮像素子を、同時に、前記フォーカス検知用の光検知器や撮像素子で得られた最適フォーカス位置から被検査体に対し前後動させて、画像表示用の光検知器や撮像素子の最適フォーカス位置を確認しなければならず、最適フォーカス位置の検知に時間がかかる等の問題があった。 In the above-described conventional autofocus device, the focus detection light detector or image sensor and the image display or other (photographing) light detector or image sensor are functionally independent, and a pair of focus detection light beams. Since a photodetector and an image sensor for image display are installed at an intermediate position in the focus direction of the detector and the image sensor, the photodetector and the image are picked up due to changes in the temperature environment where the device is placed. If the initial mounting position of the element causes a misalignment in the focus direction, the optimum focus position obtained by the photodetector for focus detection or the image sensor, the photodetector for image display, or the inspected object of the image sensor There is a case where the optimum focus position for does not match. In this case, in order to adjust the optical detector for image display and the image sensor to the optimum focus position with respect to the object to be inspected, the moving direction of whether to move or adjust them toward or away from the object to be inspected is unknown. Therefore, the optical detector and image sensor for image display and the optical detector and image sensor for focus detection are simultaneously inspected from the optimum focus position obtained by the optical detector and image sensor for focus detection. It has to be moved back and forth with respect to the body to check the optimum focus position of the image display photodetector and image sensor, and there is a problem that it takes time to detect the optimum focus position.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、被検査体に対して撮像手段を最適フォーカス位置に迅速に合わせることができる構造が簡単なオートフォーカス方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an autofocus method with a simple structure that can quickly adjust an imaging unit to an optimum focus position with respect to an object to be inspected. .
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項1に係るオートフォーカス方法は、被検査体に対向した第1の撮像手段と、該第1の撮像手段とフォーカス方向に一定距離隔てた位置に配置されて前記被検査体に対向した第2の撮像手段と、前記被検査体からの反射光を前記第1の撮像手段及び第2の撮像手段に導く光学系と、前記第1の撮像手段及び第2の撮像手段の画像データにもとづいて前記被検査体の明るさに関するデータの分散を求める制御手段と、該制御手段の指令によって動作され、前記第1の撮像手段と第2の撮像手段及び前記光学系を第1の撮像手段又は第2の撮像手段のフォーカス方向に移動させる駆動手段とを備えたオートフォーカス装置を使用し、前記第1の撮像手段又は第2の撮像手段を被検査体に対する最適フォーカス位置に合わせるオートフォーカス方法において、
前記被検査体の少なくとも1つの設定箇所における第1の撮像手段と第2の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータの最大値を求めた後、前記第1の撮像手段と第2の撮像手段の前記画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しくなるフォーカス方向の位置に、第1の撮像手段又は第2の撮像手段を移動させ、前記第1の撮像手段と第2の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しい状態を保ちつつ、前記被検査体の前記設定箇所から検査箇所まで第1の撮像手段と第2の撮像手段及び前記光学系を被検査体に平行に相対移動させた後、
前記第1の撮像手段又は第2の撮像手段のいずれか一方を撮影用撮像手段として、その最適フォーカス位置が前記第1の撮像手段及び第2の撮像手段を前記フォーカス方向に隔てた前記一定距離の1/2だけ前記被検査体に近づく方向へ、移動させることを特徴としている。
The present invention is characterized by the following points in order to solve the above problems.
That is, an autofocus method according to a first aspect of the present invention is a first imaging unit that faces the object to be inspected, and is disposed at a position spaced apart from the first imaging unit by a certain distance in the focus direction and faces the object to be inspected. Second imaging means, an optical system for guiding reflected light from the object to be inspected to the first imaging means and the second imaging means, and image data of the first imaging means and the second imaging means Based on the control means for obtaining the dispersion of the data relating to the brightness of the object to be inspected, and operated by a command of the control means, the first imaging means, the second imaging means and the optical system in the first imaging using the automatic focusing device provided with a driving means for moving means or the focusing direction of the second imaging means, combining said first image pickup means or the second image pickup means to the optimum focus position for the object to be inspected auto In Okasu method,
After obtaining the maximum value of the data relating to the brightness obtained based on the image data of the first imaging means and the second imaging means in at least one set location of the inspection object, the first imaging means The first imaging means or the second imaging means is moved to a position in the focus direction where the data relating to the brightness obtained based on the image data of the second imaging means becomes equal, and the first imaging means The first imaging unit, the second imaging unit, and the second imaging unit from the set location to the examination location of the object to be inspected while maintaining the same brightness data obtained based on the image data of the second imaging device. After moving the optical system relative to the object to be inspected,
Either one of the first imaging means or the second imaging means is used as an imaging imaging means, and the optimum focus position is the fixed distance with the first imaging means and the second imaging means separated in the focus direction. It is characterized in that it is moved in the direction approaching the object to be inspected by 1/2.
請求項2に係るオートフォーカス方法は、請求項1に記載のオートフォーカス方法において、前記被検査体の検査箇所において、前記第1の撮像手段と第2の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しくなるフォーカス方向の位置に近づくように移動する側の第1の撮像手段又は第2の撮像手段を撮影用撮像手段として使用することを特徴としている。 An autofocus method according to a second aspect is the autofocus method according to the first aspect , wherein the autofocus method is obtained based on image data of the first imaging means and the second imaging means at the inspection location of the object to be inspected. Further, the first imaging means or the second imaging means on the side moving so as to approach the position in the focus direction where the data regarding brightness is equal is used as the imaging means for photographing.
本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項1に係るオートフォーカス方法によれば、2個の撮像手段のうちの1つが撮影用の撮像手段を兼ねるため、従来のフォーカス検知用の撮像手段と撮影用撮像手段とが別々である装置のように、フォーカス検知用の撮像手段と撮影用撮像手段との経時変化等による機械的位置ずれによって生じる撮影用の撮像手段のピント合わせ方向の判断が不要であり、オートフォーカス動作を極めて短時間に行うことができる。
The present invention has the following excellent effects.
According to the autofocus method of the first aspect, since one of the two imaging units also serves as the imaging unit for imaging, the conventional imaging unit for focus detection and the imaging unit for imaging are separate. As described above, it is not necessary to determine the focusing direction of the imaging means for photographing caused by a mechanical position shift due to a change in the time between the imaging means for focus detection and the imaging means for photographing. Can be done.
しかも、被検査体の検査個所に各撮像手段を移動させる際に、常に、被検査体の表面が各撮像手段の最適フォーカス位置の中央の位置になるように、各撮像手段がフォーカス方向に追従移動されるため、検査個所での撮像手段のピント合わせを短時間に行うことができ、最適フォーカス状態で被検査体の検査を迅速、確実に行うことができる。 In addition, when moving each imaging means to the inspection location of the inspected object, each imaging means follows the focus direction so that the surface of the inspected object is always at the center of the optimum focus position of each imaging means. Since it is moved, the imaging means can be focused at the inspection location in a short time, and the inspection object can be inspected quickly and reliably in the optimum focus state.
請求項2に係るオートフォーカス方法によれば、検査個所で被検査体の表面が各撮像手段の最適フォーカス位置の中央に位置された状態を維持するために、撮像手段をフォーカス方向に移動させる際に、その被検査体の表面に近づくように移動側の撮像手段が撮影用撮像手段として使用されるので、前記中央に位置された状態が完了した後に、各撮像手段を被検査体の表面にピント合わせをするために再移動させる必要がなく、短時間に撮像手段を最適フォーカス位置へ移動させることができる。 According to the autofocus method of the second aspect , in order to maintain the state where the surface of the object to be inspected is located at the center of the optimum focus position of each imaging means at the inspection location, the imaging means is moved in the focus direction. In addition, since the moving-side imaging means is used as the imaging imaging means so as to approach the surface of the object to be inspected, each imaging means is placed on the surface of the object to be inspected after the state of being positioned at the center is completed. It is not necessary to move again for focusing, and the imaging means can be moved to the optimum focus position in a short time.
以下、本発明の一実施の形態に係るオートフォーカス装置について、添付図面を参照して説明する。
図1〜図3において、1は本発明の一実施の形態に係るオートフォーカス装置2を備えた平板状の被検査体Wを検査する検査装置を示す。この検査装置1は、架台3に水平に支持されたテーブル4と、該テーブル4のX軸方向xにおける両端部に立設された一対の脚部5a,5aの上端部にX軸ビーム部5bが連結され、テーブル4上に載置された平板状の被検査体Wを跨ぐように設けられた門型のX軸フレーム5と、該X軸フレーム5のX軸ビーム部5bにX軸方向xに移動自在に支持されると共に、前記オートフォーカス装置2を前面側に支持しているX軸スライダ6とを備えている。
前記X軸フレーム5は、その脚部5a,5aがテーブル4のX軸方向xの両端部にY軸方向yに沿って配置された各2条の案内レール7,7に支持され、脚部5a,5aの下端部に固定されたボールナット(図示せず)が前記案内レール7,7間に配置されてボールねじ8に螺合され、テーブル4上に設置したY軸駆動モータ(Y軸駆動装置)9により前記ボールねじ8が回転されることによってY軸方向yに移動するようになっている。
前記X軸スライダ6は、Z軸方向zの上下端部を、前記X軸ビーム部5bのZ軸方向zの上下端部にX軸方向xに沿って設けた一対の案内レール10,10に支持され、後面(背面)に固定したボールナット(図示せず)が前記案内レール10,10間にX軸方向xに沿って配置されたボールねじ11に螺合され、該ボールねじ11がX軸ビーム部5bの一端部(図1で右端部)に固定したX軸駆動モータ(X軸駆動装置)12によって回転されることにより、X軸方向xに移動するようになっている。
Hereinafter, an autofocus device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 3, reference numeral 1 denotes an inspection apparatus for inspecting a flat plate-like object W provided with an
The X-axis frame 5 is supported by two guide rails 7, 7 whose
The
前記オートフォーカス装置2は、前記X軸スライダ6の前面にZ軸方向zに沿って設けた一対の案内レール6a,6aに支持され、X軸スライダ6に固定したZ軸駆動モータ(Z軸駆動装置)13で回転されるボールねじ14とボールナットからなるねじ機構によってZ軸方向zに移動自在に設けられたZ軸スライダ15と、該Z軸スライダ15の前面にZ軸方向zに沿って設けた一対の案内レール16,16に支持され、前記Z軸スライダ15に固定したフォーカス用モータ(駆動手段)17で回転されるボールねじ18とボールナットからなるねじ機構によってZ軸方向zに移動自在に設けられたフォーカスヘッド19とを備えている。前記ボールねじ18のねじピッチは前記ボールねじ14のねじピッチより小さく設定されており、前記フォーカスヘッド19がZ軸スライダ15よりもZ軸方向zへの微細移動が可能になっている。
The
前記フォーカスヘッド19は、その内部のベース19aに、X軸方向xに所定間隔をあけ、それぞれ、光軸をZ軸方向zに一致させ、対物レンズ側を被検査体W側へ向けて取り付けたCCDカメラ等の第1の撮像手段20および第2の撮像手段21と、前記被検査体Wの表面からの反射光Bを受光してこれをX軸方向xの両側(図2の左右側)に分割して送るビームスプリッター22と、該ビームスプリッター22から送られた光をZ軸方向zの被検査体Wと反対側(図2で上方側)へ反射させて、前記第1、第2の撮像手段20,21に受光させる互いに反対方向に傾斜させた一対の反射鏡23a,23bと、前記反射光Bをビームスプリッタ22に導く対物レンズ24とを備えている。
前記第1の撮像手段20および第2の撮像手段21は、焦点深度が数μm(好ましくは2μm前後、本例では1.72μm)の同一のCCDカメラが使用され、第1の撮像手段20が第2の撮像手段21に対してZ軸方向z(被検査体Wの表面に垂直なフォーカス方向)に一定距離Lだけ隔てた位置(図2の例では、第1の撮像手段20が第2の撮像手段21より下位の方向に隔てられている)に配置されている。前記一定距離(離間距離)Lは数十μmが好ましく、本例では20μmに設定されている。前記一定距離Lとは、その設定数値に第1、第2の撮像手段20,21の焦点深度を加減した数値の範囲に含まれる距離をいうものとする。
前記ビームスプリッター22と反射鏡23a,23b、対物レンズ24とは被検査体Wからの反射光Bを第1、第2の撮像手段20,21に導くための光学系25を構成している。
The
The first imaging means 20 and the second imaging means 21 use the same CCD camera having a focal depth of several μm (preferably around 2 μm, in this example 1.72 μm), and the first imaging means 20 A position separated by a certain distance L in the Z-axis direction z (focus direction perpendicular to the surface of the object W to be inspected) with respect to the second imaging means 21 (in the example of FIG. 2, the first imaging means 20 is the second imaging means 20). Are separated in the direction lower than the imaging means 21 of the image pickup device 21). The fixed distance (separation distance) L is preferably several tens of μm, and is set to 20 μm in this example. The fixed distance L is a distance included in a numerical range obtained by adding or subtracting the depth of focus of the first and second imaging means 20 and 21 to the set numerical value.
The
また、前記オートフォーカス装置2を含む検査装置1の制御装置26は、図3に示すように、前記第1、第2の撮像手段20,21で得たアナログ画像信号をデジタル信号に変換するA/D変換器27a,27bと、該A/D変換器27a,27bから出力されたデジタル信号の画像データを記憶する画像メモリ28a,28bと、該画像メモリ28a,28bに記憶された画像データを読み出して、該画像データから被検査体Wの画像内の明るさに関するデータを作成する画像処理部29と、該画像処理部29で得たデータにもづいて前記明るさに関するデータの分散を演算し、その最大値を求める演算処理部30と、該演算処理部30からの出力にもとづいて動作し、前記Y軸駆動モータ9,X軸駆動モータ12、Z軸駆動モータ13、フォーカス用モータ17を作動させるモータ制御部31と、制御装置26を作動させるに必要な指令を設定入力する入力手段32と、制御装置26の動作させるプログラム、前記入力手段32で入力された各種設定数値や前記演算手段で得られたデータ等が登録されるメモリ33とを備えている。前記A/D変換器27a,27b、メモリ28a,28b、画像処理部29および演算処理部30等は、被検査体Wの明るさに関するデータの分散を求めるフォーカス制御装置(制御手段)34を構成している。
Further, as shown in FIG. 3, the
次に、前記構成のオートフォーカス装置2の作用と共に該オートフォーカス装置2によるオートフォーカス方法について、図4〜図7も参照しながら説明する。
先ず、図4に示すように、ティーチング動作(ステップS1)によってフォーカスヘッド19のZ軸方向zにおける初期位置を設定する。Y軸駆動モータ7とX軸駆動モータ12が作動され、フォーカスヘッド19がX,Y軸方向x、yに移動されて、その対物レンズ24が、前記テーブル4上に載置、固定された被検査体Wの平面方向における任意の選定された1つの設定箇所(ティーチング位置)の上方に移動される。そして、被検査体Wの厚みに合わせてZ軸駆動モータ13が作動されて、前記フォーカスヘッド19がZ軸方向zに所定の高さまで下降された後、フォーカス用モータ17が作動され、前記ティーチング位置でフォーカスヘッド19が一定の微速で被検査体Wの表面に向かって下降されて、第1、第2の撮像手段20,21によるフォーカス位置のサーチ処理動作が行われる。
Next, an autofocus method using the
First, as shown in FIG. 4, the initial position of the
このサーチ処理動作においては、各撮像手段20,21から得られる画像データが前記フォーカス制御装置34の各A/D変換器27a,27bを介してデジタル信号に変換されて画像メモリ28a,28bに、前記フォーカスモータ17に設けられたZ軸エンコーダ(フォーカス位置検出器)17a(図3参照)で検出されるフォーカスヘッド19のZ軸方向zにおけるフォーカス位置Z(図5参照)と対応されて記憶される。そして、前記画像メモリ18a,28bに記憶されたフォーカスヘッド19の各フォーカス位置毎の画像データは前記画像処理部29で読み出され、該画像処理部29によって前記画像データから被検査体Wの表面の明るさに関するデータが作成される。この後、演算処理部30によって前記明るさに関するデータの分散が演算され、その最大値が各撮像手段20,21の被検査体Wの表面に対する最適フォーカス位置として求められる。
In this search processing operation, the image data obtained from each imaging means 20, 21 is converted into a digital signal via each A /
前記明るさに関するデータとは、各撮像手段20,21によって得られたZ軸方向zの各フォーカス位置Zにおける被検査体Wの画像データを前記画像処理部29で処理して、被検査体Wの画像内に存在する明部と暗部とのコントラスト差を数値化したデータ(以下、フォーカス値(AFV)と称する)を意味する。また、前記各撮像手段20,21の画像データにもとづいて得られる明るさに関するデータ(AFV)の分散a,bは、図5に示すように、各撮像手段20,21がフォーカス方向(Z軸方向z)に前記一定の離間距離Lだけ隔てられ(オフセットされ)ている関係で、フォーカス用モータ17のエンコーダ17aの数値で示されるZ軸方向zのフォーカス位置Z1,Z2において、それぞれ大きさが最大(AFVmax)となって現れており、該フォーカス位置Z1,Z2が各撮像手段20,21の最適フォーカス位置となっている。そして、Z軸方向zにおけるフォーカス位置Z2とフォーカス位置Z1の差が第1の撮像手段20と第2の撮像手段21のフォーカス方向に設定した一定の離間距離Lに一致している。
そして、前記のようにして求めた各撮像手段20,21にもとづく各AFVの差がゼロとなるフォーカス位置(初期フォーカス設定位置)Zoが前記演算処理部30により演算されて求められ、該初期フォーカス設定位置Zoまでフォーカス用モータ17の作動によって前記フォーカスヘッド19が移動される。初期フォーカス設定位置Zoは、図6に示すように、各撮像手段20,21の最適フォーカス位置Z1,Z2がそれらの中央に前記被検査体Wを挟んだ状態となる。
The data relating to the brightness is obtained by processing the image data of the object W to be inspected at each focus position Z in the Z-axis direction z obtained by the
A focus position (initial focus setting position) Zo at which the difference between the AFVs based on the respective imaging means 20 and 21 obtained as described above becomes zero is calculated by the
次に、追従動作(ステップS2)によって、前記X,Y軸駆動モータ12、9によりX軸スライダ6をX,Y軸方向x,yに移動させることにより、前記フォーカスヘッド19が前記ティーチング位置から被検査体Wの表面を検査しようとする実際の測定箇所(検査箇所)へ水平に平行移動される。この移動中に、各撮像手段20,21の画像データにもとづいて得られる明るさに関する各データ(AFV)が画像処理部29で作成される。その際、被検査体Wが例えば図7に示すように右上がりに傾いている場合は、各撮像手段20,21の画像データにもとづいて得られる明るさに関する各データ(AFV)は、互いに異なるので、それらのAFVの差が演算処理部30で演算されてその差がゼロとなるように前記フォーカス用モータ17によってホーカスヘッド19が図7で上方に移動されて、常に、各撮像手段20,21の最適フォーカス位置Z1,Z2がその中央に前記被検査体Wを挟んだ状態が維持される。被検査体Wが上記と逆に傾いている場合は、前記フォーカスヘッド19は下方に各AFVの差がゼロとなる位置まで移動され、また、被検査体Wが傾斜していない場合は、前記フォーカスヘッド19はZ軸方向zに移動せず、前記ティーチング位置における初期フォーカス設定位置Zoを保持し、前記と同様に、常に、各撮像手段20,21の最適フォーカス位置Z1,Z2がその中央に前記被検査体Wを挟んだ状態が維持される。
Next, the
次に、詳細サーチ動作(ステップS3)によって、前記実際の測定個所において被検査体Wの表面の検査を行うにあたり、該表面に対して前記撮像手段20,21のうちのいずれか一方を撮影用撮像手段としてピント合わせを行う。この場合、前記被検査体Wを挟んでその上下の等距離のフォーカス位置Zに各撮像手段20,21の最適フォーカス位置Z1,Z2が存在しているので、各撮像手段20,21のフォーカス方向における相互の離間距離Lの半分だけフォーカスヘッド19をZ軸方向zに上昇または下降移動させることにより、各最適フォーカス位置Z1(Z2)を前記被検査体Wの表面に対して迅速、確実に合わせることができる。このようにして、被検査体Wの表面にピント合わせをした一方の撮影用撮像手段20(21)によって前記被検査体Wの表面の欠陥等の状態を正確に検査することができる。
Next, when the surface of the inspected object W is inspected at the actual measurement location by the detailed search operation (step S3), one of the imaging means 20 and 21 is used for imaging on the surface. Focusing is performed as an imaging means. In this case, since the optimum focus positions Z1 and Z2 of the imaging means 20 and 21 exist at the equidistant focus positions Z above and below the subject W, the focus directions of the imaging means 20 and 21 are present. By moving the
なお、前記追従動作(ステップS2)において、各撮像手段20,21の最適フォーカス位置Z1,Z2の中央に前記被検査体Wを挟んだ状態にする途上で、最適フォーカス位置Z1,Z2を被検査体Wに近づける側に移動している撮像手段20(21)を撮影用撮像手段(図7では第1の撮像手段20)として選定して、それの最適フォーカス位置Z1(Z2)が前記被検査体Wの表面に一致するまで、前記フォーカスヘッド19の前記移動を継続させるようにすると、各撮像手段20,21の最適フォーカス位置Z1,Z2の中央に前記被検査体Wが位置された状態(各最適フォーカス位置Z1,Z2がそれらの中央に被検査体Wの表面を位置させて挟んだ状態)にした後に、記フォーカスヘッド19を被検査体Wの表面にピント合わせをするために再移動させる必要がないため、フォーカスヘッド19の移動時の加減速に必要な時間が少なく、短時間に各撮像手段20(21)を最適フォーカス位置Z1(Z2)に移動させて、被検査体Wの検査が行える。
前記詳細サーチ動作(ステップS3)によって、被検査体Wの1つの実際の測定個所における各撮像手段20,21の被検査体Wの表面に対するピント合わせ動作(オートフォーカス動作)と検査が終了すると、被検査体Wに他の検査すべき測定個所が無いか否か(フォーカスヘッド19を次の測定個所に移動させるか否か)が、前記演算処理部30によってメモリ33の登録内容から判断され(ステップS4)、他の測定すべき測定個所がある場合には、ステップS2,S3の動作が繰り返された後、被検査体Wの表面における全ての測定個所に対するピント合わせ動作と検査が終了する。
In the follow-up operation (step S2), the optimum focus positions Z1 and Z2 are inspected while the object W is sandwiched between the optimum focus positions Z1 and Z2 of the imaging means 20 and 21. The imaging means 20 (21) moving to the side closer to the body W is selected as the imaging imaging means (first imaging means 20 in FIG. 7), and the optimum focus position Z1 (Z2) thereof is the inspection object. When the movement of the
When the detailed search operation (step S3) completes the focusing operation (autofocus operation) and the inspection with respect to the surface of the inspection object W of each imaging means 20, 21 at one actual measurement location of the inspection object W, Whether or not there is another measurement location to be inspected in the inspected object W (whether or not the
前記実施の形態に係るオートフォーカス装置2によれば、被検査体Wに対向した第1の撮像手段20と、該第1の撮像手段20とZ軸方向(フォーカス方向)zに一定距離Lだけ隔てた位置に配置されて前記被検査体Wに対向した第2の撮像手段21と、前記被検査体Wからの反射光Bを前記第1の撮像手段20及び第2の撮像手段21に導く光学系25と、前記第1の撮像手段20及び第2の撮像手段21の画像データにもとづいて前記被検査体Wの明るさに関するデータAFVの分散を求める制御手段34と、該制御手段34の指令によって動作され、前記第1の撮像手段20又は第2の撮像手段21及び前記光学系25を第1の撮像手段20又は第2の撮像手段21のフォーカス方向zに移動させる駆動手段17とを備えた構成とされているので、2個の撮像手段20,21のうちの1つが撮影用の撮像手段を兼ねるため、従来のオートフォーカス用の撮像手段と撮影用撮像手段とが別々に用意された装置のように、オートフォーカス用の撮像手段と撮影用撮像手段との経時変化等による機械的な位置ずれによって生じる撮影用撮像手段のピント合わせ方向の判断が不要であり、オートフォーカス動作が極めて短時間に行える。
According to the
前記実施の形態に係るオートフォーカス方法によれば、前記被検査体Wの少なくとも1つの設定箇所における第1の撮像手段20と第2の撮像手段21の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータAFVの最大値AFVmaxを制御手段34によって求めた後、前記第1の撮像手段20と第2の撮像手段21の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータAFVが等しくなるフォーカス方向の位置に、第1の撮像手段20又は第2の撮像手段21を移動させ、前記第1の撮像手段20又は第2の撮像手段21の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータAFVが等しい状態を保ちつつ、前記被検査体Wのその他の検査箇所まで第1の撮像手段20又は第2の撮像手段21を被検査体に平行に相対移動させた後、前記第1の撮像手段20又は第2の撮像手段21を、それらを前記フォーカス方向に隔てた前記一定距離Lの1/2だけ前記被検査体Wに近づく方向へ移動させるようにしたので、被検査体Wの測定個所(検査箇所)に撮像手段20,21を移動させる際に、それらの最適フォーカス位置Z1,Z2の中央の位置Zoに常に被検査体Wの表面が位置するようにフォーカスヘッド19(各撮像手段20,21)がZ軸方向(フォーカス方向)zに追従移動されるため、測定個所での各撮像手段20,21のピント合わせが短時間に行え、各撮像手段20,21の一方を撮影用撮像手段として、その最適フォーカス状態で被検査体Wの検査が行える。
According to the autofocus method according to the embodiment, the brightness obtained based on the image data of the first imaging means 20 and the second imaging means 21 in at least one set location of the object W to be inspected. After the maximum value AFVmax of the data AFV is obtained by the control means 34, the position in the focus direction at which the data AFV relating to the brightness obtained based on the image data of the first imaging means 20 and the second imaging means 21 becomes equal. In addition, the first imaging means 20 or the second imaging means 21 is moved, and the brightness data AFV obtained based on the image data of the first imaging means 20 or the second imaging means 21 is equal. The first imaging means 20 or the second imaging means 21 is relatively moved in parallel with the inspection object to other inspection locations of the inspection object W while maintaining After that, the first imaging means 20 or the second imaging means 21 is moved in a direction approaching the object to be inspected by ½ of the fixed distance L separated in the focus direction. When the imaging means 20 and 21 are moved to the measurement location (inspection location) of the inspection subject W, the surface of the inspection subject W is always positioned at the center position Zo of the optimum focus positions Z1 and Z2. Since the focus head 19 (each
なお、前記各実施の形態に係る検査装置1においては、X軸フレーム5、X軸スライダ6、Z軸スライダ15およびフォーカスヘッド19が、それぞれ、ボールナットに螺合されたボールねじ8,11,14,18を駆動モータ9,12,13,17で回転させることにより、被検査体Wに対してX,Y,Z軸方向x,y,zに相対移動させる駆動装置が採用されているが、これに限らず、X,Y,Z軸駆動装置としてリニアモータ駆動装置、その他の駆動手段を使用してもよい。
また、オートフォーカス装置2においては、前記フォーカスヘッド19をZ軸スライダ15を介してX軸スライダ6に取り付け、Z軸駆動モータ13とフォーカス用モータ17によって、フォーカスヘッド19をZ軸方向(フォーカス方向)に高低の2速度で移動させるようにしたが、前記Z軸スライダ15とZ軸駆動モータ13を省略して、X軸スライダ6に前記フォーカスヘッド19を直接支持して、Z軸方向zに移動させるようにしてもよい。
In the inspection device 1 according to each of the above embodiments, the X-axis frame 5, the
In the
2 オートフォーカス装置
4 テーブル
5 X軸フレーム
6 X軸スライダ
12 X軸駆動モータ(X軸駆動装置)
13 Z軸駆動モータ(Z軸駆動装置)
15 Z軸スライダ
17 フォーカス用モータ(駆動手段)
19 フォーカスヘッド
20 第1の撮像手段
21 第2の撮像手段
22 ビームスプリッタ
23a,23b 反射鏡
24 対物レンズ
25 光学系
29 画像処理部
30 演算処理部
34 フォーカス制御装置(制御手段)
B 反射光
L 一定距離
W 被検査体
2
13 Z-axis drive motor (Z-axis drive device)
15 Z-
DESCRIPTION OF
B Reflected light L Fixed distance W Inspected object
Claims (2)
前記被検査体の少なくとも1つの設定箇所における第1の撮像手段と第2の撮像手段の前記画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータの最大値を求めた後、前記第1の撮像手段と第2の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しくなるフォーカス方向の位置に、第1の撮像手段又は第2の撮像手段を移動させ、前記第1の撮像手段と第2の撮像手段の画像データにもとづいて得られた明るさに関するデータが等しい状態を保ちつつ、前記被検査体の前記設定箇所から検査箇所まで第1の撮像手段と第2の撮像手段及び前記光学系を被検査体に平行に相対移動させた後、
前記第1の撮像手段又は第2の撮像手段のいずれか一方を撮影用撮像手段として、その最適フォーカス位置が前記第1の撮像手段及び第2の撮像手段を前記フォーカス方向に隔てた前記一定距離の1/2だけ前記被検査体に近づく方向へ、移動させることを特徴とするオートフォーカス方法。 A first imaging means facing the object to be inspected; a second imaging means disposed at a position spaced apart from the first imaging means by a fixed distance in the focus direction; and facing the object to be inspected; Data relating to the brightness of the object to be inspected based on the optical system for guiding the reflected light from the first imaging means and the second imaging means and the image data of the first imaging means and the second imaging means And a control means for obtaining the dispersion of the first and second imaging means, and the optical system is moved in the focus direction of the first imaging means or the second imaging means. In an autofocus method using an autofocus device provided with a driving means for adjusting the first imaging means or the second imaging means to an optimum focus position with respect to an object to be inspected,
After obtaining a maximum value of data relating to brightness obtained based on the image data of the first imaging means and the second imaging means at at least one set location of the object to be inspected, the first imaging means And the first imaging means or the second imaging means are moved to a position in the focus direction where the brightness-related data obtained based on the image data of the second imaging means is equal to the first imaging means. The first imaging unit, the second imaging unit, and the second imaging unit from the set location to the examination location of the object to be inspected while maintaining the same state of the brightness data obtained based on the image data of the second imaging device. After moving the optical system relative to the object to be inspected,
Either one of the first imaging unit or the second imaging unit is used as a photographing imaging unit, and the optimum focus position is the fixed distance with the first imaging unit and the second imaging unit separated in the focus direction. The autofocus method is characterized in that it is moved in a direction approaching the object to be inspected by 1/2 of the above.
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