(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース画像を複数のフレームに分割し、各フレームの写真を撮るカメラシステムであって、
前記フレームの上に位置付けることができ、焦点設定および露出設定を調整可能なカメラと、
前記カメラを前記ソース画像の上にある二次元空間内で動かす制御構造と、
前記カメラで撮られた写真から圧縮画像ファイルを生成する画像圧縮機構と、
前記圧縮画像ファイルを格納するメモリと、
前記圧縮画像ファイルの分析に基づき好ましい焦点設定および好ましい露出設定を特定するプロセッサと、を含み、
前記各フレームの写真を撮る工程が、焦点設定および露出設定を変更した複数の写真を撮影し、前記複数の写真から生成した複数の圧縮画像ファイルのファイルサイズを比較して、前記ファイルサイズが最大となる圧縮画像ファイルを前記フレームの圧縮画像ファイルとして、前記メモリに格納することを特徴とするカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にカメラ・システムに関し、より具体的にはマルチフレームのソース画
像内の１フレームの写真を取り込むカメラ・システム向けに商店および露出設定を効率的
に決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのカメラ・システムにとり一貫して高画質画像を取り込むことはしばしば難しい問
題である。これらのカメラ・システムの解像度要件は用途毎に変わるかもしれない。例え
ば、半導体基板上に加工されたパターンを分析するために微視的解像度が必要かもしれな
い。基板のサイズ、画像の解像度要件、およびカメラに対する基板の傾斜のため微視的解
像度の完全な画像を得ることは難しい。
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０００８２７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微視的解像度の画像を実現するためには通常高解像度カメラが用いられる。高解像度カ
メラの視野は通常比較的小さいのでカメラは基板全体を視野に入れることができない。こ
のような場合、基板の高解像度画像は基板を複数のフレームに分割し各フレームの写真を
撮ることにより得られる。一旦、すべてのフレームの写真が撮られると、フレーム画像す
べてを組み合わせまたは縫い合わせて基板の１つの画像が実現される。しかし、各フレー
ム間の変動により、各フレームにわたり十分な画質を維持することはしばしば達成が難し
い。
【０００５】
図１は半導体基板に加工されたパターンなど、複数のフレームまたはセグメントに分割
された代表的なソース画像を示す。図示されるように、ソース画像１１０はセグメント（
１）１２０、およびセグメント（２）１３０からセグメント（Ｎ）１４０までを含み均等
なフレームに分割されている。図１ではフレームが同じ形状および面積を有しているよう
に示されるが、ソース画像１１０は不均等なフレームに分割されていても良い。さらに、
セグメントのいくつかまたはすべては重なり部分を有することができ、その後セグメント
をソース画像１１０の写真に組み合わせまたは縫い合わせる際、改良を要する。
【０００６】
カメラが１つのフレームから別のフレームに動かされる際、画質が劣化する可能性があ
る。この劣化は１つのフレームと別のフレームとで光が一貫していないことに由来し得る
。さらに、パターンまたは基板の表面が完全に滑らかでなく、その結果パターン表面およ
びカメラ間の距離に変動があるかもしれない。またさらに、パターン密度およびデザイン
が１つのフレームと別のフレームとで実質的に異なっているかもしれず、これもフレーム
画像間の画質に影響を与える可能性がある。
【０００７】
各フレーム画像の画質は各種の異なったパラメータを用いて特性化することができる。
例えば、フレームの画質はコントラストおよび鮮明さ双方で測ることができる。画像のコ
ントラストを定義する１つの要素はカメラの露出設定である。露出設定が最適化されてい
ないと、画像のコントラストはとかく質がより悪くなる。画像の鮮明さを定義する１つの
要素はカメラの焦点設定である。焦点設定が最適化されていないと、画像の鮮明さはぼや
け、画像内のエッジは定義されない。
【０００８】
一貫して高画質の画像を生成することの重要性が画像を縫い合わせまたは組み合わせる
場合に良く理解できる。あるフレーム画像の焦点が外れ、またはコントラストが悪いと、
縫い合わせた画像は不適当で分析が難しいかもしれない。大型なマルチフレームの画像は
多数のフレーム画像を撮る必要があるかもしれないので、カメラを最適化するプロセスは
わずらわしく、時間がかかるかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
カメラ設定の自動的かつ効率的な最適化を提供する発明の実施形態が説明される。発明
のある実施形態で、撮られたフレームの圧縮画像の分析に基づき焦点および露出設定双方
が決定される。この分析に基づき、カメラの焦点および露出設定はその特定フレームの好
ましい画質を提供するよう設定される。この焦点および露出設定の最適化はマルチフレー
ムのソース画像内の各フレームにおいて実施される。その結果、各フレーム画像は独立し
て最適化され、マルチフレームのソース画像にわたり光および表面の不整合などの変動に
対応している。
【００１０】
発明の各種実施形態で、単一フレームを異なった設定で撮った写真より生成される圧縮
画像ファイルのサイズを分析することにより焦点および露出設定双方が最適化される。例
えば、複数の焦点設定各々において複数の写真を撮ることにより焦点設定が特定される。
複数の写真各々は圧縮され平均ファイル・サイズが特定される。最も大きい圧縮画像ファ
イル・サイズを生成する写真が特定され、対応する焦点設定が選択される。その後、同様
の手順を実施して最適化された露出設定が特定される。双方の場合、圧縮画像ファイルと
画質（鮮明さおよびコントラスト双方）とに間の関係を用いて効率的に好ましいカメラの
焦点および露出設定が選択される。一旦、フレームに対し設定が選択されると、カメラは
マルチフレームのソース画像内の次のフレームに進む。
【００１１】
これらの最適化手順はカメラ設定の効率的かつ比較的迅速な特定を提供するのみならず
、カメラ・システム内の低メモリ要求を可能にする。発明のある実施形態で、画像圧縮は
ハードウェア実装によりカメラ内で実施できるため、システムは付随コンピュータまたは
内部メモリ内でかなりのメモリ・リソースを必要とすることがない。このメモリ低減は分
析手順の際、格納される圧縮画像ならびに焦点および露出インジケータの量を制限するこ
とによりさらに低減することができる。発明のある実施形態で、自動焦点および／あるい
は自動露出方法の最適化の目的で一時に１つしか画像が保存されない。
【００１２】
当業者は圧縮画像ファイルのサイズに対し焦点設定および露出設定を選択するために上
述の反復プロセスを含み各種の分析手法を用いることができることを理解しよう。さらに
、マルチフレームのソース画像ファイルにおける進行は当業者の知る多数の要素により変
動する可能性がある。
【００１３】
マルチフレームのソース画像を効率的な画像化を提供するカメラ・システムが説明され
る。カメラ・システムはカメラ、コントロール・アーム、およびソース画像内の各フレー
ムに対しカメラを較正／最適化するために用いられるコンピュータなどの処理手段を含む
。処理手段はカメラの外部でも、カメラまたはコントローラ・アーム内に一体化されてい
ても良い。さらに、カメラ・システムは写真を圧縮画像ファイルに変換する画像圧縮機構
を含む。この画像圧縮機構はカメラ自体を含みシステム内のどこに存在しても良く、ハー
ドウェア、ソフトウェア、またはファームウェアとして実現することができる。
【００１４】
［適用例１］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するためにカ
メラを較正する方法は、カメラの第１の焦点設定を用いて第１フレームの第１の複数の写
真を撮ることと、第１の複数の写真を第１の複数の圧縮画像ファイルに圧縮することと、
第１の複数の圧縮画像ファイルの第１の平均サイズを計算することと、カメラの第２の焦
点設定を用いて第１フレームの第２の複数の写真を撮ることと、第２の複数の写真を第２
の複数の圧縮画像ファイルに圧縮することと、第２の複数の圧縮画像ファイルの第２の平
均サイズを計算することと、第１の平均サイズを第２の平均サイズと比較することにより
好ましい焦点設定を選択することとを含むことをその要旨とする。
【００１５】
［適用例２］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するためにカ
メラを較正する方法は、さらに、カメラの第３の焦点設定を用いて第１フレームの第３の
複数の写真を撮ることと、第３の複数の写真を第３の複数の圧縮画像ファイルに圧縮する
ことと、前記第３の複数の圧縮画像ファイルの第３の平均サイズを計算することと、第３
の平均サイズを前の好ましい焦点設定に対応する平均圧縮画像ファイルと比較することに
より好ましい焦点設定を更新することと、の工程を含むことをその要旨とする。
【００１６】
［適用例３］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するためにカ
メラを較正する方法は、第１の複数の圧縮画像ファイルおよび第２の複数の圧縮画像ファ
イルはＪＰＥＧフォーマットおよびＴＩＦＦフォーマットを含むグループから選択される
フォーマットを用いて生成されることをその要旨とする。
【００１７】
［適用例４］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するためにカ
メラを較正する方法は、さらにマルチフレームのソース画像内の第２フレームにカメラを
進め第２フレームに対し較正する工程を含む、適用例１に記載される方法。
【００１８】
［適用例５］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するためにカ
メラを較正する方法は、第１の複数の写真および第２の複数の写真を圧縮する工程はカメ
ラ内で実施されることをその要旨とする。
【００１９】
［適用例６］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するためにカ
メラを較正する方法は、第１の複数の写真および第２の複数の写真を圧縮する工程をカメ
ラ内のハードウェアが実施することをその要旨とする。
【００２０】
［適用例７］コンピュータ読み取り可能な媒体は、適用例１に記載される方法を実施す
る命令を有することをその要旨とする。
【００２１】
［適用例８］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するためにカ
メラを較正する方法は、第１の複数の写真、第２の複数の写真、第１の複数の圧縮画像フ
ァイル、および第２の複数の圧縮画像ファイルはカメラに外付きのメモリ装置内に格納さ
れることをその要旨とする。
【００２２】
［適用例９］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するためにカ
メラを較正する方法は、ソース画像は半導体基板上のエッチ・パターンであることをその
要旨とする。
【００２３】
［適用例１０］マルチフレームのソース画像内における複数のフレームの写真を撮るシ
ステムは、複数のフレームの上に位置付けることができ、調節可能な焦点および露出設定
を有するカメラと、カメラに連結され、カメラをマルチフレームのソース画像の上にある
二次元空間内で動かす制御構造と、カメラで撮られた写真を受信するようシステム内で連
結され、写真を複数の圧縮画像ファイルに圧縮する画像圧縮機構と、システム内で連結さ
れ、複数の圧縮画像ファイルを格納するメモリと、メモリに連結され、複数の圧縮画像フ
ァイルの分析に基づき好ましい焦点設定および好ましい露出設定を特定するプロセッサと
、を含むことをその要旨とする。
【００２４】
［適用例１１］マルチフレームのソース画像内における複数のフレームの写真を撮るシ
ステムは、画像圧縮機構はハードウェア装置としてカメラ内に存在することをその要旨と
する。
【００２５】
［適用例１２］マルチフレームのソース画像内における複数のフレームの写真を撮るシ
ステムは、制御構造はカメラがｘおよびｙ座標双方に動くことを可能にするピボットを有
する制御アームであることをその要旨とする。
【００２６】
［適用例１３］マルチフレームのソース画像内における複数のフレームの写真を撮るシ
ステムは、制御アームはｚ座標での動きを提供することによりカメラを三次元空間で動か
すことをその要旨とする。
【００２７】
［適用例１４］マルチフレームのソース画像内における複数のフレームの写真を撮るシ
ステムは、好ましい焦点設定はカメラの第１の焦点設定により生成された圧縮画像ファイ
ルの第１の平均サイズをカメラの第２の焦点設定により生成された圧縮画像ファイルの第
２の平均サイズと比較することにより特定されることをその要旨とする。
【００２８】
［適用例１５］マルチフレームのソース画像内における複数のフレームの写真を撮るシ
ステムは、好ましい焦点設定は第１の平均サイズが第２の平均サイズより大きい場合第１
の焦点設定であることをその要旨とする。
【００２９】
［適用例１６］マルチフレームのソース画像内における複数のフレームの写真を撮るシ
ステムは、好ましい露出設定はカメラの好ましい焦点設定および第１の露出設定により生
成された圧縮画像ファイルの第３の平均サイズをカメラの好ましい焦点設定および第２の
露出設定により生成された圧縮画像ファイルの第４の平均サイズと比較することにより特
定されることをその要旨とする。
【００３０】
［適用例１７］マルチフレームのソース画像内における複数のフレームの写真を撮るシ
ステムは、好ましい露出設定は第３の平均サイズが第４の平均サイズより大きい場合第１
の露出設定であることをその要旨とする。
【００３１】
［適用例１８］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するために
カメラを較正する方法は、カメラの第１の露出設定を用いて第１フレームの第１の複数の
写真を撮ることと、第１の複数の写真を第１の複数の圧縮画像ファイルに圧縮することと
、第１の複数の圧縮画像ファイルの第１の平均サイズを計算することと、カメラの第２の
露出設定を用いて第１フレームの第２の複数の写真を撮ることと、第２の複数の写真を第
２の複数の圧縮画像ファイルに圧縮することと、第２の複数の圧縮画像ファイルの第２の
平均サイズを計算することと、第１の平均サイズを第２の平均サイズと比較することによ
り好ましい焦点設定を選択することと、を含むことをその要旨とする。
【００３２】
［適用例１９］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するために
カメラを較正する方法は、適用例１８に記載される方法で、さらに、カメラの第３の露出
設定を用いて第１フレームの第３の複数の写真を撮ることと、第３の複数の写真を第３の
複数の圧縮画像ファイルに圧縮することと、前記第３の複数の圧縮画像ファイルの第３の
平均サイズを計算することと、第３の平均サイズを前の好ましい露出設定に対応する平均
圧縮画像ファイルと比較することにより好ましい露出設定を更新することと、の工程を含
むことをその要旨とする。
【００３３】
［適用例２０］マルチフレームのソース画像内における第１フレームを取得するために
カメラを較正する方法は、第１の複数の圧縮画像ファイルおよび第２の複数の圧縮画像フ
ァイルはＪＰＥＧフォーマットおよびＴＩＦＦフォーマットを含むグループから選択され
るフォーマットを用いて生成されることをその要旨とする。
【００３４】
［適用例２１］コンピュータ読み取り可能な媒体は、適用例１８に記載される方法を実
施する命令を有することをその要旨とする。
【００３５】
発明の他の目的、特長および利点は図面および以下に続く詳細な説明により明らかにな
るであろう。
【００３６】
発明の実施形態について言及され、それらの例は添付図面に例示される。これらの図面
は例示的であることが意図され、限定するものではない。発明はこれらの実施形態との関
連で全般的に説明されるが、発明の範囲をこれら特定の実施形態に限定する意図ではない
ことが理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
カメラ設定の自動的かつ効率的な最適化を提供する発明の実施形態が説明される。発明
のある実施形態で、撮られたフレームの圧縮画像の分析に基づき焦点および露出設定双方
が決定される。この分析に基づき、カメラの焦点および露出設定はその特定フレームの好
ましい画質を提供するよう設定される。この焦点および露出設定の最適化はマルチフレー
ムのソース画像内の各フレームにおいて実施される。その結果、各フレーム画像は独立し
て最適化され、マルチフレームのソース画像にわたり光および表面の不整合などの変動に
対応している。
【００３８】
以下の記述において、説明の目的で、発明の理解を提供するために具体的な詳細が記述
される。しかし当業者であれば、発明はこれらの詳細なしで実施できることが明らかであ
ろう。当業者は以下にいくつか説明される本発明の実施形態はカメラ・システム、カメラ
、パソコン、および他の類似した装置を含め、いくつかの異なった装置に組み入れ得るこ
とを理解しよう。本発明の実施形態はまたソフトウェア、ハードウェア、またはファーム
ウェアとして存在することもできる。以下ブロック図で示される構造および装置は発明の
代表的な実施形態を図示するもので、発明を分かりにくくすることを避けることを意図し
ている。さらに、図内のコンポーネントおよび／あるいはモジュール間の接続は直接接続
に限定されることは意図されない。逆にこれらのコンポーネントおよびモジュール間のデ
ータは中間コンポーネントおよびモジュールにより変更、再フォーマット化、または別途
変えることができる。
【００３９】
本明細書において「一実施形態」または「ある実施形態」への言及はその実施形態に関
連して説明したある特徴、構造、特性、または機能が発明の少なくとも１つの実施形態に
含まれることを意味する。本明細書の様々な個所において「一実施形態で」といった言い
回しが現れる場合、必ずしもすべて同じ実施形態について言及しているのではない。
【００４０】
図２は発明の各種実施形態により焦点および露出設定の自動的最適化を有するカメラ・
システムを図示する。カメラ・システム２００は制御アーム２２０により制御され位置づ
けられるカメラ２１０を含む。制御アーム２２０はカメラ２１０をソース画像２４０の上
の二次元空間内に位置付けることができる。他の実施形態で、制御アーム２２０はカメラ
２１０をソース画像２４０の上の三次元空間内に位置付けることができる。当業者であれ
ばソース画像２４０に対しカメラ２１０の位置を制御するのに他の制御構造を用いること
を理解し、これらの制御構造はすべて本発明の範囲に入ることが意図される。ことよう。
さらに、ソース画像２４０内のフレームの画像を取り込むために多数の異なった種類のカ
メラを用いることができる。ある実施形態で、カメラ２１０の位置は制御アーム２２０に
より固定され、ソース画像２４０が二次元空間内で移動可能である。例えば、ソース画像
２４０を通して光を提供し異なったセグメントを撮影できるようソース画像を移動させる
バックライト台にソース画像２４０を置くことができる。
【００４１】
取り込み画像の画質を向上させるためにソース画像を照明する光源がソース画像２４０
の下にある（図示せず）ことができる。しかし、ソース画像２４０固有の光源のない場合
もあり得る。いずれにせよ、カメラ２１０がソース画像２４０の画像を撮るのに充分な光
はあるべきである。
【００４２】
発明の各種実施形態で、カメラ・システム２００はカメラに接続されたコンピュータ２
３０も含む。コンピュータ２３０はカメラ２１０の焦点および露出設定双方を最適化する
ために用いられる特定の処理機能を提供することができる。他の実施形態で、カメラ・シ
ステム２００は処理機能をカメラ２１０またはカメラの制御アーム２２０内に一体化して
いる。
【００４３】
マルチフレームのソース画像２４０内の各フレームにおいてカメラ・システム２００は
撮られる画像の画質を向上させるために較正される。発明の各種実施形態で、カメラ２１
０は各フレームにおいて焦点設定および露出設定を最適化することにより較正される。こ
の高画質画像取り込み調節手順の意図は各フレームにおいて撮られた画像の画質が好まし
い画質閾値を満足することを保証するにある。この高画質画像取り込み調節は各フレーム
において独立して起こるので、フレーム間の変動はカメラ２１０により補正され、マルチ
フレームのソース画像２４０全体にわたりより一貫した画質を提供する。
【００４４】
さらに詳細に後述するように、高画質画像取り込み調節手順はカメラ・システム２００
に対するリソース要求を最小限にして焦点および露出設定双方を最適化する効率的な方法
を提供することが意図される。特に、画像圧縮の特性を利用して各フレームの圧縮画像フ
ァイルに対しこれらの設定を最適化する。発明のある実施形態で、圧縮操作はカメラ２１
０のハードウェアまたはファームウェアで実施されることができ、特定のフレームで画像
を圧縮する迅速かつ効率的な方法を提供する。他の実施形態で、圧縮はコンピュータ２３
０上でソフトウェア、ハードウェア、またはファームウェアにより実施される。
【００４５】
当業者であれば画像の圧縮はカメラ・システム２００内のさまざまな個所で実施できる
ことを理解しよう。さらに、本発明は圧縮画像の特性に対し画質の定量化を可能にする多
数の異なった圧縮手法を用いることができる。
【００４６】
カメラ・システム２００はソース画像２４０内の複数のフレームに沿ってフレーム進行
に従う。この進行はシステムおよび／あるいはカメラ２１０に取り込まれるソース画像に
よって変化し得る。図３（ａ）〜図３（ｄ）はマルチフレームのソース画像２４０上のカ
メラ２１０の代表的な進行パターンである。当業者であれば他の進行パターンを用いてソ
ース画像２４０またはその一部を取り込み得ることを理解しよう。
【００４７】
図３（ａ）は発明の各種実施形態による第１の進行パターンを示す。進行３１０はソー
ス画像２４０の上にある二次元グリッドの右上の角にある第１フレーム３２０で始まる。
カメラ２１０は右から左に移動して最上行の各フレームの画像を撮る。その後カメラ２１
０は１行下に移り左から右に進行しこの第２行における各フレームの写真を撮る。各種実
施形態で、カメラ２１０の進行はソース画像２４０の最終フレーム３２５に到達するまで
このパターンに従う。発明の他の実施形態で、カメラ２１０はソース画像２４０の最終フ
レーム３２５の前のあるフレームで止まり、画像の一部のみ取り込まれる。
【００４８】
図３（ｂ）は発明の各種実施形態による別の進行パターンを図示する。この進行３３０
はフレームが行毎に画像化されるという点で第１の進行パターンに類似している。この例
で、ソース画像２４０の左上の角にある第１フレーム３４０が開始点として用いられる。
カメラ２１０は右下の角にある最終フレーム３４５で終了するまでソース画像２４０中を
進行する。ある実施形態では、進行が最終フレーム３４５で終了する必要はなく、この最
終フレーム３４５の前のあるフレームで完了する。
【００４９】
図３（ｃ）は発明の各種実施形態によるさらに別の進行パターンを図示する。進行３５
０はソース画像２４０にわたり列毎に基づいて進む。この例で、カメラ２１０は最初左下
の角にある第１フレーム３６０の上に位置される。カメラ２１０は第１フレーム３６０の
写真を撮り、ソース画像２４０の上端に到達するまで第１列を上がる。カメラ２１０は次
に第２行に移り下に進む。カメラ２１０は右下の角にある最終フレーム３６５に到達する
までこのパターンを通って進む。前と同じように、他の実施形態ではカメラ２１０が最終
フレーム３６５に到達するまえに止まり、ソース画像２４０の一部のみ取り込み得る。
【００５０】
図３（ｄ）は発明の各種実施形態によるまた別の進行パターンを図示する。進行３７０
は右下の角にある第１フレーム３８０で開始し左下の角にある最終フレーム３８５で終了
する。他の実施形態では、カメラ２１０が最終フレーム３８５に到達する前に終了する。
【００５１】
当業者であれば多数の異なった進行パターンを用いてソース画像２４０全体（フレーム
毎）またはソース画像２４０の一部（同様にフレーム毎）を取り込み得ることを理解しよ
う。これらの進行はフレーム毎に連続的に画像を通って進行することに限定されず、他の
非連続的な進行パターンを用いてソース画像２４０内の特定フレームを取り込むこともで
きる。
【００５２】
前述のとおり、カメラ２１０は各フレームにおいて焦点および露出設定に関し最適化さ
れる。図４はこれらの設定がどのようにフレームの画質に影響し得るかを示すことを意図
している。カメラ４１０はソース画像２４０のフレーム４４０の上に位置している。レン
ズを微細に調節できるハウジング４２０内にカメラ・レンズが存在する。この調節はレン
ズを動かしてカメラ４１０内のレンズおよびフレーム４４０の表面間の焦点距離（ｆ）４
３０を変更することを含む。
【００５３】
カメラ４１０はさらに定義された期間、フレーム４４０の表面にカメラを露出するシャ
ッターも含む。時間の長さまたは露出時間はフレーム４４０を撮った画像の画質に影響す
る。カメラの焦点および露出設定は双方ともフレーム４４０を撮った写真により生成され
る複数の圧縮画像ファイルを分析することにより最適化される。特に、画像における高周
波数成分はより大きい圧縮画像のファイルをもたらすため、圧縮画像ファイルのもたらさ
れるサイズを分析することにより焦点および露出設定は最適化される。これらの高周波数
成分は撮られた画像のより高いコントラストと鮮明さを示す。圧縮ファイルのサイズおよ
びカメラ設定間のこの関係を利用してカメラ４１０を較正する特定の方法を後述する。
【００５４】
図５（ａ）および図５（ｂ）は発明の各種実施形態により最適化されたソース画像と最
適化されていないソース画像とを比較した図示を提供する。図５（ａ）は質の悪いコント
ラストおよび鮮明さを有する半導体基板の典型的なパターンを示す。特に、パターン内の
エッジはぼやけ、画像内の前景および背景間で鮮明なエッジが得られない。
【００５５】
これと比較して、図５（ｂ）は発明の各種実施形態により向上した鮮明さとコントラス
トを有する典型的なパターンを示す。パターンは画像内の前景および背景間の対比を提供
するはるかに鮮明なエッジを含む。この場合のようにソース画像がエッチ・パターンであ
る場合、画像が充分な画質を提供し、パターン上のトレースやコンポーネントの分析が正
しく実施されることが重要である。カメラ・システムを用いて図５（ｂ）のパターンの一
部のみを提供することができる。さらに、カメラ・システムにおけるカメラを調節して異
なった粒状度における画像を提供することができる。例えば、技術者がパターン内の特定
トレースまたはコンポーネントの詳細な分析を実施したい場合、カメラ・システムはパタ
ーン内のその特定トレースまたはコンポーネントに関連する特定フレームの微細な画像を
取り込むよう設定されることができる。
【００５６】
図６（ａ）はカメラの焦点設定および圧縮画像ファイルのサイズ間の関係を示す、実験
的データから引き出されたのではない例示的なグラフである。前述のとおり、圧縮画像フ
ァイルのサイズは画像の鮮明さの質に直接関係している。この関係を用いてカメラの焦点
設定を選択および／あるいは最適化することができる。そうする際、あるフレームに対し
複数の写真を撮り、これらの写真各々が圧縮される。分析を行ない、最大の圧縮ファイル
または最も大きい圧縮ファイルの１つが特定され、この圧縮ファイルを生成した画像を撮
るために用いられた焦点設定が選択される。この特定された圧縮ファイルは高画質の鮮明
な画像を示す高周波数成分を比較的大量に含む。
【００５７】
グラフ６１０を参照すると、カメラの焦点設定を較正するために用いられる曲線６２０
が示される。この曲線６２０上に鮮明さの質が特定の基準を満足する個所が１つまたは複
数存在する。一例において、曲線の頂点に対応する焦点設定６３０が選択される。別の例
において、水平閾値（図示せず）が曲線に適用され、閾値を越える複数の焦点設定の１つ
が選択される。このように、取り込まれた画像に対し鮮明さの閾値要件が満足される。当
業者であれば曲線６２０上の１つ以上の好ましい焦点設定を特定するために後述する反復
プロセスを含み多数の方法を適用できることを理解しよう。
【００５８】
図６（ｂ）は露出設定および圧縮画像ファイルのサイズ間の関係を示す、実験的データ
から引き出されたのではない例示的なグラフである。圧縮画像ファイルのサイズも画像の
コントラストの質に直接関係している。この関係を用いてカメラの露出設定も選択および
／あるいは最適化することができる。ここでも、選択された露出設定を用いてあるフレー
ムに対し複数の写真を撮り、これらの写真各々が圧縮される。分析を行ない、最大の圧縮
ファイルまたは最も大きい圧縮ファイルの１つが特定され、この圧縮ファイルを生成した
画像を撮るために用いられた露出設定が選択される。
【００５９】
グラフ６４０を参照すると、カメラの露出設定を較正するために用いられる曲線６５０
が示される。この曲線６５０上にコントラストの質が特定の基準を満足する個所が１つま
たは複数存在する。一例において、曲線の頂点に対応する露出設定６６０が選択される。
別の例において、水平閾値（図示せず）が曲線に適用され、閾値を越える複数の露出設定
の１つが選択される。このように、取り込まれた画像に対しコントラストの閾値要件が満
足される。ここでも、当業者であれば曲線６５０上の１つ以上の好ましい露出設定を特定
するために後述する反復プロセスを含み多数の方法を適用できることを理解しよう。
【００６０】
図７は発明の各種実施形態により、マルチフレームのソース画像内のあるフレームに対
しカメラの焦点設定および露出設定を選択する方法を図示するフローチャートである。マ
ルチフレームのソース画像における第１フレームの上にカメラが位置付けられる（ステッ
プＳ７１０）。この第１フレームはマルチフレームのソース画像内の任意のフレームであ
って良い。カメラの好ましい焦点設定を特定するために自動焦点操作が実施される（ステ
ップＳ７２０）。発明の各種実施形態により、この自動焦点操作は画像の鮮明さおよび圧
縮画像ファイル間の関係を用いてこの好ましい焦点設定を特定する。
【００６１】
第１フレームに対しカメラの好ましい露出設定を特定するために自動露出操作が実施さ
れる（ステップＳ７３０）。発明の各種実施形態により、この自動露出操作は画像のコン
トラストおよび圧縮画像ファイル間の関係を用いて好ましい露出設定を特定する。一旦、
好ましい焦点および露出設定が特定されると、対応する取り込み画像の第１フレームが格
納される（ステップＳ７４０）。次にマルチフレームのソース画像内に写真を撮るべき追
加フレームが存在するかの判定がなされる。追加フレームが存在しない場合方法は完了す
る（ステップＳ７５０）。追加フレームが存在する場合、カメラはマルチフレームのソー
ス画像における次のフレームの上に位置付けられ（ステップＳ７６０）、次のフレームに
対し自動焦点および自動露出操作が実施される。この次のフレームはしばしば前のフレー
ムに連続している。しかし次のフレームが非連続フレームである場合もあり得る。
【００６２】
明確さを図るため、圧縮画像ファイルのサイズに対する焦点および露出設定を特定する
分析方法を説明する例をいくつか以下に提供する。これらの例では反復が用いられるが、
限定的な意図はなく、これらの設定を特定する他の各種の方法が存在する点に留意するこ
とが重要である。
【００６３】
図８は発明の各種実施形態によりソース画像内のフレームに対しカメラの焦点設定を特
定する方法を図示する。第１の焦点設定をしたカメラがマルチフレームのソース画像にお
ける第１フレームの上に位置付けられる（ステップＳ８１０）。前述のとおり、この第１
フレームはソース画像内の任意のフレームであって良い。カメラにより第１フレームの複
数の画像が撮られる。複数の画像を用いて平均焦点インジケータ値（ｆ0）が計算される
（ステップＳ８２０）。発明の各種実施形態で、この平均焦点インジケータ値は同じ個所
におけるセグメントの複数の写真にわたる圧縮画像ファイルの平均サイズを演算すること
により計算される。前述のとおり、光の変動などあるパラメータにより画像の画質が影響
される可能性がある。第１フレームの写真を複数撮り、これらの写真を圧縮し圧縮ファイ
ルのサイズを平均化することにより、第１の焦点設定を用いた写真のより予測可能な表現
が得られる。ＪＰＥＧおよびＴＩＦＦファイル・フォーマットならびにこれらの変形を含
み各種の圧縮手法を用いることができるが、これらに限定されることはない。この平均焦
点インジケータはシステム内に配置されるメモリに保存される。平均焦点インジケータに
対応する平均写真（Ｉ0）もメモリに保存される。
【００６４】
カメラの焦点設定を変更し（ステップＳ８３０）、その画像の鮮明さを前の設定に対し
テストする。この新しい設定を用い、フレームの画像を複数撮り、圧縮する。別の平均焦
点インジケータ（ｆ）が計算され（ステップＳ８４０）、対応する平均写真（Ｉ）が特定
される。この他方の平均焦点インジケータ（ｆ）およびそれに対応する平均写真（Ｉ）は
メモリ内に保存される。
【００６５】
第１の平均焦点インジケータ（ｆ0）と他方の平均焦点インジケータ（ｆ）との比較が
行なわれ、どちらの焦点設定がより大きい平均圧縮画像ファイルを生成したか判定される
。発明の各種実施形態で、この比較は高周波成分をより大量に含む画像を有効に特定し、
これは画像内の鮮明なエッジを示すものである。
【００６６】
第１の平均焦点インジケータ（ｆ0）が他方の平均焦点インジケータ（ｆ）より大きい
場合、手順は完了し（ステップＳ８５０）、第１の平均焦点インジケータ（ｆ0）に対応
する焦点設定が選択される。しかし、第１の平均焦点インジケータ（ｆ0）が他方の平均
焦点インジケータ（ｆ）より小さい場合、第１の平均焦点インジケータの値が他方の平均
焦点インジケータ（ｆ）の値により置き換えられる（ステップＳ８６０）。さらに第１の
平均写真（Ｉ0）が他方の平均写真（Ｉ）により置き換えられる。
【００６７】
その後、カメラの焦点設定を再度調節し、反復的比較が再度起こる。この手順により曲
線６２０に沿って頂点またはその付近の値を特定すべく反復的進行を可能にする。当業者
であれば複数の前以て計算された平均焦点インジケータを平均化することにより曲線６２
０における軽度の落下を補正するという、より複雑な反復プロセスを実施し得ることを理
解しよう。
【００６８】
図９は発明の各種実施形態によりソース画像内のフレームに対しカメラの露出設定を特
定する方法を図示する。先に特定された最適焦点設定を用い、かつ第１の露出設定をした
カメラが第１フレームの上に位置付けられる（ステップＳ９１０）。カメラにより第１フ
レームの複数の画像が撮られる。複数の画像を用いて平均露出インジケータ値（Ｅ0）が
計算される（ステップＳ９２０）。発明の各種実施形態で、この平均露出インジケータ値
は複数の写真にわたる圧縮画像ファイルの平均サイズを演算することにより計算される。
第１フレームの写真を複数撮り、これらの写真を圧縮し圧縮ファイルのサイズを平均化す
ることにより、第１の露出設定を用いた写真のより予測可能な表現が得られる。ここでも
、ＪＰＥＧおよびＴＩＦＦファイル・フォーマットならびにこれらの変形を含み各種の圧
縮手法を用いることができるが、これらに限定されることはない。この平均露出インジケ
ータはシステム内に配置されるメモリに保存される。平均露出インジケータに対応する平
均写真（Ｉ0）もメモリに保存される。
【００６９】
カメラの露出設定を変更し（ステップＳ９３０）、その画像のコントラストを前の設定
に対しテストする。この新しい設定を用い、フレームの画像を複数撮り、圧縮する。別の
平均露出インジケータ（Ｅ）が計算され（ステップＳ９４０）、対応する平均写真（Ｉ）
が特定される。この他方の平均露出インジケータ（Ｅ）およびそれに対応する平均写真（
Ｉ）はメモリ内に保存される。
【００７０】
第１の平均露出インジケータ（Ｅ0）と他方の平均露出インジケータ（Ｅ）との比較が
行なわれ、どちらの露出設定がより大きい平均圧縮画像ファイルを生成したか判定される
。発明の各種実施形態で、この比較は高周波成分をより大量に含む画像を有効に特定し、
これは画像内の質の高いコントラストを示すものである。
【００７１】
第１の平均露出インジケータ（Ｅ0）が他方の平均露出インジケータ（Ｅ）より大きい
場合、手順は完了し（ステップＳ９５０）、第１の平均露出インジケータ（Ｅ0）に対応
する露出設定が選択される。しかし、第１の平均露出インジケータ（Ｅ0）が他方の平均
露出インジケータ（Ｅ）より小さい場合、第１の平均露出インジケータ（Ｅ0）の値が他
方の平均焦点インジケータ（Ｅ）の値により置き換えられる（ステップＳ９６０）。さら
に第１の平均写真（Ｉ0）が他方の平均写真（Ｉ）により置き換えられる。
【００７２】
その後、カメラの露出設定を再度調節し、反復的比較が再度起こる。図７に示す方法と
同様、この手順により曲線６５０に沿って頂点またはその付近の値を特定すべく反復的進
行を可能にする。ここでも、当業者であれば複数の前以て計算された平均露出インジケー
タを平均化することにより曲線６５０における軽度の落下を補正するという、より複雑な
反復プロセスを実施し得ることを理解しよう。
【００７３】
本発明は特定の代表的実施形態を参照して説明されたが、当業者であれば各種変更を提
供し得ることを理解しよう。従って発明の範囲は以下の特許請求の範囲によってのみ限定
される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】より高解像度の画像を撮れるようソース画像の複数画像フレームへの分割方法の説明図。
【図２】発明の各種実施形態によるカメラ・システムおよびマルチフレームのソース画像の一般的ブロック図。
【図３】（ａ）は、発明の各種実施形態によるマルチフレームのソース画像および写真のシーケンス順序、（ｂ）は、発明の各種実施形態による別のマルチフレームのソース画像および別の写真のシーケンス順序、（ｃ）は、発明の各種実施形態によるさらに別のマルチフレームのソース画像および写真のシーケンス順序、（ｄ）は、発明の各種実施形態によるまた別のマルチフレームのソース画像および写真のシーケンス順序を示す図。
【図４】発明の各種実施形態によるカメラおよびマルチフレームのソース画像内のフレームの図。
【図５】（ａ）は、発明の各種実施形態により最適化されていない焦点および／あるいは露出設定を用いて画像化されたフレームの例、（ｂ）は、発明の各種実施形態により最適化された焦点および／あるいは露出設定を用いて画像化されたフレームの例を示す図。
【図６】（ａ）は、発明の各種実施形態による圧縮ファイルのサイズとカメラの焦点設定との関係を示す代表的なグラフ、（ｂ）は、発明の各種実施形態による圧縮ファイルのサイズとカメラの露出設定との関係を示す代表的なグラフ。
【図７】発明の各種実施形態によりマルチフレームのソース画像を画像化するカメラを最適化する方法を示すフローチャート。
【図８】発明の各種実施形態によりカメラの好ましい焦点設定を決定する方法を示すフローチャート。
【図９】発明の各種実施形態によりカメラの好ましい露出設定を決定する方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７５】
２００…カメラ・システム、２１０，４１０…カメラ、２２０…制御アーム、２３０…
コンピュータ、２４０…ソース画像、３１０，３３０，３５０，３７０…進行、３２０，
３４０，３６０，３８０…第１フレーム、３２５，３４５，３６５，３８５…最終フレー
ム、４２０…ハウジング、４３０…焦点距離（ｆ）、４４０…フレーム、６１０，６４０
…グラフ、６２０，６５０…曲線、６３０…焦点設定、６６０…露出設定。
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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