(57)【要約】【課題】オートフォーカス装置および方法において、画面内にピントを合わせるべき被写体とそれ以外の雑被写体が混在していても、画面内の被写体の位置検出を行うことなく、また測距手段を備えることもなく、被写体にピント合せることができるようにする。【解決手段】被写体を含む所定領域の画像信号を、フォーカス位置Ｎを一方向に更新しながら取得する。そしてその画像信号に被写体の画像特徴を強調する演算を施すことにより、画像の鮮鋭度を評価する焦点評価値ＣＮを算出する。各フォーカス位置での焦点評価値ＣＮを比較し、最大値をＣｍａｘと、そのときのフォーカス位置Ｎｍａｘを保存する。フォーカス位置Ｎを変えてもＣｍａｘが更新されないと判定されたとき、フォーカス位置をＮｍａｘの位置に設定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体にフォーカス位置を合わせるためのオートフォーカス装置であって、
前記被写体を含む所定領域の画像信号を取得する撮像部と、
該撮像部のフォーカス位置を可変する撮像制御部と、
前記撮像部により得られた前記所定領域の画像信号を演算して画像の鮮鋭度に対応した焦点評価値を算出するとともに、各フォーカス位置での前記焦点評価値を比較する演算部とを備え、
前記焦点評価値が、前記被写体の画像特徴を有する画像の鮮鋭度に対して相対的に高い評価値を与えることを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
前記焦点評価値が、前記被写体の画像特徴を強調する演算により算出されることを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記被写体の画像特徴を強調する演算が、空間フィルタを用いた演算により行われることを特徴とする請求項１または２に記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
被写体にフォーカス位置を合わせるためのオートフォーカス方法であって、
前記被写体を含む所定領域の画像信号を、フォーカス位置を可変して取得し、
前記所定領域の画像信号に前記被写体の画像特徴を強調する演算を施し、
該演算が施された画像信号から、画像の鮮鋭度を評価する焦点評価値を算出し、
前記各フォーカス位置での前記焦点評価値を比較し、
該比較結果に基づいて、フォーカス位置を調整することを特徴とするオートフォーカス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像パタンが形成された被写体面上にフォーカス位置を合わせるオートフォーカス装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像信号を元にオートフォーカスを行う方法としてコントラスト方式が知られている。
コントラスト方式は、合焦時には被写体画像のコントラストが高くなることを利用して、撮影した画像の特定範囲（以下、フォーカスエリアと称する）内における画像信号の高周波成分を積算した値を焦点評価値とし、フォーカス位置を変える毎に焦点評価値を算出し、焦点評価値が最大となるフォーカス位置に自動調整する方式である。
一方、所望の被写体に正確に合焦するために、被写体位置の検出を行い、所望の被写体位置におけるフォーカスエリアによりピント調整を行うオートフォーカス方法が知られている。
例えば、特許文献１には、フレームごとの画像信号の差分をとって複数の移動体を検出し、その中からピントを合わせるべき被写体と類似の色相を有する移動体を選択し、その移動体上にフォーカスエリアを設定することにより、移動する被写体に常に合焦できるようにしたオートフォーカスシステムが記載されている。
また、特許文献２には、画面内の広い領域で被写体距離を求めるとともに、画面内の複数の測距ポイントの像信号の空間周波または振幅のパターンにより測距結果を選択して、主被写体を雑被写体から区別してピントを合わせるオートフォーカスカメラが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２４１０６５号公報（図３）
【特許文献２】特開２００３−０３５８６１号公報（第３−６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来のオートフォーカス装置および方法には以下のような問題があった。
まずコントラスト方式は、コントラストの情報のみで被写体を判別しようとするので、ピントを合わせたい主被写体が画面内の一部を占め、主被写体以外の雑被写体が画面内に含まれる場合、雑被写体がコントラストの高い物体であると、雑被写体にピントが合ってしまうという問題がある。
特許文献１に記載の技術では、移動体を抽出して位置検出を行ってから、移動体の中で被写体を選択するので、主被写体が移動している場合には主被写体を検出してピントを合わせることができるものの、静止している場合には、主被写体にピントを合わせることができないという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、被写体の測距と像信号によるパタン判別とを組み合わせることにより主被写体にピントを合わせるようにしているが、そのために測距手段を備える必要があるという問題がある。
また、各測距ポイントごとに、測距、パタン判別、およびそれらの組合せ判定の工程が必要となるため、測距ポイントが多くなると迅速なピント調整ができない恐れがあるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、画面内にピントを合わせるべき被写体とそれ以外の雑被写体が混在していても、画面内の被写体の位置検出を行うことなく、また測距手段を備えることもなく、被写体にピント合せることができるオートフォーカス装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、被写体にフォーカス位置を合わせるためのオートフォーカス装置であって、前記被写体を含む所定領域の画像信号を取得する撮像部と、該撮像部のフォーカス位置を可変する撮像制御部と、前記撮像部により得られた前記所定領域の画像信号を演算して画像の鮮鋭度に対応した焦点評価値を算出するとともに、各フォーカス位置での前記焦点評価値を比較する演算部とを備え、前記焦点評価値が、前記被写体の画像特徴を有する画像の鮮鋭度に対して相対的に高い評価値を与える構成とする。
この発明によれば、被写体の画像特徴を有する画像の鮮鋭度が相対的に高い評価値となる焦点評価値が算出されるので、所定領域内に被写体と異なる画像特徴を有する雑被写体が混在する場合であっても、被写体の画像の鮮鋭度が最も高くなるフォーカス位置を検出することができ、雑被写体にピントが合うことを防止できる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のオートフォーカス装置において、前記焦点評価値が、前記被写体の画像特徴を強調する演算により算出される構成とする。
この発明によれば、焦点評価値を、被写体の画像特徴を強調する演算を行うことにより算出するので、被写体の画像特徴を含む画像信号に対して焦点評価値が高くなる。したがって、画像の特徴抽出やパタン比較などの演算を行う場合に比べて、簡素な演算により焦点評価値を求めることができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のオートフォーカス装置において、前記被写体の画像特徴を強調する演算が、空間フィルタを用いた演算により行われる構成とする。
この発明によれば、空間フィルタを用いた演算により焦点評価値を求めるため、簡素かつ高速な演算処理とすることができる。
また、画像の画像特徴が異なる被写体に対しても、空間フィルタの設定を変えるだけで対応できるので、汎用性の高い処理を行うことができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、被写体にフォーカス位置を合わせるためのオートフォーカス方法であって、前記被写体を含む所定領域の画像信号を、フォーカス位置を可変して取得し、前記所定領域の画像信号に前記被写体の画像特徴を強調する演算を施し、該演算が施された画像信号から、画像の鮮鋭度を評価する焦点評価値を算出し、前記各フォーカス位置での前記焦点評価値を比較し、該比較結果に基づいて、フォーカス位置を調整する方法とする。
この発明によれば、フォーカス位置を移動して、被写体を含む所定領域の画像信号を取得し、その画像信号のうち、被写体の画像特徴を強調する演算を施して、画像の鮮鋭度を評価する焦点評価値を算出し、各フォーカス位置での焦点評価値を比較して、比較結果に基づいてフォーカス位置を調整する。
そのため、所定領域内に被写体と異なる画像特徴を有する雑被写体が混在している場合でも、被写体の画像の鮮鋭度に対応したフォーカス位置に調整され、被写体にピントを合わせることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のオートフォース装置および方法によれば、所定領域の画像信号から、被写体の画像特徴を有する画像の鮮鋭度が相対的に高い評価値となる焦点評価値を算出して、各フォーカス位置での焦点評価値を比較し、フォーカス位置の調整を行うことができるので、被写体と異なる画像特徴を有する雑被写体が混在していても、被写体の位置検出を行うことなく、また測距手段を備えることもなく、被写体にピントを合わせることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係るオートフォーカス装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るオートフォーカス装置の概略構成について説明するための機能ブロック図である。図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るオートフォーカス装置の被写体および雑被写体の一例について説明するための平面視模式図である。ＸＹ座標系は図示の上下（Ｙ軸方向）、および左右（Ｘ軸方向）を参照するための座標軸である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の縦断面における高さを示すグラフである。図２（ｃ）は、図２（ａ）の被写体および雑被写体の表面の画像について説明するための画像信号の微分値を示すグラフである。図２（ｂ）、（ｃ）の縦軸はそれぞれ高さ、画像信号の微分値であり、横軸は画素位置である。
【００１１】
本実施形態のオートフォーカス装置１は、特徴抽出可能な画像を有する被写体にフォーカス位置を合わせるための装置である。したがって、そのような被写体を撮像する撮像システムであれば、例えば、カメラ、ヴィデオ、顕微鏡などの種々の光学システムに用いることができるが、以下では、例えば半導体ウエハや液晶ガラス基板などの規則的な画像パタンを有する被検体を撮像する場合の例で説明する。
【００１２】
オートフォーカス装置１の概略構成は、図１に示すように、撮像部２、撮像制御部３、画像取込部５、演算部７、保存部６、モニタ８、設定部９および全体制御部４からなる。
被写体１１は、例えば、半導体ウエハや液晶ガラス基板などの平板状で、表面に基板パタンなどによる規則的な画像パタンが形成されたものである。そして、試料台１２上に載置されている。
【００１３】
撮像部２は、被写体を含む所定領域の画像信号を取得するためのもので、図示しないが、例えば適宜のレンズ構成を有する撮像光学系とＣＣＤエリアセンサなどからなる撮像素子とを備える。
そして、撮像光学系により被写体１１を含む所定領域の像を撮像素子の撮像面に結像し、光電変換して、所定領域をフレーム範囲とする画像信号１００を取得できるようになっている。
本実施形態での撮像部２は、被写体１１の一部を所定の倍率に拡大観察する対物レンズを備えた顕微鏡に適用した例を示している。
なお、撮像部２は、図示しない移動機構により、試料台１２に対して相対的に移動できるようになっており、被写体１１上の適宜位置に移動できるようになっている。
【００１４】
撮像制御部３は、撮像部２のフォーカス位置を可変するための制御機構である。そして、全体制御部４からの制御信号に基づいて、撮像部２の撮像光学系の対物レンズ位置を移動することにより、フォーカス位置を可変できる構成とされている。
【００１５】
画像取込部５は、撮像部２により取得された１フレーム分の画像信号１００をフォーカス位置の情報とともに画像データとして取り込むものである。
演算部７は、画像取込部５により取り込まれた画像信号１００に対して、被写体１１の画像パタンの画像特徴部分における画像の鮮鋭度に対応した焦点評価値を算出するためのものである。
画像取込部５、演算部７はそれぞれ専用の処理回路を備えたハードウェアから構成してもよいが、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、画像データの入出力インタフェースなどを備えたコンピュータを用いて、それぞれの処理に対応したプログラムを実行することにより実現している。
【００１６】
保存部６は、演算部７の処理の設定データや、画像取込部５に取り込まれた画像信号１００などを保存するためのもので、例えば、ハードディスクなどを採用できる。
モニタ８は、画像取込部５が取り込んだ画像信号１００や、設定部９により操作入力するための操作画面などを表示を行うものである。
設定部９は、オートフォーカス装置１を動作させるために必要な操作入力を行うためのもので、例えば、文字入力するためのキーボードや、マウスなどのポインティングデバイスが採用できる。
全体制御部４は、設定部９の操作入力に基づいて、撮像制御部３、画像取込部５、演算部７、保存部６、モニタ８に必要な制御信号を送って、これらの動作制御を行うためのものである。
【００１７】
次に、オートフォーカス装置１の動作原理について説明する。
例えば、被写体１１の表面の画像パタンが、図２（ａ）に示すように、図示のＹ軸方向に沿って延され、比較的低輝度の地肌部１６上にＸ軸方向に等ピッチで設けられた縦線状パタン１５からなり、被写体１１上に、縦線状パタン１５とは異なる、例えば異物１３（雑被写体）が付着しており、その異物１３を高倍率の対物レンズで拡大観察を行う場合を考える。
異物１３としては、どのようなものでもよいが、例えば製造上の欠陥やゴミの付着などが挙げられる。
撮像部２により取得される画像の範囲は、図２（a）に示すように対物レンズの視野内で取り込まれた撮像の範囲で、視野の中央部にフォーカスエリア１４が設定されている。
フォーカスエリア１４内には、長手方向に被検体領域Ａ１、異物領域Ｂ、被検体領域Ａ２がこの順に表示されている。そして、図２（ｂ）に示すように、異物１３は適宜の基準位置から高さＨ１の位置にあり、被写体１１は、それより低い高さＨ２の位置にある。
【００１８】
このような場合、焦点評価値として、例えば、画像輝度の微分値を採用すると、縦線状パタン１５より異物１３の表面の凹凸のピッチが狭いため、図２（ｃ）に示すように、被検体領域Ａ１、Ａ２よりも異物領域Ｂの方が輝度変化の回数が多くなるため、焦点評価値は高く評価される。そのため、フォーカス位置は、異物領域Ｂの輝度の微分値のコントラストが最大となる位置と判定され、高さＨ１の異物１３の上面に合焦することになり、被写体１１上に合焦することができない。例えば、５０倍の高倍率対物レンズを用いた拡大観察では、被写界深度が浅くなるので、被写体１１を観察したい場合は、デフォーカスして被写体１１の観察に支障を来すことになる。
【００１９】
本実施形態では、このような不具合を避けるため、被写体１１の縦線状パタン１５と異物１３との間で、実際の画像の鮮鋭度に対して重み付けを変えた焦点評価値を算出できるようにする。
そのために、撮像範囲１４の画像信号１００に対して、縦線状パタン１５の特徴を強調する空間フィルタの演算処理を行い、焦点評価値をその演算処理後の画像データの積算値として算出する。
図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る焦点評価値を算出するための例えば３×３の空間フィルタｆの係数マトリクスの一例を示す。なお、図示のＸＹ座標系は、画素の隣接方向を示すためのもので、図２（ａ）のＸＹ座標系と一致している。
【００２０】
この空間フィルタｆの係数マトリクスは、行方向がＸ軸方向に一致する３×３マトリクスで表され、各係数ｆｉｊが、ｆ１１＝ｆ２１＝ｆ３１＝ｆ１３＝ｆ２３＝ｆ３３＝−１、ｆ１２＝ｆ２２＝ｆ３２＝２となっているものである。このような係数マトリクスにより、画像信号１００の画素単位の画像信号に対して、３×３の空間フィルタ演算（空間フィルタ処理）が行われ、Ｙ軸方向のエッジを強調する処理が行われる
この縦エッジ強調は、縦線状パタン１５のエッジの輝度が強調され、異物１３の表面の輝度は失われる。
したがって、その積算値である焦点評価値は、実質的に被写体１１の画像パタンの鮮鋭度が増すほど高い評価値となり、被写体１１にピントが合ったフォーカス位置を求めることができる。
【００２１】
このとき、フォーカスエリア１４内で、被写体１１、異物１３の位置を検出しているわけではないが、空間フィルタ演算により、異物１３を画像データから自動的に除去しているも同然の結果が得られる。
このように、本実施形態では、画像データに対する空間フィルタ演算とその積算計算という簡単な演算処理により、異物１３を除去した焦点評価値が得られるので、迅速なフォーカス位置調整を行うことができる。
【００２２】
ここで、異なる画像パタンを有する別の被写体のピント検出を行う場合は、空間フィルタの係数を変えればよい。他の空間フィルタの例として、図３（ｂ）、（ｃ）に、空間フィルタｇ、ｈの係数マトリクスを示した。
空間フィルタｇ（図３（ｂ）参照）は、Ｘ軸方向に延びる横線を強調するためのもので、各係数は、ｇ１１＝ｇ１２＝ｇ１３＝ｇ３１＝ｇ３２＝ｇ３３＝−１、ｇ２１＝ｇ２２＝ｇ２３＝２である。
空間フィルタｈ（図３（ｃ）参照）は、図２（ａ）において異物１３を強調するためのもので、各係数は、ｈ２２＝４、ｈ１１＝ｈ１３＝ｈ３１＝ｈ３３＝−１、ｈ１２＝ｈ２１＝ｈ２３＝ｈ３２＝０である。
空間フィルタｈでは、本実施形態の被写体１１に比べて、異物１３の画像特徴を強調するような空間フィルタになっているので、異物１３にピントを合わせるときは、空間フィルタｈを用いることができる。
【００２３】
なお、これらは空間フィルタの例の一部であって、係数の配置や係数マトリクスのサイズは、強調する画像の特徴に応じて適宜設定することができる。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係るオートフォーカス方法についてオートフォーカス装置の動作とともに説明する。
図４は、本発明の実施形態に係るオートフォーカス装置の設定画面について説明するための模式説明図である。図５は、本発明の実施形態に係るオートフォーカス方法の各工程について説明するためのフローチャートである。図６は、本実施形態のオートフォーカス方法による焦点評価値の一例について説明するための模式グラフである。縦軸は焦点評価値Ｃを、横軸はフォーカス位置Ｎを表す。
【００２５】
本実施形態のオートフォーカス方法では、被写体１１の画像パタンに応じて焦点評価値を求める処理を選択する。図４に示すのは、モニタ８に表示される設定画面の一例である。
設定画面には、被写体画像サンプル表示部２０、異物画像サンプル表示部２１、処理一覧表示部２２、処理選択表示部２３、評価結果表示部２４、自動選択ボタン２５などが設けられている。
被写体画像サンプル表示部２０、異物画像サンプル表示部２１は、それぞれ、保存部６に予め保存された代表的な被写体および異物の画像サンプルである画像α、βを呼び出して表示する画面である。
これらの画像α、βは、必要に応じて保存部６に追加できるようになっており、操作者が直感的で簡単な操作を行うことができるようになっている。また、これらの画像データは、焦点評価値を求める処理を試行してその妥当性を確認するための試行用データにもなっている。
【００２６】
処理一覧表示部２２には、実行可能な全画像処理が、例えば、処理ａ、処理ｂ、…などとして、一覧表示されている。ここで、便宜的に「処理ａ」などとしているが、処理内容が分かる名称、解説やアイコンなどを表示してもよいことは言うまでもない。
操作者は処理一覧表示部２２の中の処理を手動選択することができるようになっている。
【００２７】
処理選択表示部２３には、処理一覧表示部２２から選択された処理が表示される。例えば、処理ａ、ｋ、ｐが選択されている。このうち、処理ａは、焦点評価値を求めるための空間フィルタを設定する縦エッジ強調処理である。
処理ｋ、ｐは、それ以外の画像処理であり、例えば、横エッジ強調処理、斜めエッジ強調処理、２値化処理、孤立点除去処理などの画像処理である。
評価結果表示部２４は、選択された処理ａ、ｋ、ｐを被写体画像サンプル表示部２０、異物画像サンプル表示部２１の画像サンプルに対して実行した場合の焦点評価値の大きさを示すものである。
この値は、本実施形態では、処理選択表示部２３で選択された処理を画像α、βの画像データに対して演算して求めるようにしている。
ただし、例えば、画像サンプルの登録時に予めすべての処理に対して演算して、その結果を保存部６に記憶しておき、必要に応じて呼び出すことにより表示してもよい。
【００２８】
例えば、焦点評価値が、画像αは３００で、画像βは５０となる場合、焦点評価値の比率が、６：１と大きいため、画像α内に画像βが混在しても、画像αの被写体に合焦することが理解される。焦点評価値の比率が小さい場合は、処理の選択をやり直すようにする。
【００２９】
自動選択ボタン２５は、上記のような処理の選択工程を自動的に行うための操作ボタンである。
自動選択ボタン２５が押されると、例えば、処理ａ、ｂ、…を総当たり処理したり、遺伝的アルゴリズムなどの最適化処理したりすることで自動試行され、画像α、βの焦点評価値の比率が最大となるような処理が選択されるようになっている。
【００３０】
次に、ピント合せ動作について、図１、５、６を参照して説明する。
本実施形態では、撮像部２の対物レンズが光軸方向に移動した際のフォーカス位置情報が、所定ピッチ毎に検出され、それぞれ試料台１２の被写体１１から遠ざかるにつれて増大する高さ距離に相当する番号Ｎにより各フォーカス位置が記述される。
ステップＳ１では、対物レンズが被写体１１に当接しない下限位置に番号Ｎの初期値としてＮ０に初期設定する。
また、カウンタＭをＭ＝０として初期化する。
【００３１】
ステップＳ２では、撮像制御部３の制御信号により、番号Ｎに対応する位置に対物レンズ位置を移動する。
ステップＳ３では、対物レンズの移動位置で撮像部２により撮像を行い、画像信号１００を画像取込部５に取り込む。
ステップＳ４では、選択された処理を実行し、焦点評価値ＣＮを算出する。
【００３２】
ステップＳ５では、それまでに算出した焦点評価値の最大値ＣｍａｘとＣＮとを比較し、ＣＮが最大であれば、Ｎｍａｘ＝Ｎ、Ｃｍａｘ＝ＣＮとする。
ＣＮ＜Ｃｍａｘであれば、カウンタＭを更新する。
そして、ステップＳ６を実行する。
【００３３】
ステップＳ６では、カウンタＭが所定値ｍに達したかどうか判定し、Ｍ＝ｍであれば、Ｎが終了位置と判断してステップＳ７を実行する。
Ｍ＜ｍであれば、Ｎは終了位置でないと判断してステップＳ８を実行する。
ここで、カウンタＭは、焦点評価値のピーク値を確実に越えたかどうかを判定するためのもので、所定値ｍは１以上に設定する。
【００３４】
ステップＳ７では、撮像制御部３から制御信号を送り、撮像部２の対物レンズ位置を番号Ｎｍａｘの位置に設定する。これにより合焦が終了する。
ステップＳ８では、Ｎ＝Ｎ＋１として、ステップＳ２を実行し、上記処理を繰り返す。
【００３５】
このような動作により、フォーカス位置Ｎに対する焦点評価値Ｃは、図６に太い実線で示す曲線２６のような上に凸の山形のグラフとして表される。ここで、処理ａにおいて適切な空間フィルタを採用することにより、曲線２６のピーク値Ｃｍａｘを与えるフォーカス位置Ｎｍａｘが被写体１１に対する正確な合焦位置となるものである。
【００３６】
例えば、破線で示した曲線２７は、空間フィルタｈを用いた場合の異物１３に対する焦点評価値Ｃのグラフである。
空間フィルタｈは、方向性のないエッジ部を有する異物１３の焦点評価値Ｃを算出するため、ＮＦ（ただし、ＮＦ＞Ｎｍａｘ）の位置で、焦点評価値の最大値ＣＦとなる山形のグラフが得られる。
しかし、この空間フィルタｈは、設定時に画像βの焦点評価値が画像αを上回る結果となるため選択されることはないものである。
【００３７】
このように、本実施形態のオートフォーカス装置および方法によれば、ピントを合わせたい被写体の焦点評価値がそれ以外の雑被写体（異物１３）に比べて高く評価されるように設定することにより、被写体に正確にピントを合わせることができる。
【００３８】
なお、上記の説明では、図５のステップＳ７において、焦点評価値の最大値Ｃｍａｘに対応するフォーカス位置Ｎｍａｘに移動するようにした例で説明したが、焦点評価値Ｃｍａｘの近傍前後の３点の対物レンズ位置から適宜の補間法によりフォーカス位置を算出する工程を設けてもよい。そうすれば、フォーカス位置の精度が向上されるので、高精度のピント合せを行うことができる。また、対物レンズの移動位置Ｎのピッチ設定を大きくとることにより、ピント合せを高速化することができる。また、雑被写体である異物１３にフォーカスを合わせる場合には、設定画面の評価結果表示部２４の焦点評価値が画像α＜画像βとなるように処理一覧表示部２２から処理を選択する。この場合、空間フィルタｈを用いて異物１３に対する焦点評価が行われ、図６に示す曲線２７が作成される。この曲線２７の極大値となる焦点評価値の最大値ＣＦに対応する対物レンズの移動位置がフォーカスに設定されることになる。
【００３９】
また、上記の説明では、被写体上に、雑被写体として異物１３が存在することで、複数の合焦位置が生じる場合の例で説明したが、例えば、図７（ａ）に示すように、光透過性を有する被写体２８において、表面２８ａと裏面２８ｂとが、それぞれ異なるパタン２９（図７（ｂ）参照）、パタン３０（図７（ｃ）参照）を有する場合にも、本発明は好適に適用することができる。
すなわち、パタン２９、３０のいずれかを強調する空間フィルタ処理などによる焦点評価値を設定することにより、表面または裏面への一方にフォーカス位置を合わせることができるものである。
また、被写体表面に凹凸が形成され、凹部と凸部とで異なる画像パタンを有する場合にも本発明は好適である。
【００４０】
また、上記の説明では、被写体の画像特徴を強調する演算を行って焦点評価値を求める例で説明したが、焦点評価値は、被写体と雑被写体との間の画像特徴に十分な差があればよく、例えば、被写体または雑被写体の画像特徴を除去するように輝度信号を操作する処理を行って焦点評価値を求めてもよい。例えば、雑被写体が微小なゴミなどである場合、孤立点除去処理や、２値化処理によって雑被写体の除去などの処理などの例を挙げることができる。
【００４１】
また、上記の説明では、焦点評価値を求めるのに空間フィルタを用いた例で説明したが、画像信号に対する演算処理であれば、他の演算処理を用いてもよい。例えば、２値化処理をした画像を膨張処理を複数回処理して細いパタンを除去した大きな欠陥画像を作成し、その後に収縮処理を同回数処理して復元した大きな欠陥画像と２値化画像を排他的論理和の画像間演算することにより、パタンのみの画像を作成し、このパタンに対して焦点位置を合わせることもできる。このように画像特徴を空間周波数成分で特定することにより、画像の空間スペクトルに適宜の重み付けをして焦点評価値を算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係るオートフォーカス装置の概略構成について説明するための機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るオートフォーカス装置の被写体および雑被写体の一例について説明するための平面視模式図、その縦断面における高さを示すグラフ、および被写体および雑被写体の表面の画像について説明するための画像信号の微分値を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係る焦点評価値を算出するための空間フィルタの係数マトリクスの例である。
【図４】本発明の実施形態に係るオートフォーカス装置の設定画面について説明するための模式説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るオートフォーカス方法の各工程について説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態のオートフォーカス方法による焦点評価値の一例について説明するための模式グラフである。
【図７】本発明の実施形態のオートフォーカス方法に好適な被写体の他の例について説明する斜視図、その表面図および裏面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  オートフォーカス装置
２  撮像部
３  撮像制御部
４  全体制御部
５  画像取込部
６  保存部
７  演算部
１１、２８  被写体
１２  試料台
１３  異物
１４  フォーカスエリア（所定領域）
１５  縦線状パタン（画像）
２９、３０  パタン（画像）
１００  画像信号
【図１】
2008185603.tif 000003
【図２】
2008185603.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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