自動調(diào)焦設(shè)備和自動調(diào)焦方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可用在例如為了測量和觀察等的目的而拍攝被攝體的圖像的系統(tǒng)中的自動調(diào)焦設(shè)備、自動調(diào)焦方法和程序。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，已知有用于進行觀察和測量等的系統(tǒng)，其中在該系統(tǒng)中，利用計算機來處理通過拍攝被攝體所獲得的圖像。這種系統(tǒng)例如用在數(shù)字顯微鏡和CNC(計算機數(shù)字控制)圖像測量設(shè)備等中。
[0003]日本特開平09-304685公開了可應(yīng)用于上述的數(shù)字顯微鏡和圖像測量設(shè)備等的自動調(diào)焦設(shè)備。在日本特開平09-304685所公開的自動調(diào)焦設(shè)備中，將預(yù)定圖案投影到被測物體的測量面上?；谠擃A(yù)定圖案的所拍攝圖像的對比度信息來進行自動調(diào)焦。這樣使得能夠在不受被測物體的材料限制的情況下聚焦于各種材料的被測物體(例如，參見日本特開平09-304685的第
[0004]段、第
[0019]段和第
[0020]段)。
[0004]為了以高精度進行測量和觀察，通過改變包括物鏡等的光學系統(tǒng)的倍率來頻繁地進行拍攝。因而，要求即使在光學系統(tǒng)的倍率發(fā)生改變的情況下也可以以高精度進行自動調(diào)焦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于上述情形，本發(fā)明的優(yōu)點是即使在倍率發(fā)生改變的情況下也可以以高精度進行自動調(diào)焦的自動調(diào)焦設(shè)備、自動調(diào)焦方法和程序。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種自動調(diào)焦設(shè)備配備有圖像獲取部、圖案控制部和焦點控制部。所述圖像獲取部包括:光學系統(tǒng)，其以預(yù)定倍率形成被攝體的圖像；以及攝像部，其拍攝所述光學系統(tǒng)所形成的所述被攝體的圖像。所述圖案控制部包括:生成部，其以與所述光學系統(tǒng)的所述預(yù)定倍率相對應(yīng)的大小生成圖案；以及投影部，其將所述生成部所生成的圖案投影到所述被攝體上。在所述焦點控制部中，所述光學系統(tǒng)以所述預(yù)定倍率所形成的所投影的圖案的圖像基于所述攝像部所拍攝到的所述被攝體的圖像來控制所述光學系統(tǒng)的焦點位置。
[0007]在該自動調(diào)焦設(shè)備中，以與形成被攝體的圖像的光學系統(tǒng)的倍率相對應(yīng)的大小形成圖案，然后將該圖案投影到被攝體上。利用光學系統(tǒng)以預(yù)定倍率形成所投影的圖案的圖像，然后利用攝像部拍攝該圖像?；谠搱D案的所拍攝圖像來控制光學系統(tǒng)的焦點位置。這樣使得即使在倍率發(fā)生改變的情況下也能夠進行高度精確的自動調(diào)焦。
[0008]所述生成部可以根據(jù)所述光學系統(tǒng)的倍率的變化來改變所述圖案的大小。這樣使得即使在倍率發(fā)生改變的情況下也能夠進行高度精確的自動調(diào)焦。
[0009]所述生成部可以根據(jù)所述光學系統(tǒng)的倍率的增加來減小所述圖案的大小，并且根據(jù)所述光學系統(tǒng)的倍率的減少來增大所述圖案的大小。因而，焦點位置的控制不受例如所形成的圖像變得過大或過小所影響。
[0010]所述生成部可以改變所述圖案的大小，以使得即使在所述光學系統(tǒng)的倍率改變的情況下，所形成的圖案的圖像的大小也大致恒定。這樣使得即使在倍率發(fā)生改變的情況下也能夠進行高度精確的自動調(diào)焦。
[0011]所述生成部可以包括光調(diào)制器，所述光調(diào)制器能夠基于入射光，以改變后的大小來生成所述圖案。通過采用光調(diào)制元件，可以以高精度改變所投影的圖案的大小。
[0012]所述光調(diào)制器可以是微鏡裝置。采用微鏡裝置提高了光的利用效率。
[0013]所述光調(diào)制器可以是液晶面板。通過采用液晶面板，可以以簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)該設(shè)備。
[0014]所述生成部可以包括:生成構(gòu)件，其以預(yù)定大小生成所述圖案；以及變焦透鏡，其改變所述生成構(gòu)件所生成的所述圖案的大小。這樣，可以以預(yù)定大小生成圖案，然后可以利用變焦透鏡來改變該圖像的大小。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種自動調(diào)焦方法，包括以下步驟:利用光學系統(tǒng)來形成要拍攝的被攝體的圖像；以與所述光學系統(tǒng)的預(yù)定倍率相對應(yīng)的大小生成圖案；以及將所述圖案投影到所述被攝體上?；谒队暗膱D案的所拍攝圖像來控制所述光學系統(tǒng)的焦點位置，其中所投影的圖案的圖像是利用所述光學系統(tǒng)以所述預(yù)定倍率形成的。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種程序，其使自動調(diào)焦設(shè)備進行以下步驟:
[0017]檢測形成被攝體的圖像的光學系統(tǒng)的倍率；
[0018]基于所檢測到的倍率來計算圖案的大??；
[0019]以所計算出的大小生成所述圖案，并且將所述圖案投影到所述被攝體上；屠戶
[0020]基于所投影的圖案的所拍攝圖像來控制所述光學系統(tǒng)的焦點位置，其中所投影的圖案的圖像是利用所述光學系統(tǒng)以所檢測到的預(yù)定倍率形成的。
[0021]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，即使在光學系統(tǒng)的倍率發(fā)生改變的情況下也可以以高精度進行自動調(diào)焦。注意，這里所述的本發(fā)明的效果未必受到限制，并且可以是這里所公開的效果中的至少一個。
【附圖說明】
[0022]在以下的詳細說明中，通過本發(fā)明的典型實施例的非限制性示例的方式參考所述的多個附圖來進一步說明本發(fā)明，其中在附圖的幾個視圖中，相同的附圖標記表示相似的部件，并且其中:
[0023]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)示例的示意圖；
[0024]圖2是示出圖像測量設(shè)備的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的框圖；
[0025]圖3是示出圖案控制部的具體結(jié)構(gòu)示例的框圖；
[0026]圖4示出圖案生成部所生成的圖案的一個示例；
[0027]圖5是示出自動調(diào)焦處理的示例的流程圖；
[0028]圖6A?6C各自是示出利用CCD照相機拍攝圖案的圖像所得到的所拍攝圖像的模式圖；
[0029]圖7是使用DMD作為光調(diào)制元件的其它結(jié)構(gòu)示例的示意圖；
[0030]圖8A和8B各自是使用液晶面板作為光調(diào)制元件的結(jié)構(gòu)示例的示意圖；
[0031]圖9是圖案生成部的其它實施例的結(jié)構(gòu)示例的示意圖；以及
[0032]圖10A和10B各自示出圖案生成部所生成的圖案的其它示例。
【具體實施方式】
[0033]這里所示的細節(jié)是舉例，是僅用于例示性地論述本發(fā)明的實施例的目的，并且是為了提供被認為是針對本發(fā)明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的說明而呈現(xiàn)的。在這方面，沒有嘗試以比本發(fā)明的基本理解所需的細節(jié)更詳細的方式示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細節(jié)，其中利用附圖所進行的說明使本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見地明白在實踐中可以如何實現(xiàn)本發(fā)明的形式。
[0034]以下參考附圖來說明本發(fā)明的實施例。
[0035]圖像測暈設(shè)備的結(jié)構(gòu)
[0036]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)示例的示意圖。根據(jù)本發(fā)明實施例的自動調(diào)焦設(shè)備置于圖像測量設(shè)備200內(nèi)。以下將詳細說明構(gòu)成自動調(diào)焦設(shè)備的部分。
[0037]圖像測量設(shè)備200包括:臺10，其中在該臺10上可以放置有工件(被攝體)W，并且該臺10沿X方向和Y方向(圖1的左右方向)可移動；以及光學系統(tǒng)單元11，其被設(shè)置成相對于臺10沿Z軸方向(圖1的上下方向)可移動。沒有限制用以使臺10和光學系統(tǒng)單元11可移動的具體結(jié)構(gòu)?？梢圆捎门_10和光學系統(tǒng)單元11沿各方向相對于彼此可移動的任意結(jié)構(gòu)。
[0038]光學系統(tǒng)單元11包括殼體12、物鏡保持件13、(XD照相機24和照明部25。物鏡保持件13經(jīng)由致動器15連接至殼體12的筒部12A。致動器15包括固定至致動器15的筒部12A側(cè)的磁體16和固定至致動器15的物鏡保持件13側(cè)的線圈17。在使致動器15進行工作的情況下，使物鏡保持件13沿光軸L方向(Z軸方向)移動。
[0039]如圖1所示，物鏡14由物鏡保持件13以物鏡14位于光軸L上的方式保持。在物鏡保持件13移動時，物鏡14沿光軸L方向移動。在本實施例中，通過物鏡14的移動來控制包括物鏡14的成像光學系統(tǒng)29的焦點位置P。光軸L