(57)【要約】【課題】  単純かつ自動化可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供すること。【解決手段】  光源（２２０、２３０、２４０）と、カメラ装置（２６０）と、光源の光源設定及びこの光源設定に対応するカメラ出力を複数のレンズに関して備えるレンズ識別校正データと、を有する画像処理装置（１０）を用いて識別対象のレンズ（２５０）を識別する。光源の出力制御レベルを設定し、この出力制御レベルに対応する照明光を照射させる。識別対象のレンズを用いて照明光をカメラ装置に伝達させる。カメラ装置に伝達させた照明光に基づくカメラ装置の出力を判定する。このカメラ出力及び光源出力制御レベルに基づく被検データと、レンズ識別校正データとを比較する。被検データとレンズ識別校正データとの比較結果に基づき識別対象のレンズを識別する。【選択図】  図１
2004157534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの制御可能な光源と、カメラ装置と、前記光源に関する少なくとも１つの光源設定及びこの光源設定に対応する前記カメラ装置の出力データを複数のレンズに関して備えるレンズ識別校正データと、を有する画像処理装置を用いて識別対象のレンズを識別するレンズ識別方法であって、
前記光源の少なくとも１つに関して少なくとも１つの出力制御レベルを設定し、この出力制御レベルに対応する照明光を照射させる照明光照射工程と、
前記識別対象のレンズを用いて前記照明光を前記カメラ装置に伝達させる照明光伝達工程と、
前記カメラ装置に伝達させた照明光に基づく前記カメラ装置の少なくとも１つのカメラ出力を判定するカメラ出力判定工程と、
前記少なくとも１つのカメラ出力及び前記少なくとも１つの出力制御レベルに基づく被検データを、前記レンズ識別校正データと比較するデータ比較工程と、
前記被検データと前記レンズ識別校正データとの比較結果に基づき前記識別対象のレンズを識別するレンズ識別工程と、を備えることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ識別方法において、
前記カメラ出力判定工程は、所定条件における前記カメラ装置の最低出力値からの増分である純粋出力増分を判定する純粋出力増分判定工程を備えることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズ識別方法において、
前記純粋出力増分判定工程は、
前記画像処理装置に設けられたすべての光源がオフの際に前記カメラ装置が出力する第１のカメラ出力を判定する第１カメラ出力判定工程と、
前記光源の少なくとも１つが前記照明光を照射するとき、前記カメラ装置が出力する第２のカメラ出力を判定する第２カメラ出力判定工程と、
前記第２のカメラ出力から前記第１のカメラ出力を差し引いて前記純粋出力増分を判定する減算実行工程と、を備えることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレンズ識別方法において、
前記画像処理装置を所定の基準設定にした状態で前記少なくとも１つのカメラ出力を判定する基準設定出力判定工程を備えることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項５】
請求項４に記載のレンズ識別方法において、
前記基準設定出力判定工程には、
前記画像処理装置の光路構成を所定の基準設定にする基準光路構成設定工程と、
前記少なくとも１つの光源による照明光の照射を所定の基準設定にする基準照明光設定工程と、を備えることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズ識別方法において、
前記基準照明光設定工程は、透過光、側射光、同軸落射光のうち少なくとも１つを調整する照明光調整工程を備え、
前記基準光路構成設定工程は、所定の視野範囲における対象物の表面に焦点を合わせる視野範囲焦点合わせ工程を備えることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項７】
請求項６に記載のレンズ識別方法において、
前記視野範囲焦点合わせ工程では、前記画像処理装置のステージの表面及び／または試料の表面に対して焦点を合わせることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項８】
請求項５に記載のレンズ識別方法において、
前記基準照明光設定工程は、透過光、側射光、同軸落射光のうち少なくとも１つを調整する照明光調整工程を備え、
前記基準光路構成設定工程は、所定の視野範囲において焦点を外す視野範囲焦点外し工程を備えることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項９】
請求項８に記載のレンズ識別方法において、
前記照明光調整工程では同軸落射光を調整し、
前記視野範囲焦点外し工程で得られる視野範囲の画像は、前記同軸落射光の後方散乱光により得られることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項１０】
請求項４ないし請求項９のいずれかに記載のレンズ識別方法において、
前記画像処理装置の基準設定は、前記レンズ識別校正データの取得に用いた基準設定と同じであることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレンズ識別方法において、
前記画像処理装置は、前記レンズ識別校正データを判定した画像処理装置と同じ型式であることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のレンズ識別方法において、
前記レンズ識別校正データは前記画像処理装置と同一の画像処理装置で判定されたことを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のレンズ識別方法において、
前記画像処理装置には、複数のターレットレンズを備えかつこの複数のターレットレンズの位置を切換可能なターレット機構が設けられ、
前記レンズ識別校正データは、少なくとも１つの光源設定と、この光源設定に対応する前記カメラ装置の少なくとも１つのカメラ出力とを前記複数のターレットレンズの位置ごとに対応させたデータを含み、
前記照明光照射工程、前記照明光伝達工程、前記カメラ出力判定工程を前記ターレットレンズの位置の少なくとも２つで行い、
前記データ比較工程は、前記少なくとも２つのターレットレンズのうち第１のターレットレンズの位置に対応する少なくとも１つの光源出力制御レベル及び少なくとも１つのカメラ出力と、前記少なくとも２つのターレットレンズのうち第２のターレットレンズの位置に対応する少なくとも１つの光源出力制御レベル及び少なくとも１つのカメラ出力との関係に基づくターレット位置相関データを比較するターレット位置相関データ比較工程を含むことを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレンズ識別方法において、
前記第１のターレットレンズの位置に対して行う前記照明光照射工程、前記照明光伝達工程、前記カメラ出力判定工程を、前記判定されたカメラ出力が所定値になるまで繰り返す第１ターレット位置カメラ出力取得工程を備え、
前記第２のターレットレンズの位置に対して行う前記照明光照射工程、前記照明光伝達工程、前記カメラ出力判定工程における前記光源の出力制御レベルを、前記第１ターレット位置カメラ出力取得工程において前記カメラ出力が前記所定値になった際の出力制御レベルとすることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のレンズ識別方法において、
前記第１ターレット位置カメラ出力取得工程における所定のカメラ出力は、前記レンズ識別校正データ判定時に用いたものと同一にすることを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載のレンズ識別方法において、
前記レンズ識別校正データは、前記画像処理装置と異なる型式の画像処理装置で判定されたものであり、
前記ターレット位置相関データ比較工程では、
前記第１・第２ターレットレンズの位置の少なくとも１つに対応する少なくとも１つの光減衰率を特定し、
前記少なくとも１つの光減衰率を用いて前記ターレット位置相関データを比較することを特徴とするレンズ識別方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの制御可能な光源と、カメラ装置と、前記光源に関する少なくとも１つの光源設定及びこの光源設定に対応する前記カメラ装置の出力データを複数のレンズに関して備えるレンズ識別校正データと、を有する画像処理装置であって、請求項１ないし請求項１６いずれかに記載のレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置に関し、詳しくは、画像処理装置用レンズを識別するレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理装置は、試料の画像を取り込んで特定形状の寸法測定等を行うものである。試料の位置やその他の特徴の基準値を予め設定しておき、これと実際の測定値とを比較することで寸法測定等を行う。
【０００３】
画像処理装置では、試料の特定箇所に焦点を合わせるためにレンズが必須となる。
各種の試料に対応するため、または、同一の試料における異なる箇所を画像処理の対象とするためには、倍率その他の特性が異なる対物レンズを用いることが必要となる。特性の異なる複数のレンズを用いるには、画像処理に応じてレンズを交換することが必要である。
レンズを交換する際は、目的に応じた画像を得るためにレンズの物理的特性（開口数、解像度、光学構成、各レンズに固有の画像化特性など）を確認し、適切なものを選択せねばならない。
【０００４】
目的に応じたレンズを選択する際にレンズを識別する方法として、例えばレンズ特性に関する識別情報を付したラベルをレンズに貼っておき、この識別情報を作業者が確認する方法がある。
これと異なる方法として、スキャナによりラベルを自動的に読み取る方法や、レンズの特性をコード化した情報をセンサにより光学的または電気的に取得する方法もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３７２５９号公報（第２４、２８段落、図１、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、作業者が識別情報を確認する前者の方法では、レンズにラベルを貼り付ける必要が生じる。また、レンズを画像処理装置に取り付けた後はラベルの貼付けが困難になることが多いことから、事前準備としてラベルの有無を確認する必要が生じるとともに、ラベルの貼付けを忘れた場合にはレンズの取外し、ラベルの貼付け、レンズの再取付けをしなければならなくなる。
更に、画像処理装置が自動化されている場合などは、レンズ識別のために作業者が装置に触れることが危険となることがあるかもしれない。
【０００７】
レンズの識別を終えても、取り付けたレンズに応じた画像処理や動作制御を実行するために、画像処理装置に識別情報を入力する必要が生じる。この場合、識別情報の入力にも作業者の工数がかかることになる。更に、作業者が誤った識別情報を入力した場合、画像処理装置の誤動作が生じてしまう。
【０００８】
一方、後者の方法では、スキャナやセンサを用いることで識別情報の入力ミスを防ぐことができる。しかし、スキャナやセンサを設ける分、ハードウェアのコストが増加するとともに、設計上の制約が多くなる。
更に、上記いずれの方法においても、各種画像処理装置間におけるレンズの互換性がないことが多い。
【０００９】
以上より、従来の方法は、実用上、レンズの特性を正確かつ迅速に判定するための合理的な解決手段を提供していないといえる。そこで、特に自動化された画像処理装置においては、交換可能な複数のレンズを単純かつ自動で識別可能な方法が求められていた。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題点を解決できるような単純かつ自動化可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、数少ない自動セットアップ条件のみでレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、画像処理装置用カメラ装置及び照明装置を用い、レンズの光伝達特性に基づいてレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、画像処理装置用カメラ装置及び照明を用いて、試料が結像しない画像を連続して測定することによりレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、試料が結像しない画像を連続して取得した結果と、判定済のレンズの測定値データベースとから、現時点のレンズを分類可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、特定のレンズセットに対応する所定のレンズ識別校正値の組合せを利用するレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
【００１２】
本発明の更なる目的は、異なるレンズの異なる反射特性を利用するレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、ワークステージの一部を視野範囲に配置することでレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、画像処理装置のXYステージまたは試料を再配置することなしにレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、光源からカメラ装置へのエネルギ移動による変化を測定することによりレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、レンズの視野範囲において対象物に焦点を合わせることなしにレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、光源により照明された視野範囲に生じうる予測できない変化に影響されずにレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
【００１４】
本発明の更なる目的は、各種レンズの様々なコーティング、特性、誤差を校正または補償可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、光源の使用期間中に起こるエネルギ出力レベルの予測できない変化を補償してレンズを識別可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、レンズ識別用測定値を標準化するために、光をレンズからカメラ装置に伝達させるのに用いる複数の光学部品を選択可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
【００１５】
本発明の更なる目的は、所定のデザインバリエーションを備える複数の画像処理装置用レンズを用いるために補償または校正可能なレンズ識別方法及びこのレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るレンズ識別方法は、少なくとも１つの制御可能な光源と、カメラ装置と、前記光源に関する少なくとも１つの光源設定及びこの光源設定に対応する前記カメラ装置のカメラ出力のデータを複数のレンズに関して備えるレンズ識別校正データと、を有する画像処理装置を用いて識別対象のレンズを識別するものであって、
前記光源の少なくとも１つに関して少なくとも１つの出力制御レベルを設定し、この出力制御レベルに対応する照明光を照射させる照明光照射工程と、
前記識別対象のレンズを用いて前記照明光を前記カメラ装置に伝達させる照明光伝達工程と、
前記カメラ装置に伝達させた照明光に基づく前記カメラ装置の少なくとも１つのカメラ出力を判定するカメラ出力判定工程と、
前記少なくとも１つのカメラ出力及び前記少なくとも１つの出力制御レベルに基づく被検データを、前記レンズ識別校正データと比較するデータ比較工程と、
前記被検データと前記レンズ識別校正データとの比較結果に基づき前記識別対象のレンズを識別するレンズ識別工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
前記光源の出力制御レベルは、光源の出力（照明光）を変化させるために設定するものであり、例えば、光源に対する電圧値の設定である。光源の出力に対して常に一定の関係を保つものであることが好ましいが、光源の経年変化等に伴って関係が変化するものとすることもできる。
【００１８】
前記判定したカメラ出力は、前記カメラ装置の全ての画素に関する光量値の合計、グレースケール値の合計などを用いることができる。また、前記カメラ装置の画素の一部の光量値の合計とすることもできる。各カメラ出力は、前記カメラ装置の全画素の光量値またはグレースケール値の平均値としてもよい。前記カメラ装置の画素の一部の光量及び／または光量の関係を分析した画像処理の結果をカメラ出力とすることもできる。
【００１９】
本レンズ識別方法において、前記カメラ出力判定工程は、所定条件における前記カメラ装置の最低出力値からの増分である純粋出力増分を判定する純粋出力増分判定工程を備えることが好ましい。
【００２０】
前記純粋出力増分判定工程は、前記画像処理装置に設けられたすべての光源がオフの際に前記カメラ装置が出力する第１のカメラ出力を判定する第１カメラ出力判定工程と、前記光源の少なくとも１つが前記照明光を照射するとき、前記カメラ装置が出力する第２のカメラ出力を判定する第２カメラ出力判定工程と、前記第２のカメラ出力から前記第１のカメラ出力を差し引いて前記純粋出力増分を判定する減算実行工程と、を備えることができる。
【００２１】
本レンズ識別方法において、前記画像処理装置を所定の基準設定にした状態で前記少なくとも１つのカメラ出力を判定する基準設定出力判定工程を備えることが好ましい。
前記基準設定出力判定工程には、前記画像処理装置の光路構成を所定の基準設定にする基準光路構成設定工程と、前記少なくとも１つの光源による照明光の照射を所定の基準設定にする基準照明光設定工程と、を備えることができる。
【００２２】
更に、前記基準照明光設定工程が、透過光、側射光、同軸落射光のうち少なくとも１つを調整する照明光調整工程を備え、前記基準光路構成設定工程が、所定の視野範囲における対象物の表面に焦点を合わせる視野範囲焦点合わせ工程を備えることもできる。
前記視野範囲焦点合わせ工程では、前記画像処理装置のステージの表面及び／または試料の表面に対して焦点を合わせてもよい。
【００２３】
また、前記基準照明光設定工程が、透過光、側射光、同軸落射光のうち少なくとも１つを調整する照明光調整工程を備え、前記基準光路構成設定工程が、所定の視野範囲において焦点を外す視野範囲焦点外し工程を備えるようにすることもできる。
ここで、前記照明光調整工程では、同軸落射光を調整し、前記視野範囲焦点外し工程で得られる視野範囲の画像は、前記同軸落射光の後方散乱光により得られるようにしてもよい。
【００２４】
本レンズ識別方法において、前記画像処理装置の基準設定を、前記レンズ識別校正データの取得に用いた基準設定と同じとすることが好ましい。
ここで、前記画像処理装置は、前記レンズ識別校正データを判定した画像処理装置と同じ型式とすることができる。
また、前記レンズ識別校正データは前記画像処理装置と同一の画像処理装置で判定してもよい。
【００２５】
本レンズ識別方法において、前記画像処理装置には、複数のターレットレンズを備えかつこの複数のターレットレンズの位置を切換可能なターレット機構が設けられ、前記レンズ識別校正データは、少なくとも１つの光源設定と、この光源設定に対応する前記カメラ装置の少なくとも１つのカメラ出力とを前記複数のターレットレンズの位置ごとに対応させたデータを含み、前記照明光照射工程、前記照明光伝達工程、前記カメラ出力判定工程を前記ターレットレンズの位置の少なくとも２つで行い、前記データ比較工程は、前記少なくとも２つのターレットレンズのうち第１のターレットレンズの位置に対応する少なくとも１つの光源出力制御レベル及び少なくとも１つのカメラ出力と、前記少なくとも２つのターレットレンズのうち第２のターレットレンズの位置に対応する少なくとも１つの光源出力制御レベル及び少なくとも１つのカメラ出力との関係に基づくターレット位置相関データを比較するターレット位置相関データ比較工程を含むことが好ましい。
【００２６】
ここで、前記第１のターレットレンズの位置に対して行う前記照明光照射工程、照明光伝達工程、カメラ出力判定工程を、前記判定されたカメラ出力が所定値になるまで繰り返す第１ターレット位置カメラ出力取得工程を備え、前記第２のターレットレンズの位置に対して行う前記照明光照射工程、照明光伝達工程、カメラ出力判定工程における前記光源の出力制御レベルを、前記第１ターレット位置カメラ出力取得工程において前記カメラ出力が前記所定値になった際の出力制御レベルとすることができる。
前記第１ターレット位置カメラ出力取得工程における所定のカメラ出力は、前記レンズ識別校正データ判定時に用いたものと同一にしてもよい。
【００２７】
上記において、前記レンズ識別校正データは、前記画像処理装置と異なる型式の画像処理装置で判定されたものであり、前記ターレット位置相関データ比較工程では、前記第１・第２ターレットレンズの位置の少なくとも１つに対応する少なくとも１つの光減衰率を特定し、前記少なくとも１つの光減衰率を用いて前記ターレット位置相関データを比較させることもできる。
【００２８】
本発明に係る画像処理装置は、少なくとも１つの制御可能な光源と、カメラ装置と、前記光源に関する少なくとも１つの光源設定及びこの光源設定に対応する前記カメラ装置の出力データを複数のレンズに関して備えるレンズ識別校正データと、を有するものであって、前記レンズ識別方法を実行するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る画像処理装置１０の一実施形態を示す。
画像処理装置１０は、制御部１００と画像データ取得部２００とを備えるものである。
画像データ取得部２００は、光学機構部２０５と、光透過部２１２を有するステージ２１０とを備える。光学機構部２０５には、カメラ装置２６０と、ターレット機構４００と、同軸落射照明用光源２３０とが設けられるとともに、本発明の「識別対象のレンズ」に該当する交換可能な対物レンズ２５０が取り付けられる。なお、ターレット機構４００のレンズは本発明の識別対象のレンズに該当しない。
【００３０】
ステージ２１０には、画像処理装置１０を用いて画像化される試料２０が載置される。
１つ以上の光源２２０、２３０、２４０からそれぞれ照明光２２２、２３２、２４２が出射され、試料２０を照明する。
光源２２０、２３０、２４０の少なくとも１つから出射された光は、試料２０に照射され、光２５５として反射または伝達された後、交換可能な対物レンズ２５０及びターレット機構４００を通過し、カメラ装置２６０に集光され、試料２０の画像を結像させる。
カメラ装置２６０により取得された試料２０の画像データは、信号線２６２を介して制御部１００に伝達される。
【００３１】
試料２０を照明する光源２２０、２３０、２４０としては、それぞれリング照明やプログラマブルリング照明等の透過照明用光源、同軸落射照明用光源、側射照明用光源を用いることができ、各光源はそれぞれ信号線２２１、２３１、２４１を介して制御部１００に接続される。
【００３２】
画像処理装置１０の第１の光学系である光学機構部２０５には、前述の部品に加えて、他のレンズや、開口部、同軸落射照明用ビームスプリッタ等の光学部品や、他の画像処理用部品を設けることができる。
画像処理装置１０の第２の光学系であるターレット機構４００には、少なくとも第１のターレットレンズ４０６と第２のターレットレンズ４０８とが設けられる。ターレット機構４００は、信号線４０１を介して制御部１００から制御されることにより軸４０４を中心に第１・第２のターレットレンズの位置（以下「ターレット位置」）の間を回転する。
【００３３】
カメラ装置２６０に取り込まれる試料２０の画像は、ステージ２１０と光学機構部２０５との距離を調整することでその焦点を変化させることができる。即ち、画像処理装置１０では、アクチュエータ、接続ケーブル等を駆動する制御可能なモータ３０４を用いることで、光学機構部２０５をステージ２１０に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させる。ここで「Ｚ軸」は、光学機構部２０５で得られる画像の焦点合わせに用いる軸を指す。
モータ３０４は、使用に際し、信号線３０６を介して入出力インタフェース１１０に接続される。
【００３４】
図１に示すように、制御部１００は、入出力インタフェース１１０と、制御手段１２０と、レンズ識別校正データ部１３２を備える記憶手段１３０と、測定領域決定手段１５０と、照明用電源１９１を含む電源１９０と、を有し、それぞれに、１つ以上のデータバス／制御バス及び／またはアプリケーションプログラミングインタフェース１４０によりあるいは直接的に相互接続される。
【００３５】
透過照明用光源２２０、同軸落射照明用光源２３０、側射照明用光源２４０それぞれの信号線２２１、２３１、２４１はすべて照明用電源１９１に接続される。
カメラ装置２６０の信号線２６２と、モータ３０４の信号線３０６は入出力インタフェース１１０に接続される。
信号線２６２は、画像データの伝送に加え、制御手段１２０からの信号や、画像取得処理を初期化する画像生成回路３００からの信号も伝送可能である。
【００３６】
入出力インタフェース１１０には信号線１０３を介して表示装置１０２を接続可能である。入出力インタフェース１１０には１本以上の信号線１０５を介して１台以上の入力装置１０４を接続可能である。表示装置１０２及び１台以上の入力装置１０４を用いることで、プログラムの確認・作成・変更や、カメラ装置２６０で取り込んだ画像の確認、画像データ取得部２００の直接制御を行うことができる。但し、予め作成されたプログラムを備える完全自動化装置では、表示装置１０２、入力装置１０４、信号線１０３、１０５を省略することもできる。
【００３７】
記憶手段１３０には、画像データ取得部２００を動作させるデータが記憶され、このデータにより、試料２０の画像データが所定の画像特性を備えた状態で取り込まれる。
更に、記憶手段１３０には、取り込んだ画像に対する各種検査や測定動作を手動または自動で画像処理装置１０に行わせ、その結果を入出力インタフェース１１０を介して出力させるために利用可能なデータが記憶される。
記憶手段１３０には、入出力インタフェース１１０を介して入力装置１０４を操作可能なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を構成するプログラムも含まれる。
【００３８】
レンズ識別校正データ部１３２には、識別対象の各種レンズに対応する複数の光源設定データと、この光源設定データに対応するカメラ出力データとを含むレンズ識別校正データが記憶される。レンズ識別校正データには、ターレットレンズの位置データを含むことができる。
【００３９】
図１に示すように、画像処理装置１０には画像生成回路３００が設けられる。
画像生成回路３００は、画像データを取得する際の設定の判定や、所定の測定領域において所定の画像特性を備える画像データの取得を行うものである。
【００４０】
画像生成回路３００では画像処理ツールを用いることができる。この画像処理ツールには、二領域対照ツール（dual area contrast tool）、エッジ検出ツール（edge tool）、多チャンネル照明ツール（multi-channel lighting tool）などがある。各画像処理ツールは、米国特許出願第０９／４８４８９７号、米国特許出願第０９／７３６１８７号、米国特許出願第０９／９２１８８６号、米国特許出願第０９／９８７９８６号の各明細書などに開示されている。
画像処理ツールは上記に限定されず、現在利用可能なものであれ、将来開発されるものであれ、あらゆる画像処理ツールを、画像取得設定の判定や、測定領域において所定の画像特性を備える画像データの取得に用いることができる。
【００４１】
本明細書でいう「画像特性」とは相対的に優れた画像結果を指し、例えば、模様特性、エッジ特性、その他上述の二領域対象ツール、エッジ検出ツール等の各種画像処理ツールを適切に機能させることができるものを含むものである。
更に「画像特性」には、判定された各種パラメータと、動作結果と、画像処理装置の各種ツールに基づく結果の組合せとが含まれる。画像処理装置の各種ツールに基づく結果の組合せには、判定された各種パラメータと、動作結果と、上述の各文献において画像結果として示される結果の組合せとが含まれる。
【００４２】
本発明では、各種介在レンズの特性が異なることに起因する、光源−カメラ装置間におけるエネルギ移動の変化を利用してレンズを識別することができる。従って、所定の光源からカメラ装置への光の伝達を制御するための一次変数としての識別対象のレンズを設定する条件を決定することができる。識別対象のレンズを一次変数とするとき、光源の出力制御レベルとこれに対応するカメラ出力レベルとの伝達関係が各レンズで異なることに基づき、あるレンズを別のレンズと区別することができる。
【００４３】
図２〜図１１における各実施形態では、レンズ識別処理の一部として画像処理装置を所定の基準設定にする。基準設定には、基準とする光源の選択や、ステージ２１０に対する光学機構部２０５の相対位置の決定を含むことができる。
ここで、レンズ識別時において、所定の光源からカメラ装置への光の伝達に影響しうるその他の変数や変化を減少（理想的には最小化）させ、制御する標準設定を基準設定として用いることが好ましい。
また、周囲光や所定の視野範囲にある試料の反射率等のあらゆる影響を減少（理想的には最小化）させ、制御することが可能な基準設定とすることが好ましい。
各基準設定の具体的内容については後述する。
【００４４】
図２〜図５は、本発明に係るレンズ識別方法の第１実施形態に関するものである。
図２は、複数の光源設定において各種レンズのレンズ識別校正データを判定する校正データ判定方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
なお、本明細書では、レンズ識別校正データを判定することもレンズの「校正」と呼ぶこととする。
図３は、所定の対象物をステージに配置した状態で、各種レンズごとに光源設定をそれぞれ変化させて取得したレンズ識別校正データを示す図である。
図４は、本発明に係るレンズ識別方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
図５は、ステージに対象物を配置しない状態で各種レンズごとに光源設定をそれぞれ変化させて取得したレンズ識別校正データを示す図である。
【００４５】
本実施形態で使用する光源は、長期にわたり安定的なものまたは使用に際して校正されたものである。即ち、この光源は、特別な設計や光源の校正処理により、所定の出力制御レベルにおいて同一の照度を長期間にわたり信頼性を持って保つものである。このような光源は、市販の画像処理装置において入手可能であり、例えばアメリカ特許第６２３９５５４号明細書に記載されている。カメラ装置も同様に安定的なものかつ／または校正されたものである。
以上の構成により、所定の画像処理装置及びこれに付随するレンズセットにおける所定の基準設定と、この条件に対応するレンズ識別校正データとについて、理想的には１つの光源設定及びこれに対応するカメラ出力のみでレンズの識別が可能となる。
【００４６】
ターレット機構４００などのターレット機構を画像処理装置に設けた場合、１箇所のターレット位置のみを用いればよく、このターレット位置を基準設定の一要素とみなすことができる。安定的な及び／または校正された光源から出力されるエネルギまたは輝度は一定であり、対応するカメラ出力が、識別対象のレンズの光伝達特性の関数としてのみ変化する。このため、複数の光源設定及び／または複数のターレット位置でもデータ収集可能であるものの、必ずしもこのような構成を必要としない。
校正データの取得後、レンズを識別するには、所定かつ１つの光源設定と基準設定とを用い、この光源設定及び基準設定におけるカメラ出力を判定し、このカメラ出力と、事前に記憶されたレンズ識別校正データとを比較しさえすればよい。
【００４７】
図２は、ターレット位置を所定箇所に固定した状態で、基準光源において光源設定を変化させて複数のレンズを校正するレンズ校正方法の一実施形態を示すフローチャートである。
図２に示すように、本レンズ校正方法は工程Ｓ１００から始まり、校正対象のレンズを選択する工程Ｓ１０２へと進む。
次に、工程Ｓ１０４において所定のＺ軸高さを設定し、工程Ｓ１０６に進む。
【００４８】
工程Ｓ１０４で設定するＺ軸高さは基準設定としてのZ軸高さである。このZ軸高さは、カメラ装置とステージとの間の距離として定義してもよく、また、カメラ装置と所定の対象物との間の距離として定義することもできる。更に、単に画像処理装置の最大Z軸高さをZ軸高さとすることもできる。
Z軸高さは、対物レンズ２５０のような識別対象のレンズを含む光学機構部２０５等の光学装置を、ステージ２１０及び任意の試料２０から十分にまたは完全に引き離すのに足りるものとすることが好ましい。
【００４９】
Z軸高さは、その値に限定的なまたはわずかな変化が生じても、レンズ識別処理及びその結果に対してほとんど影響しないように選択することが好ましい。即ち、Z軸高さの設定におけるわずかな変化がレンズ識別処理における大きな変動要因にならないことが好ましい。従って、このようなZ軸高さは、単一の値ではなく、所定の範囲における複数の値をとり得ることが理解されよう。
ここで、画像処理装置にオートフォーカス機能を持たせることもできる。この場合、基準設定として、所定の対象物の表面に対して各レンズをオートフォーカスさせることもできる。Z軸高さは各レンズで変化するが、オートフォーカス処理によりそのレンズについては常に一定値をとることになる。
【００５０】
更に言えば、レンズ識別校正処理及びレンズ識別処理の両方に十分利用可能なものであるならば、Z軸高さはいかなる値とすることもできる。しかし、Z軸高さを決定するための処理、更に言えば、基準設定全体を決定するための処理は、特定の画像処理装置における校正対象及び／または識別対象となる全てのレンズに利用可能なものとすべきであることが理解されよう。
【００５１】
工程Ｓ１０６において、例えば図１の照明用電源１９１を用いることで、現時点における光源の出力制御レベルを初期値に設定する。
次に、工程Ｓ１０８において、全ての光源をオフにする。
そして、工程Ｓ１１０において、現時点の背景に対応するカメラ出力を判定する。
現時点の背景に対応するカメラ出力を判定するのは、校正処理中に所定の光源から照射されカメラ装置で受光される光とは別にカメラ出力に影響を与える背景光等の影響を補償するためである。
また、レンズ識別校正時及びレンズ識別時における背景光の変化は、光源がオフのときに判定したカメラ出力を取り除くことにより補償できる。
【００５２】
次に、工程Ｓ１１２において、基準設定の光源の１つをオンにする。オンにする光源の数は２つ以上でもよい。但し、レンズ校正に用いる基準設定の光源の数は、後にレンズを識別する際の基準設定の光源の数と同じとすることが好ましい。
次に、工程Ｓ１１４において、現時点における基準設定の光源設定に対応するカメラ出力を判定する。
そして、工程Ｓ１１６において、カメラ出力の純粋増分を判定する。カメラ出力の純粋増分は、工程Ｓ１１０において現時点の背景に対応して判定したカメラ出力を、Ｓ１１４において現時点の基準設定の光源設定に対応して判定したカメラ出力から差し引くことで判定する。
【００５３】
次に、工程Ｓ１１８において、現時点の光源設定、及び校正対象として選択したレンズに対して判定した純粋増分を、参照テーブル等の任意の形式で記憶する。
次に、工程Ｓ１２０において、カメラ出力または光源設定が所定の最大値よりも大きいかどうかを判定する。
光源設定が所定の最大値よりも大きいときは、光源の出力が最大になっているか、予め設定した最大値になっているかのいずれかになっている。カメラ出力が所定の最大値より大きいときは、カメラ出力が飽和状態として最大値に到達している。
従って、どちらの場合もそれ以上の光源設定の増加は不要であり、光源設定をそれ以上増加させてもカメラ出力を変化させない。
カメラ出力及び光源設定の少なくとも１つが所定の最大値を超えない場合、工程Ｓ１２２へと進み、超える場合、工程Ｓ１２４へと進む。
【００５４】
工程Ｓ１２２で現時点の光源設定を所定の値だけ増加させたら、工程Ｓ１０８に戻る。
一方、工程Ｓ１２４では、全てのレンズを校正したかどうかを判定する。校正していないレンズが残っている場合、工程Ｓ１０２に戻り、全てのレンズが校正済の場合、工程Ｓ１２６へ進み、処理を終了する。
【００５５】
図３は、記憶された光源設定と、これに対応して図２のレンズ識別校正データ判定方法により得ることのできるカメラ出力の純粋増分との関係を示す図である。
図３では、同軸落射照明用光源を用いかつ所定の対象物を視野領域に配置するという基準設定における１倍、２．５倍、５倍のレンズに対応する結果が示される。この結果は、画像処理装置がオートフォーカス機能を備え、基準設定として、各種レンズごとに所定の対象物の表面に対してオートフォーカスを行って得られるものである。この場合、所定の対象物としては、ステージ２１０に固定したものまたはステージ２１０の一部を用いることができるので、これらは画像処理装置の視野領域に繰返し配置することができる。
図３からわかるように、光源の出力制御レベルごとのカメラ出力（輝度）は、レンズの種類ごとに変化する。
【００５６】
図３では、光源出力制御レベルがある値よりも低い場合、各種レンズに対応する結果が実際上判別できないことが理解されよう。更に、各種レンズに対応するカメラ出力が、同一の値で飽和することも理解されよう。従って、レンズを識別する際に用いる光源設定を決定する際は、各レンズに対応するカメラ出力が測定可能な相違を生じさせるために最低限必要な制御レベルよりも大きな制御レベルを用いることが必要となる。
【００５７】
同様に、光源出力制御レベルと各レンズに特有なカメラ出力値との関係に基づき、２つ以上のレンズを信頼性をもって判別することができるように、飽和値を生じさせる制御レベルよりも小さな制御レベルを用いることが必要である。例えば、図３に示すように、輝度レベル２００に対応する光源出力制御レベルLCL１、LCL２、LCL３はそれぞれ１倍、２．５倍、５倍レンズを容易に判別できる。
【００５８】
他の基準設定においても、図３のレンズ校正曲線と同様のレンズ校正曲線を取得可能であることが理解されよう。例えば、図１に示すように、透過光２２０等の透過光を、光透過部２１２を介して照明する基準設定とすることができる。この基準設定では、光学機構部２０５をステージ２１０から完全にまたは十分に引き離すようにZ軸高さを設定することができる。
【００５９】
ここで、「十分に引き離す」または「十分に焦点を外す」とは、それ以上引き離したり焦点を外したりしてもカメラ出力の減少が判断できなくなるほど光学機構部２０５をステージ２１０から引き離すことを意味することが理解されよう。およそこの状態は、識別対象のレンズを介してカメラ装置に到達する周囲光のみの状態を意味することが理解されよう。別の言い方をすると、この状態は、ステージ２１０及び／または試料２０の影響を減少させ、レンズの識別に影響させないことにほぼ等しい。
この意味で、所定の画像処理装置では、完全に引き離すことまたは完全に焦点を外すことが最適であることが理解されよう。しかし、多くの画像処理装置では、完全に引き離したり、完全に焦点を外したりしなくても十分であろう。
【００６０】
第２の基準設定では、図１に示す同軸落射光２３０のような同軸落射光により照明を行い、Z軸高さは、光学機構部２０５をステージ２１０から完全にまたは十分に引き離すものに設定する。この場合、図３と同様に、判別可能なレンズ校正曲線が得られる。
【００６１】
レンズ校正データは、必ずしも図３の曲線のような範囲の輝度をカバーする必要はないことが理解されよう。各曲線において、より狭い範囲における輝度や光源出力制御レベルの組合せ、もしくは単一の輝度と光源出力制御レベルの組合せであっても、各曲線からの範囲や値が、識別対象の各レンズについて判別可能な結果を生じさせるのであれば、これを使用可能である。よって、非常に多くのレンズ識別校正データの組合せ及び識別技術を用いることが可能であることが理解されよう。従って、上述及び後述の記載は本発明を限定するものではないことが理解されよう。
【００６２】
図４は、本発明に係るレンズ識別方法の第1実施形態を示すフローチャートであって、画像処理装置に取付けた識別対象のレンズを、この画像処理装置において事前に校正した上で識別する場合を示すものである。
このレンズ識別方法では、例えば図２の方法を用いて事前に取得したレンズ識別校正データを用いる。
【００６３】
図４のレンズ識別方法を実行する際、レンズを識別する際のZ軸高さは、レンズ識別データの取得に用いた基準設定のZ軸高さとすることが好ましい。
図４のレンズ識別方法では、所定の基準光源設定に対応するカメラ出力を判定する。
そして、この基準光源設定に対応して判定したカメラ出力を、記憶されたレンズ識別校正データと比較することにより、現時点で画像処理装置に取り付けられているレンズを識別する。
【００６４】
図４に示すように、このレンズ識別方法は工程Ｓ２００で始まり、工程Ｓ２０２へと進む。工程Ｓ２０２では、基準設定としての所定の対象物を、画像処理装置における所定の視野範囲に配置した状態で、対象物とカメラ装置との距離を判定する。ここで、前記対象物は、レンズ識別校正データの取得に用いたものと同じ対象物とすることが好ましい。
本発明では所定の対象物を必ずしも外部のものとする必要がないことが理解されよう。この場合、工程Ｓ２０２は省略可能である。
【００６５】
次に、工程Ｓ２０４において、所定の基準設定のＺ軸高さを設定する。このZ軸高さは、レンズ識別校正データの取得に用いたものと同じZ軸高さとすることが好ましい。
次に、工程Ｓ２１０において、基準設定となる所定の光源設定を選択する。上述のように、この光源設定は、各レンズに対応するカメラ出力の差を測定するのに最低限必要な光源設定よりも大きくする。
また、所定の光源設定は、カメラ出力を飽和させる値よりも小さい方が、２つ以上のレンズが同じ最大カメラ出力を示すことはないため利用しやすい。
【００６６】
工程Ｓ２１２において、全ての光源をオフにする。
次に、工程Ｓ２１４において、現時点の背景に対応するカメラ出力を判定する。
その後、工程Ｓ２１６において基準設定の光源をオンにする。工程Ｓ２１６では、レンズ識別校正データの生成に用いたのと同一の基準設定の光源を使用することが好ましい。
工程Ｓ２１８で現時点の光源設定に対応するカメラ出力を判定したら、工程Ｓ２２０に進む。
【００６７】
工程Ｓ２２０では、現時点の光源設定に対応して工程Ｓ２１８で判定したカメラ出力から、現時点の背景に対応して工程Ｓ２１４で判定したカメラ出力を差し引くことでカメラ出力の純粋増分を判定する。
【００６８】
次に、工程Ｓ２２２において、光源設定を変更すべきかどうかを判定する。別の設定を要するかどうかは作業者が選択してもよく、自動的に選択してもよい。更に、単一の光源出力制御レベルを用いることもできる。
また、例えば図３に示す各点に対応するような、より多くの光源出力制御レベルの点を選択するほど、レンズ識別の信頼性が向上することが理解されよう。
別の光源設定を要する場合、工程Ｓ２２４に進み、不要な場合、工程Ｓ２２６に進む。
【００６９】
工程Ｓ２２４で次の所定の光源設定を選択したら、工程Ｓ２１２に戻る。
一方、工程Ｓ２２６では、基準光源設定及びこれに対応するカメラ出力と、事前に判定・記憶したレンズ識別校正データとを比較する。
そして、工程Ｓ２２８において、前記比較の結果に基づいて識別対象のレンズを識別する。工程Ｓ２３０に進むと処理を終了する。
【００７０】
図５は、記憶された光源設定と、これに対応して判定したカメラ出力の純粋増分との第２の関係を示すものである。
図５に示すように、各光源出力制御レベルに対応するカメラ出力（即ち、輝度）は図３と同様、レンズごとに異なる。即ち、図５は、２．５倍、５倍、１０倍のレンズに対応する結果を示し、ここでは、基準設定として、外部の対象物ではなく、所定の視野範囲に配置された任意の対象物を用いるとともに、所定の視野範囲に配置した任意の対象物から離れる方向にかつZ軸に沿って光学系を完全にまたは少なくとも十分に引き離す。
この条件の下、図５の曲線は透過光を用いて得られた結果を示す。
透過光を基準設定とする場合、ステージの所定のXY座標も基準設定に含ませることが好ましい。
【００７１】
図５の曲線は、所定の視野範囲に配置された任意の対象から離れる方向にかつZ軸に沿って十分にまたは完全に光学系を引き離した状態で同軸落射光を用いて得られた結果をも示す。このように十分または完全に引き離された「同軸落射照明」の実施形態では、カメラ装置により受光される同軸光は、識別対象のレンズから反射及び／または後方散乱した光がほとんどを占めることが理解されよう。
【００７２】
そして、このような反射及び／または後方散乱した光は、様々なレンズの識別に使用可能でありかつ非常に個性的かつ繰返し性のある光伝達特性を備えるものであることがわかっている。従って、このような特性は本発明の様々な実施形態で使用可能である。
更に、同軸照明とともにこのレンズ特性を用いると、レンズ校正及びレンズ識別の両方を、単にレンズを引き離すことで行うことができる。即ち、必ずしも試料を取り外しまたはステージを特定のXY位置に再配置する必要がない。更に、所定の「外部」対象物または表面を設ける必要がない。
多くの場合、本発明における上記特性は全て利点となる。
【００７３】
図３の曲線と同様、図５の曲線では、十分な輝度レベル、例えば輝度レベル１５０に対応する光源出力制御レベルLCL４、LCL５、LCL６により２．５倍、５倍、１０倍のレンズそれぞれを容易に判別可能である。
【００７４】
図６〜図８は、本発明に係るレンズ識別方法の第２実施形態に関するものである。
図６は、複数のターレット位置とともに、基準設定光源として複数の光源設定を用いて複数のレンズを校正するレンズ校正方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
図７は、１つのレンズについて、基準設定としての複数の光源出力制御レベルの設定と、複数のターレット位置に対応するレンズ識別校正データとの関係を示すものである。
図８は、未判定のレンズを識別するレンズ識別方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
【００７５】
第１実施形態のレンズ校正方法と異なり、第２実施形態のレンズ校正方法で用いる光源は、安定的あるいは校正されたものである必要がない。つまり、１つのターレット位置を用いた所定の光源出力制御レベルに対応するカメラ出力は、長時間安定的である必要がない。光源は、基準設定を用いて特定のレンズに対する校正処理を行う短い間のみ安定的であればよい。
同様に、その後、所定の光源出力制御レベルに対応するカメラ出力は、特定のレンズに対して基準設定を用いたレンズ識別処理が行われる短い間のみ安定的であればよい。
【００７６】
第２実施形態のレンズ校正方法では、ターレット機構４００などの可変素子を要するものの、光源及び／またはカメラ装置の校正、あるいは長期間安定した光源及び／またはカメラ装置を要さない。
しかし、ターレット位置に対応するカメラ出力の増減比は、図７を参照しながら以下で述べるように全てのレンズに対して安定的でなければならない。
本実施形態のレンズ校正方法では、同一の光源設定を用い、少なくとも２つのターレット位置に対応したカメラ出力を測定し、記憶していたレンズ識別校正データと比較する。この方法は、所定の光源出力制御レベルの命令に対する実際の光源出力が変化する場合でも実質的に影響を受けない。
【００７７】
図６は、複数のターレット位置において、基準光源設定としての複数の光源設定を用いて複数のレンズを校正するレンズ校正方法の一実施形態を示すフローチャートである。
複数のターレット位置を基準設定とする場合、基準設定には、第１の個別状態と、第１の個別ターレット位置に対応する第１の個別対応カメラ出力と、第２の個別状態と、第２の個別ターレット位置に対応する第２の個別対応カメラ出力とが含まれ、更に別の個別ターレット位置がある場合は同様の個別状態とカメラ出力とが含まれる。
【００７８】
図６に示すように、本レンズ校正方法は工程Ｓ３００から始まり、校正対象のレンズを選択する工程Ｓ３０２へと進む。
次に、工程Ｓ３０４において、上述の方法で所定のZ軸高さを設定する。上述のように、Z軸高さは、レンズ識別校正処理及びレンズ識別処理の両方に十分利用可能なものであるならばいかなる値とすることもできる。
【００７９】
工程Ｓ３０６において、現時点の光源設定を初期値に設定する。
次に、工程Ｓ３０８において、全ての光源をオフにする。
そして、工程Ｓ３１０において、現時点の背景に対応するカメラ出力を判定する。
上述のように、現時点の背景に対応するカメラ出力を判定するのは、校正処理中に所定の光源から照射されてカメラ装置で受光される光とは別にカメラ出力に影響を与える背景光等の影響を補償するためである。
【００８０】
次に、工程Ｓ３１２において、基準光源の１つをオンにする。ここで、オンにする光源の数は２つ以上でもよい。但し、レンズ校正に用いる基準光源の数は、識別対象のレンズを識別する際の基準光源の数と同じとすることが好ましい。
次に、工程Ｓ３１４において、現時点における基準光源の光源設定に対応するカメラ出力を判定する。
そして、工程Ｓ３１６において、カメラ出力の純粋増分を判定する。カメラ出力の純粋増分は、１種類以上の現時点の光源設定に対応して工程Ｓ３１４で判定されたカメラ出力から、現時点の背景に対応して工程Ｓ３１０で判定されたカメラ出力を差し引いて判定する。
【００８１】
次に、工程Ｓ３１８において、現時点の光源設定、及び校正対象として選択したレンズに対して判定した純粋増分を、参照テーブル等の任意の形式で記憶する。
そして、工程Ｓ３２０において、図２の工程Ｓ１２０と同様に、カメラ出力及び／または光源設定が所定の最大値より大きいかどうかを判定する。
カメラ出力及び基準光源設定の少なくとも一方が所定の最大値を超えない場合、工程Ｓ３２２へと進み、超える場合、工程Ｓ３２４に進む。
【００８２】
工程Ｓ３２２で現時点の基準光源の光源出力制御レベルを所定の値だけ増加させたら、工程Ｓ３０８へと戻る。
一方、工程Ｓ３２４では、すべての所定のターレット位置を選択したかどうかを判定する。未選択のターレット位置がある場合、工程Ｓ３２６へと進み、全てのターレット位置を選択済の場合、工程Ｓ３２８に進む。
【００８３】
工程Ｓ３２６で別のターレット位置を選択したら、工程Ｓ３０６へと戻る。
一方、工程Ｓ３２８では、全てのレンズを校正したかどうかを判定する。
校正を終えていないレンズがある場合、工程Ｓ３０２へ戻り、全てのレンズで校正を終えている場合、工程Ｓ３３０へ進んで処理を終了する。
【００８４】
図７は、記憶された光源設定と、図６の方法を用いてデータを得た複数のレンズのうちの１つに関して複数のターレット位置に対応させて判定したカメラ出力との関係を示すものである。即ち、図７の曲線それぞれは、図６の方法で校正された複数のレンズのうちの１つについて複数の基準ターレット位置に対応させて得られるものである。
図７に示すように、カメラ出力（即ち、輝度）は、１つのレンズに関する各ターレット位置に対応して変化する。
【００８５】
ここで、基準光源出力制御レベルにおいて、各ターレット位置に応じた少なくとも２つ以上のカメラ出力の比率または組合せが、所定のレンズに特有の光伝達特性を示すことがわかっている。
また、基準カメラ出力において、各ターレット位置に応じた少なくとも２つ以上のカメラ出力の比率または組合せが、所定のレンズに特有の光伝達特性を示すことともわかっている。
従って、上記「組合せ特性」により、信頼性をもってレンズの変化を判別できる。
【００８６】
ここで、単一の比率により上記組合せ特性を示すこともできる。
例えば、図７に示すように、ターレット位置０に対応するレンズ校正データ曲線上の点BREFERENCEでは、カメラ出力が２００である。点BREFERENCEはターレット位置「０」に対応する曲線で比較用カメラ出力レベル２００となるため、このターレット位置「０」を「基準ターレット位置」を呼ぶ。
【００８７】
光源出力制御レベル２１は、この例において基準光源設定とされる。
点BCOMPARISONは、ターレット位置「１」に対応するレンズ校正データ曲線上において基準光源出力制御レベル２１に対応するものである。
点BCOMPARISON及び点BREFERENCEにおけるカメラ出力の比率により、レンズの相違を信頼性をもって判別可能な「組合せ特性」の１つが示される。
【００８８】
点BALTERNATEと点BREFERENCEに対応する光源出力制御レベルの比率は、上記と同様の工程により確定可能であり、この比率は、信頼性をもってレンズの変化を判別する組合せ特性として用いることができる。
【００８９】
図８は、本発明に係るレンズ識別方法の第２実施形態を示すフローチャートであって、画像処理装置に取り付けた識別対象のレンズを、図６、７で述べた少なくとも２つのターレット位置を用いて校正した上で識別する場合を示すものである。
このレンズ識別方法は、光源を校正せずまたは光源が安定的でない場合も使用可能である。
少なくとも２つのターレット位置には、基準光源出力制御レベルを決定するのに用いることのできる「基準」ターレット位置と、基準光源出力制御レベルに応じた第２のカメラ出力をもたらす「比較用」ターレット位置とが含まれる。
【００９０】
図８に示すように、本レンズ識別方法は工程Ｓ４００から始まり、対象物とカメラ装置との距離を判定する工程Ｓ４０２へと続く。
上述のように、対象物は、レンズ識別校正データの取得に用いたものと同じ対象物とすることが好ましい。
【００９１】
上述の通り、必ずしも本発明では基準設定として特定の「外部」対象物を用いる必要はない。例えば、上述のように、同軸落射照明を用い、基準設定により、この光源からカメラ装置へと伝達される光が、識別対象のレンズから反射される及び／または後方散乱される光の大部分となるようにすることができる。本実施形態では、工程Ｓ４０２を省略可能である。
【００９２】
次に、工程Ｓ４０４において、所定のＺ軸高さを設定する。所定のZ軸高さは、レンズ識別校正データの取得に用いたものと同じ基準Z軸高さとすることが好ましい。
【００９３】
次に、工程Ｓ４０８において、カメラ出力の所定の純粋増分を設定する。
後述するように、カメラ出力の所定の純粋増分は、「基準」ターレット位置に対応する上述の基準カメラ出力である。
「基準」ターレット位置が、レンズ識別処理で用いるターレット位置の中で最大出力を示すものである場合、カメラ出力の所定の純粋増分は、相対的に高い値になることが一般的である。
このような場合、背景に対応する出力の最大値、または後述する工程Ｓ４１４により予期される周囲光値の少なくとも一方を用いて、カメラ出力の所定の純粋増分が飽和カメラ出力よりも小さくなるように所定の純粋増分を選択することが好ましい。
上述した図７の点BREFERENCEに対応するカメラ出力値２００は、カメラ出力の所定の純粋増分を示す一例である。
【００９４】
次に、工程Ｓ４１０において、「基準」ターレット位置を選択する。
「基準」ターレット位置として選択した位置は、レンズ識別校正データの取得に用いたターレット位置の１つであることが好ましい。
ここで、「基準」ターレット位置は最低倍率のターレット位置とすることができる。
工程Ｓ４２２〜Ｓ４３０を参照して後述するように、「基準」ターレット位置を用いて基準光源出力制御レベルを決定するとき、選択した「基準」ターレット位置が、識別対象の全てのレンズに対応するカメラ出力における最大値を生み出すターレット位置であるとき、利点がある。例えば、そのようなターレット位置を、「基準」ターレット位置として選んだ場合、後に選ぶ「比較用」ターレット位置がカメラ出力を飽和させることは不可能である。
【００９５】
しかし、上述したまたは後述するように、全てのターレット位置でカメラ出力の飽和を回避可能な場合、本発明の装置及び方法における「基準」ターレット位置は、第２の「比較用」ターレット位置において基準光源出力制御レベルの設定に利用可能なレンズ識別校正データに含まれるものであればいかなる位置とすることもできることが理解されよう。
【００９６】
いかなる場合でも、後述する工程Ｓ４２２〜Ｓ４３０における所定の「基準」ターレット位置を用いて、工程Ｓ４０８に示されるカメラ出力の所定の純粋増分に応じた基準光源出力制御レベルを積極的に判定できることが理解されよう。
このように基準光源出力制御レベルを積極的に判定することにより、以下の方法で得られる結果は、光源を校正しないこと及び不安定な光源に対応する光源の変化の影響を最終的なレンズ識別結果が実質的に受けないように補償または「標準化」される。
次に、工程Ｓ４１２において、全ての光源をオフにする。
そして、工程Ｓ４１４において、現時点の背景に対応するカメラ出力を判定した後、工程Ｓ４１６に進む。
【００９７】
工程Ｓ４１６では、初期または現時点の光源設定を設定する。
工程Ｓ４１６に進むのが初めての場合、現時点の光源設定は設定されていない。従って、初めて工程Ｓ４１６に進む場合、光源設定の初期値を設定する。
次に、工程Ｓ４１８において光源をオンにする。レンズ識別校正データ取得時の基準光源は、工程Ｓ４１８でオンにされる基準光源である。
次に、工程Ｓ４２０において、現時点のターレット位置が「基準」ターレット位置かどうかを判定する。最初のターレット位置が「基準」ターレット位置となることが理解されよう。現時点のターレット位置が「基準」ターレット位置である場合、工程Ｓ４２２に進み、そうでない場合、工程Ｓ４３８に進む。
【００９８】
工程Ｓ４２２では、現時点の光源設定に対応するカメラ出力から、背景に対応するカメラ出力を除いたものに対応するカメラ出力の純粋増分が、先に選択されたカメラ出力の所定の純粋増分よりも小さいかどうかを判定する。
上述の通り、背景に対応する出力を差し引くことは、周囲光の変化の影響を抑える意図がある。現時点の光源設定に対応するカメラ出力から、背景に対応するカメラ出力を除いたものが、カメラ出力の所定の純粋増分よりも小さい場合、工程Ｓ４２４に進む。
工程Ｓ４２４では、基準光源設定を１以上増加させた後、工程Ｓ４２２へと戻る。
純粋増分が所定値より大きくなったら、工程Ｓ４２２からＳ４２６に進む。
【００９９】
工程Ｓ４２６では、現時点の光源設定に対応するカメラ出力から、背景に対応するカメラ出力を除いたものが、カメラ出力の所定の純粋増分よりも大きいかどうかを判定する。
現時点の光源設定に対応するカメラ出力から、背景に対応するカメラ出力を除いたものが、先に選択されたカメラ出力の所定の純粋増分よりも大きい場合、工程Ｓ４２８へと進み、そうでない場合、工程Ｓ４３０へと進む。
工程Ｓ４２８では、基準光源設定を少なくとも１つ減少させた後、工程Ｓ４２２へと戻る。
【０１００】
工程Ｓ４３０に達したら、それまでの工程、特に工程Ｓ４２２〜Ｓ４２８に基づき、カメラ出力の所定の純粋増分を実現する基準光源設定を判定する。
上記以外にも、カメラ出力の所定の純粋増分を実現する基準光源設定を判定する効果的な技術は他にも多数存在する。そのような技術として、例えば二分検索法がある。
【０１０１】
現時点の光源設定に対応するカメラ出力から、背景に対応するカメラ出力を除いたものは、先に選択したカメラ出力の所定の純粋増分に全く等しいというよりも、カメラ出力の純粋増分の所定範囲内の値とすることができる。
工程Ｓ４３０では、基準光源設定または光源出力制御レベルを、その後の処理に対応する基準光源出力制御レベルとして記憶及び／または維持する。
【０１０２】
次に、工程Ｓ４３２において、全ての「比較用」ターレット位置を測定したかどうかを判定する。
比較用ターレット位置には、「基準」ターレット位置として用いられるターレット位置を除き、レンズ識別校正データに含まれるターレット位置の少なくとも１つが含まれる。ここで、「比較用」ターレット位置は１つであってもよい。
測定が完了していない所定のターレット位置がある場合、工程Ｓ４３４に進み、全てのターレット位置で測定を完了している場合、工程Ｓ４４２に進む。
【０１０３】
工程Ｓ４３４では、次の「比較用」ターレット位置を設定する。
工程Ｓ４３４に進むのが初めての場合、この時点のターレット位置が最初の「比較用」ターレット位置となる。
次に、工程Ｓ４３６において、次の光源設定処理における光源設定として用いる基準光源設定として、工程Ｓ４３０で記憶された基準光源設定を指定した後、工程Ｓ４１２へと戻る。
【０１０４】
工程Ｓ４１２では全ての光源をオフにする。
次に、工程Ｓ４１４において、新たな現時点の背景に応じたカメラ出力を取得して、現時点の各ターレット位置を用いる際にカメラ装置に伝達される周囲光の各値を補償する。
次に、工程Ｓ４１６において、工程Ｓ４３６で指定された光源設定を設定する。
【０１０５】
工程Ｓ４１８において、基準光源をオンにする。
次に、工程Ｓ４２０において、「比較用」ターレット位置であることを判定し、工程Ｓ４３８に進む。
工程Ｓ４３８では、「比較用」ターレット位置を用いた状態で、現時点で判定された基準光源設定に対応するカメラ出力から、現時点の背景に対応するカメラ出力を差し引くことにより、１つ以上の現時点の光源設定に対応するカメラ出力の純粋増分を判定する。
そして、工程Ｓ４４０において、現時点の「比較用」ターレット位置に対応するカメラ出力の純粋増分を記憶する。
工程Ｓ４３２において、全ての比較用ターレット位置で測定を完了したことを判定したら、工程Ｓ４４２に進む。
【０１０６】
工程Ｓ４４２では、「基準」ターレット位置で判定したカメラ出力の純粋増分と「比較用」ターレット位置で判定したカメラ出力の純粋増分との関係を、各種レンズについて事前に記憶したレンズ識別校正データの同様の関係と比較する。
そして、工程Ｓ４４４において、前記比較結果に基づいて現時点の識別対象のレンズを識別する。
上述のように、前記関係は、「基準」ターレット位置及び「比較用」ターレット位置の出力の単純な比率とすることができる。
工程Ｓ４４６に進み、処理を終了する。
【０１０７】
図９、図１０は、本発明に係るレンズ識別方法の第３実施形態に関するものである。
第２実施形態のレンズ識別方法と同様に、第３実施形態のレンズ識別方法で用いる光源は、安定的または校正されたものであることを要さない。
しかし、第３実施形態の目的の１つは、各種画像処理装置に対して、標準的なレンズセット及び標準的なレンズ識別校正データを使用可能とすることである。
従って、画像処理装置の種類の相違に起因する変化を補償または「標準化」するために別の標準化処理を要する。即ち、図９、図１０に示す実施形態では、各種の画像処理装置における様々なターレット機構とその他の様々な光路素子との間に生じる光の減衰の差を別の標準化処理により補償する。
【０１０８】
本発明では、レンズ識別校正データを取得する際に用いるのと同じ基準設定を用いてレンズ識別処理を行うことの重要が理解されよう。２つの異なる画像処理装置の本来的に異なる物理的構成（以下では、一方を「特定タイプの装置」、「特定装置」、「現時点の装置」のいずれか、他方を「標準的タイプとして選択した装置」、「標準タイプの装置」、「標準装置」のいずれかで呼ぶこととする）により、２つの装置を区別する。
【０１０９】
しかし、多くの実用的用途において、標準的なレンズセット及びレンズ識別校正データの標準的な組合せを各種の画像処理装置に対して利用可能であることは便利である。例えば、各メーカにとって、類似の装置を異なるサイズで揃えること、またはデザイン上少なくとも大まかに互換性のある装置のシリーズを製造することが可能となる。
このような場合、本発明では、各種特定装置に固有の基準設定に基づいて得たレンズ識別処理の結果を、標準装置において標準の基準設定を用いて取得したレンズ識別校正データと比較することができる。
【０１１０】
図９は、特定タイプの装置の各ターレット位置に特有の光減衰率のセットを判定する光減衰率判定方法の一実施形態を示すフローチャートである。
もちろん、これと同じ方法を用いて、標準タイプとして選択した装置の光減衰率を決定することもできる。
【０１１１】
光減衰率を用いることで、特定装置のターレットレンズに固有の光伝達特性を様々な他の光路素子と組み合わせて特徴付けることができる。従って、特定タイプの装置及び標準タイプとして選択した装置に固有の光伝達特性の相違は、それぞれの光減衰率に反映される。このため、２つの異なるタイプの装置を、識別対象のレンズの光伝達特性から独立した光伝達特性に対応させて特徴付けることが可能である。
固有の光伝達特性におけるこのような相違は、本発明におけるレンズ識別処理に影響する変数として効果的に補償及び／または除去できるため、特定タイプの装置における識別対象のレンズの光伝達特性を、標準タイプとして選択した装置を用いて得られたレンズ識別校正データと比較してレンズを識別することができる。
【０１１２】
図９に示すように、本光減衰率判定方法は工程Ｓ５００から始まり、工程Ｓ５０２で、基準対物レンズを選択し、識別対象のレンズを通常取り付ける場所に対して装着する。
ここで、基準対物レンズは、基準ターレット位置及び比較用ターレット位置に対応するカメラ出力に最も影響を与えないものとすることができる。
【０１１３】
次に、工程Ｓ５０４において、視野範囲に対象物を配置する。ここで、対象物はステージ表面としてもよく、また、ステージ上に配置され高い反射率を備える拡散反射体などの特別の特徴を有さないものを対象物とすることもできる。
次に、工程Ｓ５０６において、カメラ装置と対象物との間の所定のZ軸高さを設定する。この所定のZ軸高さは、例えば、対象物表面に焦点が合うときの高さとすることができる。
【０１１４】
次に、工程Ｓ５０８において、カメラ出力の所定の純粋増分を選択する。
後述するように、カメラ出力の所定の純粋増分は、上述した「基準」ターレット位置に対応する基準カメラ出力である。カメラ出力の所定の純粋増分は、図８の工程Ｓ４０８を参照して記載したように選択する。
しかし、図９に示す「装置間の標準化」する方法を目的とする場合、工程Ｓ５０８で用いる所定の純粋増分は、標準タイプとして選択した装置及び特定タイプの装置で用いたものと同じにすることができる。このような場合、基準光源出力制御レベルは、装置の種類ごとの「基準」ターレット位置に対応して同一のカメラ出力を生じさせるレベルに設定する。
【０１１５】
図９の工程Ｓ５１０〜Ｓ５４０では、基準ターレット位置に対応して判定したカメラ出力の所定の純粋増分、及び比較用ターレット位置に対応するカメラ出力の純粋増分を取得する。これらの工程は、図８の工程Ｓ４１０〜Ｓ４４０に対応するものであるため、詳細説明は省略する。
図８の工程Ｓ４１０〜Ｓ４４０と、図９の工程Ｓ５１０〜Ｓ５４０との処理の唯一大きな相違は、工程Ｓ５１０〜Ｓ５４０では外部対象物表面に焦点を合わせている点である。
このことは、識別対象のレンズの光伝達特性から独立した各種画像処理装置の固有の光伝達特性を信頼性をもって反映するターレット位置の光減衰率をもたらす有効な処理であるということがわかっている。
【０１１６】
工程Ｓ５４２において、現在の装置のターレット位置における光減衰率を取得する。上述のように、このターレット位置の光減衰率を用いて、画像処理装置ごとに変化するカメラ出力を補償できる。
各ターレット位置の光減衰率は、基準ターレット位置でのカメラ出力の純粋増分を、１つ以上の比較用ターレット位置に対応して判定されたカメラ出力の純粋増分により割ることで取得する。
次に、工程Ｓ５４４において、各ターレット位置に対する光減衰率を記憶する。
そして、工程Ｓ５４６に進み、処理を終了する。
【０１１７】
図１０は、本発明において、未判定のレンズを識別するレンズ識別方法の第３実施形態を示すフローチャートである。
本第３実施形態では、現時点の特定装置のターレット位置における光減衰率を用いて、前記特定装置における各種レンズ識別処理のカメラ出力結果を補償する。
補償後の結果は、標準タイプとして選択した装置を用いて判定したレンズ識別校正データの標準セットと比較可能となる。
【０１１８】
図１０の工程Ｓ７００〜Ｓ７４６では、基準ターレット位置におけるカメラ出力純粋増分と、比較用ターレット位置におけるカメラ出力純粋増分（現時点の特定画像処理装置の適切なターレット位置の光減衰率を用いて補償されたもの）とに基づいて識別対象のレンズを識別する。
これらの工程は、図８の工程Ｓ４００〜Ｓ４４６に対応するため、以下の点を除き、詳細説明を省略する。
【０１１９】
図９の工程Ｓ５０８で説明したように、工程Ｓ７０８で用いるカメラ出力の純粋増分所定値は、工程Ｓ７４４において識別対象のレンズを識別するのに用いる標準レンズ識別校正データを判定する際に標準タイプとして選択された装置で用いられる純粋増分所定値と同じものである。
【０１２０】
工程Ｓ７３８において、適切なターレット位置の光減衰率を用いることにより、現時点の特定装置のターレット位置光伝達特性に伴うカメラ出力の純粋増分を補償する。即ち、「比較用」ターレット位置を用いた状態で、現時点の基準光源設定として判定された設定に対応するカメラ出力から、現時点の背景に対応するカメラ出力を差し引き、適切な現時点のターレット位置の光減衰率でこの差を乗算することにより、１つ以上の現時点の光源設定に対応しかつ「ターレット補償を行った」カメラ出力の純粋増分を判定する。
上述のように、この工程により、標準タイプとして選択された装置との比較において現時点の特定装置に固有の光伝達特性を変数として効果的に補償及び／または除去する。
従って、特定装置における識別対象のレンズの光伝達特性を、標準タイプとして選択された装置を用いて得られたレンズ識別校正データと比較してレンズを識別することができる。
【０１２１】
工程Ｓ７４２において、全ての「比較用」ターレット位置を測定し、ターレット補償した純粋増分を判定した後、「基準」ターレット位置で判定した純粋出力増分と「比較用」ターレット位置で判定したターレット補償済み純粋増分との関係を、標準タイプとして選択した装置で取得し事前に記憶したレンズ識別校正データと現時点の特定装置における識別対象のレンズを含むレンズセットとの関係と比較する。
工程Ｓ７４４では、現時点の識別対象のレンズを比較結果に基づいて識別する。
【０１２２】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。
例えば、前記各実施形態では、光源オン時のカメラ出力から光源オフ時のカメラ出力を差し引いた純粋出力増分を用いたが、これに限られず、例えば、光源オフ時のカメラ出力を引かずに処理することもできる。また、光源オフの後に光源オンとしたが、順番を反対にすることも可能である。
【０１２３】
図２、図４に示した方法は、ターレットレンズを有する構成を前提に説明したが、これに限られず、ターレットレンズのない画像処理装置においても実行できる。
ターレット機構４００のターレットレンズ位置が２箇所であったが、３箇所以上であってもよい。
また、レンズ位置の切り換えにターレット機構４００を用いたが、これに代わるレンズ切換手段を用いることもできる。例えば、ターレットレンズに相当する複数のレンズを板状プレートに直線状に配置して、このプレートを直線運動させることでレンズを切り換える構成も可能である。このような構成であっても、ターレット機構と同様の機能を発揮できる。
図６、図８、図９、図１０に示した方法は、光源が安定的でなくかつ校正を行っていないものを前提として説明したが、安定的なまたは校正した光源を用いてもよい。
【０１２４】
図８に示したレンズ識別方法では、各ターレット位置において所定のカメラ出力を発生させる光源設定（光源出力制御レベル）の比率をレンズ識別に用いたが、これに限られず、例えば、所定の光源設定（光源出力制御レベル）におけるターレット位置ごとのカメラ出力の比率に用いることができる。
同様に、図１０に示したレンズ識別方法では、所定の光源設定（光源出力制御レベル）におけるターレット位置ごとのカメラ出力（ターレット補償したもの）の比率をレンズ識別に用いたが、これに限られず、例えば、各ターレット位置において所定のカメラ出力（ターレット補償したもの）を発生させる光源設定（光源出力制御レベル）の比率をレンズ識別に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係るレンズ識別方法を実行可能な画像処理装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】本発明において、複数の光源設定とこれに伴うカメラ出力の関係をレンズごとに示すレンズ識別校正データを判定する校正データ判定方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
【図３】前記レンズ識別校正データの第１の例を示す図である。
【図４】本発明に係るレンズ識別方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
【図５】前記レンズ識別校正データの第２の例を示す図である。
【図６】前記レンズ識別校正データを判定する校正データ判定方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
【図７】前記レンズ識別校正データの第３の例を示す図である。
【図８】本発明に係るレンズ識別方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
【図９】本発明において、各種画像処理装置における複数のターレット位置に関する光減衰率を判定する光減衰率判定方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係るレンズ識別方法の第３実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２６】
１０              画像処理装置
２０              試料
２１０            ステージ
２２０            透過照明用光源
２２２            透過光
２３０            同軸落射照明用光源
２３２            同軸落射光
２４０            側射照明用光源
２４２            側射光
２５０            識別対象のレンズである対物レンズ
２６０            カメラ装置
４００            ターレット機構
４０６、４０８    ターレットレンズ
【図１】
2004157534.tif 000003
【図２】
2004157534.tif 000004
【図３】
2004157534.tif 000005
【図４】
2004157534.tif 000006
【図５】
2004157534.tif 000007
【図６】
2004157534.tif 000008
【図７】
2004157534.tif 000009
【図８】
2004157534.tif 000010
【図９】
2004157534.tif 000011
【図１０】
2004157534.tif 000012