關(guān)聯(lián)申請(qǐng)的相互參照

本申請(qǐng)基于2016年4月1日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)?016-74566，在此引用其記載內(nèi)容。

本發(fā)明涉及一種攝像系統(tǒng)和攝像方法。

背景技術(shù)：

在顯微鏡、圖像測(cè)定裝置、檢查裝置、激光加工裝置等的攝像系統(tǒng)中，一直以來(lái)使用如下的掃描型的攝像系統(tǒng)：一邊使光學(xué)系統(tǒng)沿z軸方向(聚焦方向)掃描一邊獲取多張圖像，將對(duì)焦得到的局部圖像進(jìn)行合成，來(lái)形成在整個(gè)視場(chǎng)中對(duì)焦的圖像(全聚焦圖像)。

但是，在該掃描型的攝像系統(tǒng)中，在使光學(xué)系統(tǒng)沿z軸方向掃描而獲取到需要張數(shù)的圖像之前，無(wú)法使光學(xué)系統(tǒng)沿x-y方向(與z軸方向正交的方向)移動(dòng)。因此，存在攝像對(duì)象物整體的拍攝花費(fèi)時(shí)間的情況。

因此，近年來(lái)提出了如下一種非掃描型的攝像系統(tǒng)(參照專利文獻(xiàn)1)：將能夠變更焦距的焦距可變透鏡搭載于光學(xué)系統(tǒng)，一邊變更相對(duì)于對(duì)象物的焦距一邊獲取圖像信息，并形成全聚焦圖像。在該非掃描型的攝像系統(tǒng)中，不需要如掃描型的攝像系統(tǒng)那樣使光學(xué)系統(tǒng)沿z軸方向機(jī)械地移動(dòng)，就能夠瞬間獲得改變了焦距的圖像，因此能夠一邊獲取一個(gè)視場(chǎng)的全聚焦圖像一邊使攝像范圍沿x-y方向移動(dòng)，因此能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行對(duì)象物整體的攝像。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2015-104136號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

然而，在上述的非掃描型的攝像系統(tǒng)中，由于觀察倍率、系統(tǒng)尺寸等而焦距可變透鏡的焦距的可變更范圍(擴(kuò)展焦深)有限制。因此，當(dāng)在對(duì)象物的表面存在較大的波紋度、高度差等時(shí)，若是焦距可變透鏡的焦距的可變更范圍則無(wú)法充分地應(yīng)對(duì)，有可能發(fā)生圖像的局部失焦。

本申請(qǐng)是鑒于所述的點(diǎn)而完成的，其目的之一在于使用非掃描型的攝像系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的攝像，并應(yīng)對(duì)對(duì)象物的表面的波紋度、高度差而抑制圖像失焦。

用于解決問(wèn)題的方案

本發(fā)明人潛心研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了以下情況并完成了本發(fā)明：能夠通過(guò)檢測(cè)對(duì)象物的表面高度的變動(dòng)，并根據(jù)該檢測(cè)來(lái)調(diào)整對(duì)象物在聚焦方向上的位置使得對(duì)象物的表面高度接近焦距變更透鏡的焦距的可變更范圍的中央，來(lái)達(dá)成上述目的。

即，本發(fā)明包括以下方式。

(1)一種攝像系統(tǒng)，具有：圖像形成裝置，其具備光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)具有能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)變更相對(duì)于對(duì)象物的焦距的焦距可變透鏡，該圖像形成裝置通過(guò)所述焦距可變透鏡變更所述焦距來(lái)獲取所述對(duì)象物的圖像信息，并形成所述對(duì)象物的全聚焦圖像；傳感器裝置，其檢測(cè)所述對(duì)象物的表面高度在聚焦方向上的變動(dòng)；以及位置調(diào)整裝置，其根據(jù)由所述傳感器裝置檢測(cè)出的所述對(duì)象物的表面高度的變動(dòng)，對(duì)所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置進(jìn)行調(diào)整，其中，所述位置調(diào)整裝置調(diào)整所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置使得所述對(duì)象物的表面高度接近所述焦距可變透鏡的焦距的可變更范圍的中央。

(2)根據(jù)(1)所記載的攝像系統(tǒng)，所述傳感器裝置用于檢測(cè)所述對(duì)象物的表面高度在所述焦距的可變更范圍內(nèi)從該可變更范圍的中央變動(dòng)了規(guī)定的閾值，在由所述傳感器裝置檢測(cè)出所述對(duì)象物的表面高度變動(dòng)了所述規(guī)定的閾值時(shí)，所述位置調(diào)整裝置對(duì)所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置進(jìn)行調(diào)整。

(3)根據(jù)(2)所記載的攝像系統(tǒng)，所述規(guī)定的閾值被設(shè)定在所述焦距的可變更范圍的夾著該可變更范圍的中央的兩側(cè)。

(4)根據(jù)(1)～(3)中的任一個(gè)所記載的攝像系統(tǒng)，所述位置調(diào)整裝置調(diào)整所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置使得所述對(duì)象物的表面高度與所述焦距的可變更范圍的中央一致。

(5)根據(jù)(1)～(4)中的任一個(gè)所記載的攝像系統(tǒng)，所述傳感器裝置具有：激光光源，其向所述對(duì)象物照射激光；以及光電二極管，其接收由所述對(duì)象物反射的所述激光。

(6)根據(jù)(1)～(5)中的任一個(gè)所記載的攝像系統(tǒng)，所述位置調(diào)整裝置具有：移動(dòng)裝置，其使所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置移動(dòng)；以及位置控制部，其控制所述移動(dòng)裝置來(lái)調(diào)整所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置。

(7)一種攝像方法，包括以下工序：通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)所具備的焦距可變透鏡變更相對(duì)于對(duì)象物的焦距來(lái)獲取所述對(duì)象物的圖像信息，并形成所述對(duì)象物的全聚焦圖像；檢測(cè)所述對(duì)象物的表面高度在聚焦方向上的變動(dòng)；以及根據(jù)所述對(duì)象物的表面高度的變動(dòng)，調(diào)整所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置使得所述對(duì)象物的表面高度接近所述焦距可變透鏡的焦距的可變更范圍的中央。

(8)根據(jù)(7)所記載的攝像方法，在所述對(duì)象物的表面高度在所述焦距的可變更范圍內(nèi)從該可變更范圍的中央變動(dòng)了規(guī)定的閾值時(shí)，對(duì)所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置進(jìn)行調(diào)整。

(9)根據(jù)(8)所記載的攝像方法，所述規(guī)定的閾值被設(shè)定在所述焦距的可變更范圍的夾著該可變更范圍的中央的兩側(cè)。

(10)根據(jù)(7)～(9)中的任一個(gè)所記載的攝像方法，調(diào)整所述對(duì)象物在聚焦方向上的位置使得所述對(duì)象物的表面高度與所述焦距的可變更范圍的中央一致。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠使用非掃描型的攝像系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的攝像，并應(yīng)對(duì)對(duì)象物的表面的波紋度、高度差而抑制圖像失焦。

附圖說(shuō)明

圖1是表示攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。

圖2是表示攝像系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。

圖3是表示光電二極管的信號(hào)電壓的曲線圖。

圖4是表示焦距的變更波形的曲線圖。

圖5是表示使用了光學(xué)濾波器的攝像系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。

圖6是表示變更對(duì)象物在聚焦方向上的位置的例子的說(shuō)明圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：攝像系統(tǒng)；10：測(cè)定機(jī)；11：計(jì)算機(jī)；20：圖像形成裝置；21：傳感器裝置；22：位置調(diào)整裝置；30：光學(xué)系統(tǒng)；31：圖像處理部；60：激光光源；64、65：光電二極管；70：移動(dòng)裝置；71：位置控制部；100：x-y載置臺(tái)；α、β：距離；l：聚焦方向；o：對(duì)象物；p：中央；s：焦距的可變更范圍。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。此外，對(duì)同一要素附加同一附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)說(shuō)明。另外，只要沒(méi)有特別地說(shuō)明，上下左右等位置關(guān)系設(shè)為基于附圖所示的位置關(guān)系。并且，附圖的尺寸比率并不限定于圖示的比率。另外，以下的實(shí)施方式是用于說(shuō)明本發(fā)明的例示，本發(fā)明并不限定于該實(shí)施方式。

<攝像系統(tǒng)>

圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的攝像系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。攝像系統(tǒng)1例如具有測(cè)定機(jī)10、計(jì)算機(jī)11以及打印機(jī)12等，在該測(cè)定機(jī)10和計(jì)算機(jī)11中組裝有本發(fā)明的圖像形成裝置20、傳感器裝置21以及位置調(diào)整裝置22。圖2是表示攝像系統(tǒng)1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。

如圖2所示，圖像形成裝置20具有例如顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)30、圖像處理部31以及光學(xué)系統(tǒng)控制部32。

光學(xué)系統(tǒng)30搭載于測(cè)定機(jī)10。光學(xué)系統(tǒng)30是無(wú)限遠(yuǎn)校正光學(xué)系統(tǒng)，例如具有光源40、分束器41、物鏡42、成像透鏡43、準(zhǔn)直透鏡44、焦距可變透鏡45、成像透鏡46以及攝像機(jī)47等。從光源40輸出的光被分束器41反射并通過(guò)物鏡42后照射到對(duì)象物o的表面，由該對(duì)象物o的表面反射的光通過(guò)物鏡42、成像透鏡43、準(zhǔn)直透鏡44、焦距可變透鏡45以及成像透鏡46后被輸入到攝像機(jī)47。將由攝像機(jī)47獲取到的圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像處理部31。

焦距可變透鏡45例如是聲學(xué)式折射率分布型可變透鏡。焦距可變透鏡45能夠根據(jù)來(lái)自透鏡控制部48的控制信號(hào)，使光學(xué)系統(tǒng)30的相對(duì)于對(duì)象物o的焦距在規(guī)定的可變更范圍s(圖2所示)內(nèi)變更。焦距的可變更范圍s由物鏡42的觀察倍率、光學(xué)系統(tǒng)30的尺寸等決定。焦距可變透鏡45當(dāng)從透鏡控制部48被提供周期性的正弦波形的控制信號(hào)時(shí)，能夠使焦距以與該控制信號(hào)相同的周期、例如數(shù)百khz左右的頻率連續(xù)地變化。將焦距的可變更范圍s的中央設(shè)為p，使對(duì)象物o的表面與該中央p附近一致。

圖像處理部31搭載于例如計(jì)算機(jī)11。圖像處理部31對(duì)例如一邊通過(guò)焦距可變透鏡45變更焦距一邊由攝像機(jī)47進(jìn)行獲取而得到的對(duì)象物o的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，來(lái)形成對(duì)象物o的全聚焦圖像。在后面記述該全聚焦圖像的形成工藝。

光學(xué)系統(tǒng)控制部32搭載于例如計(jì)算機(jī)11。光學(xué)系統(tǒng)控制部32對(duì)光源40和透鏡控制部48進(jìn)行控制。

傳感器裝置21搭載于測(cè)定機(jī)10。傳感器裝置21例如具有激光光源60、分束器61、62、63以及光電二極管64、65等。分束器61配置在光學(xué)系統(tǒng)30的成像透鏡43與準(zhǔn)直透鏡44之間，分束器62配置在激光光源60與分束器61之間，分束器63配置在分束器62與光電二極管64、65之間。從激光光源60發(fā)出的激光被分束器61反射，通過(guò)成像透鏡43、物鏡42后入射至對(duì)象物o的表面，被該對(duì)象物o的表面反射的激光通過(guò)物鏡42、成像透鏡43、分束器61、62、63后被輸入到各光電二極管64、65。

光電二極管64被配置為在對(duì)象物o的表面高度處于圖2所示的α的位置(以焦距的可變更范圍s的中央p為基準(zhǔn)而向上偏移了距離α的位置)時(shí)如圖3所示那樣激光的輸入信號(hào)的強(qiáng)度(信號(hào)電壓)成為最大，光電二極管65被配置為在對(duì)象物o的表面高度處于圖2所示的β的位置(以焦距的可變更范圍s的中央p為基準(zhǔn)而向下偏移了距離β的位置)時(shí)激光的輸入信號(hào)的強(qiáng)度(信號(hào)電壓)成為最大。因此，傳感器裝置21通過(guò)監(jiān)視激光向光電二極管64、65的輸入信號(hào)，能夠檢測(cè)由波紋度、高度差引起的對(duì)象物o的表面高度在聚焦方向l(圖2的上下方向)上的變動(dòng)。由光電二極管64、65獲取到的對(duì)象物o的位置信息被輸出到例如圖2所示的后述的位置控制部71。此外，位置控制部71也可以進(jìn)行激光光源60的控制。在本實(shí)施方式中，例如設(shè)定為α＝β<s/2。

如圖2所示，位置調(diào)整裝置22例如具有移動(dòng)裝置70和位置控制部71。移動(dòng)裝置70搭載于例如測(cè)定機(jī)10。移動(dòng)裝置70例如使光學(xué)系統(tǒng)30整體沿聚焦方向l移動(dòng)。移動(dòng)裝置70例如包括：用于保持光學(xué)系統(tǒng)30的殼體的滑塊80、通過(guò)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來(lái)使滑塊80沿聚焦方向l移動(dòng)的滾珠絲杠81、以及用于使?jié)L珠絲杠81旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)82等。由此，移動(dòng)裝置70能夠通過(guò)使光學(xué)系統(tǒng)30移動(dòng)來(lái)使對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置移動(dòng)。

位置控制部71搭載于計(jì)算機(jī)11。使傳感器裝置21監(jiān)視對(duì)象物o的表面高度的變動(dòng)，在檢測(cè)出對(duì)象物o的表面高度從焦距的可變更范圍s的中央p變動(dòng)了作為閾值的距離α、β時(shí)，驅(qū)動(dòng)移動(dòng)裝置70，調(diào)整對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置使得對(duì)象物o的表面高度返回到焦距的可變更范圍s的中央p。

如圖1所示，測(cè)定機(jī)10具備載置對(duì)象物o并使對(duì)象物o沿x-y方向(水平方向)移動(dòng)的x-y載置臺(tái)(水平移動(dòng)裝置)100、用于手動(dòng)進(jìn)行對(duì)象物o沿x-y方向的移動(dòng)和光學(xué)系統(tǒng)30向z方向的位置調(diào)整的操縱桿101等。此外，x-y載置臺(tái)100也可以具備使對(duì)象物o上下升降的升降裝置。

計(jì)算機(jī)11通過(guò)cpu執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部中的程序，能夠?qū)崿F(xiàn)各種控制。計(jì)算機(jī)11例如對(duì)圖像形成裝置20、傳感器裝置21以及位置調(diào)整裝置22的動(dòng)作進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)11至少具有上述的圖像處理部31、光學(xué)系統(tǒng)控制部32以及位置控制部71。計(jì)算機(jī)11例如具備顯示器110、鍵盤111、鼠標(biāo)112等。

<攝像方法>

說(shuō)明由上述的攝像系統(tǒng)1執(zhí)行的攝像處理的一例。

首先，在光學(xué)系統(tǒng)30中，由光源40向?qū)ο笪飋照射光。此時(shí)，通過(guò)焦距可變透鏡45使相對(duì)于對(duì)象物o的焦距如圖4所示那樣以攝像機(jī)47的幀頻的數(shù)百倍～數(shù)千倍的周期即數(shù)十khz的周期的正弦波形變動(dòng)。該焦距的正弦波形在焦距的可變更范圍s內(nèi)變動(dòng)。在該曝光時(shí)，攝像機(jī)47連續(xù)地獲取焦距不斷變動(dòng)的(焦點(diǎn)位置不斷移動(dòng)的)對(duì)象物o的圖像信息。將該圖像信息輸出到圖像處理部31，在該圖像處理部31中，能夠得到對(duì)在一張圖像所需的固定期間(幀曝光時(shí)間t)內(nèi)的對(duì)象物o的連續(xù)的圖像信息進(jìn)行積分得到的圖像(積分圖像)。該積分圖像成為包含在曝光過(guò)程中在整個(gè)對(duì)焦范圍(焦距的可變更范圍)s獲取到的信息的失焦圖像。通過(guò)從該積分圖像中去除多余的圖像信息而形成對(duì)象物o的全聚焦圖像。從該積分圖像去除多余的圖像信息的方法可以是通過(guò)計(jì)算對(duì)例如積分圖像進(jìn)行圖像處理而進(jìn)行的，也可以是使用光學(xué)濾波器對(duì)形成積分圖像的光事先進(jìn)行濾波而進(jìn)行的。

例如在通過(guò)圖像處理從積分圖像中去除多余的圖像信息的情況下，通過(guò)使用例如積分圖像的對(duì)焦范圍s所對(duì)應(yīng)的規(guī)定的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(psf：pointspreadfunction)來(lái)對(duì)積分圖像進(jìn)行反卷積。點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(psf)將模糊圓、即與攝像系統(tǒng)相距指定距離的點(diǎn)光源的圓形圖像作為模糊圓的半徑r和對(duì)焦位置fp的函數(shù)而賦予特征。能夠與攝像系統(tǒng)(例如攝像系統(tǒng)1)相關(guān)地根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，也可以使用被模型化為圓柱面(pillbox)或高斯曲線等函數(shù)所得到的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)來(lái)估計(jì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，或者也可以通過(guò)已知的方法使用基本衍射原理、例如傅立葉光學(xué)來(lái)推測(cè)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。能夠按照預(yù)期的曝光貢獻(xiàn)或有效性來(lái)對(duì)對(duì)焦范圍s內(nèi)的各種對(duì)焦距離下的這種點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行加權(quán)(施加權(quán)重)。例如在曝光過(guò)程中焦距移動(dòng)的情況下，各焦距對(duì)該曝光內(nèi)的對(duì)應(yīng)的時(shí)間期間中的圖像曝光有所貢獻(xiàn)，據(jù)此能夠?qū)εc該距離對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行加權(quán)。能夠在整個(gè)預(yù)期的對(duì)焦范圍s對(duì)這種加權(quán)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)貢獻(xiàn)進(jìn)行合計(jì)或積分。取而代之地，在焦距變化是時(shí)間已知的函數(shù)的情況下，與以下的參照?qǐng)D2而示出的方法同樣地，能夠在整個(gè)與預(yù)期的對(duì)焦范圍s的掃描對(duì)應(yīng)的時(shí)間期間對(duì)這種點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)貢獻(xiàn)進(jìn)行積分。

在具有調(diào)制對(duì)焦位置的攝像系統(tǒng)中，積分點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h成為下式的關(guān)系。

[數(shù)1]

式中，p(fp(t))是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，fp(t)是時(shí)間依賴對(duì)焦位置。攝像系統(tǒng)1的對(duì)焦位置能夠在整個(gè)與積分圖像的圖像曝光或積分時(shí)間對(duì)應(yīng)的合計(jì)積分時(shí)間t內(nèi)作為時(shí)間t的函數(shù)進(jìn)行調(diào)制。

積分圖像的反卷積能夠理解為以下的逆運(yùn)算：基于在一些用途中能夠稱為“模糊函數(shù)”的積分點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h，遍及在曝光中具有各持續(xù)時(shí)間的某個(gè)范圍的對(duì)焦位置地對(duì)被曝光的高景深圖像進(jìn)行反卷積。積分圖像能夠表示為下式的二維函數(shù)g(x，y)，成為使用了積分點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h的全聚焦圖像f(x，y)(對(duì)應(yīng)于具有尺寸m×n的圖像陣列)的卷積。

g(x，y)＝f*h＝σmσnf(m，n)h(x-m，y-n)式2

在頻率區(qū)域中，該卷積能夠通過(guò)f和h的傅立葉變換的積來(lái)表示，該f和h的傅立葉變換被表示為f和h。

g＝f·h式3

f和h的傅立葉變換能夠使用高速傅立葉變換(fft)算法來(lái)高效地確定。全聚焦圖像(在頻率區(qū)域中)能夠通過(guò)以h的逆矩陣對(duì)圖像g進(jìn)行處理(即，乘法處理)來(lái)確定，該h的逆矩陣在此被表示為hr。逆矩陣hr能夠通過(guò)一些已知的方法計(jì)算得到。例如，h的簡(jiǎn)單的偽逆矩陣能夠通過(guò)下式來(lái)確定。

[數(shù)2]

式中，h*為h的復(fù)共軛，k為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)被選擇為攝像系統(tǒng)1的功能的實(shí)數(shù)。在例示性的一個(gè)實(shí)施方式中，k為0.0001。最后，能夠?qū)⑷劢箞D像f以下式計(jì)算得到。

[數(shù)3]

針對(duì)偽逆矩陣的更具魯棒性的替代能夠按照kennethr.castleman的數(shù)字圖像處理(digitalimageprocessing)(rentice-hall,inc.,1996)所記載的wiener反卷積(wienerdeconvolution)或lucy-richardson迭代算法(lucy-richardsoniterativealgorithm)計(jì)算得到。并且，圖像的處理能夠包含基于塊的噪聲去除。

接著，在通過(guò)光學(xué)濾波器從積分圖像去除多余的圖像信息的情況下，如圖5所示，根據(jù)傅立葉光學(xué)系統(tǒng)的基本方法，使用在全聚焦圖像的攝像系統(tǒng)的傅立葉面配置的無(wú)源光學(xué)濾波器120來(lái)光學(xué)地執(zhí)行反卷積，從而能夠?qū)崟r(shí)地提供比較清晰的全聚焦圖像。

此外，從積分圖像去除多余的圖像信息的方法不限于上述方法，也可以使用公知的所有方法來(lái)進(jìn)行。

如上所述，基于積分圖像來(lái)生成一張全聚焦圖像，而通過(guò)一邊利用x-y載置臺(tái)100使例如對(duì)象物o沿水平方向移動(dòng)一邊連續(xù)地進(jìn)行上述過(guò)程，能夠形成對(duì)象物o整體的全聚焦圖像。

另外，如上所述，在從光源40向?qū)ο笪飋照射光并且攝像機(jī)47基于該光的反射光獲取圖像信息的期間，使傳感器裝置21工作，從激光光源60發(fā)出激光。向?qū)ο笪飋的表面照射該激光，將該激光的反射光輸入到光電二極管64、65。將向光電二極管64、65輸入的輸入信號(hào)輸出到位置調(diào)整裝置22的位置控制部71并進(jìn)行監(jiān)視。然后，沿水平方向移動(dòng)例如對(duì)象物o，在由于對(duì)象物o的表面的較大的波紋度、高度差而由光電二極管64檢測(cè)的光的強(qiáng)度達(dá)到極大且對(duì)象物o的表面高度達(dá)到距焦距的可變更范圍s的中央p的距離α?xí)r、或者在由于對(duì)象物o的表面的較大的波紋度、高度差而由光電二極管65檢測(cè)的光的強(qiáng)度達(dá)到極大且對(duì)象物o的表面高度達(dá)到距焦距的可變更范圍s的中央p的距離β時(shí)，使進(jìn)行對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置調(diào)整的輔助功能工作。

具體地說(shuō)，如圖6所示，在對(duì)象物o的表面高度達(dá)到距離α?xí)r，使移動(dòng)裝置70工作，來(lái)使光學(xué)系統(tǒng)30遠(yuǎn)離對(duì)象物o，從而調(diào)整對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置使得對(duì)象物o的表面高度接近焦距的可變更范圍s的中央p。此時(shí)，將光學(xué)系統(tǒng)30提高例如α(δz)，來(lái)使焦距的可變更范圍s的中央p與對(duì)象物o的表面高度一致。

另一方面，在對(duì)象物o的表面高度達(dá)到距離β時(shí)，使移動(dòng)裝置70工作，來(lái)使光學(xué)系統(tǒng)30接近對(duì)象物o，從而調(diào)整對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置使得對(duì)象物o的表面高度接近焦距的可變更范圍s的中央p。此時(shí)，將光學(xué)系統(tǒng)30降低例如β(δz)，來(lái)使焦距的可變更范圍s的中央p與對(duì)象物o的表面高度一致。在對(duì)象物o的位置調(diào)整后，使進(jìn)行對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置調(diào)整的輔助功能停止。

然后，繼續(xù)由攝像機(jī)47獲取圖像信息，每當(dāng)對(duì)象物o的表面高度從焦距的可變更范圍s的中央p偏移距離α或距離β時(shí)都使輔助功能工作，通過(guò)位置調(diào)整裝置22調(diào)整對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置。另外，在對(duì)象物o的表面沒(méi)有較大的波紋度、高度差且對(duì)象物o的表面高度未偏移距離α或距離β的期間，不進(jìn)行對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置調(diào)整。通過(guò)這樣調(diào)整對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置使得對(duì)象物o的表面高度始終處于焦距的可變更范圍s內(nèi)。

根據(jù)本實(shí)施方式，能夠通過(guò)位置調(diào)整裝置22根據(jù)由傳感器裝置21檢測(cè)出的對(duì)象物o的表面高度在聚焦方向l上的變動(dòng)，調(diào)整對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置使得對(duì)象物o的表面高度接近焦距的可變更范圍s的中央p，因此即使在對(duì)象物o的表面存在超出焦距的可變更范圍s的波紋度、高度差，對(duì)象物o的表面也始終置于焦距的可變更范圍s內(nèi)。由此，能夠抑制在全聚焦圖像中產(chǎn)生失焦。因此，能夠使用非掃描型的攝像系統(tǒng)1來(lái)實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的攝像，并應(yīng)對(duì)對(duì)象物o的表面高度的變化而抑制圖像失焦。另外，只要使對(duì)象物o的表面高度處于焦距的可變更范圍s內(nèi)即可，因此此時(shí)的位置調(diào)整裝置22的位置調(diào)整精度也可以較低，能夠降低攝像系統(tǒng)1的成本。

在由傳感器裝置21檢測(cè)出對(duì)象物o的表面高度變動(dòng)了規(guī)定的閾值、即距離α、β時(shí)，位置調(diào)整裝置22對(duì)對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置進(jìn)行調(diào)整，因此能夠降低位置調(diào)整裝置22工作的頻度，從而能夠減輕給予位置調(diào)整裝置22的負(fù)擔(dān)。

規(guī)定的閾值α、β被設(shè)定在焦距的可變更范圍s的夾著可變更范圍s的中央p的兩側(cè)，因此無(wú)論對(duì)象物o的表面高度變高或變低都能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)對(duì)。

位置調(diào)整裝置22調(diào)整對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置使得對(duì)象物o的表面高度與焦距的可變更范圍s的中央p一致，因此能夠極力降低對(duì)象物o的表面高度達(dá)到閾值的頻度。

傳感器裝置21具有向?qū)ο笪飋照射激光的激光光源60以及接收由對(duì)象物o反射的激光的光電二極管64、65，因此能夠良好地進(jìn)行對(duì)象物o的表面高度的變動(dòng)的檢測(cè)。

位置調(diào)整裝置22具有使對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置移動(dòng)的移動(dòng)裝置70以及控制移動(dòng)裝置70來(lái)調(diào)整對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置的位置控制部71，因此能夠良好地進(jìn)行對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置調(diào)整。

以上，參照添附附圖說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限定于所述的例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在權(quán)利要求書所記載的思想范疇內(nèi)想到各種變更例或修改例是顯而易見(jiàn)的，應(yīng)了解它們當(dāng)然也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

例如在以上的實(shí)施方式中，將對(duì)象物o的表面高度的變動(dòng)的閾值設(shè)定為焦距的可變更范圍s內(nèi)的距離α和β，但是不限于此。也可以將閾值設(shè)定為焦距的可變更范圍s的臨界值(范圍s的上限值、下限值)，還可以設(shè)定為焦距的可變更范圍s外的值。另外，也可以僅設(shè)定閾值α、β中的某一個(gè)。另外，閾值α、β可以是彼此相同的值，也可以是不同的值。另外，也可以不設(shè)定閾值，而隨時(shí)進(jìn)行對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置調(diào)整。

關(guān)于對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置的調(diào)整，也可以不調(diào)整與閾值相應(yīng)的量的距離α、β，可以調(diào)整比與閾值相應(yīng)的量的距離α、距離β小的距離。對(duì)象物o在聚焦方向l上的位置的調(diào)整是通過(guò)移動(dòng)裝置70使光學(xué)系統(tǒng)30移動(dòng)來(lái)進(jìn)行的，也可以使對(duì)象物o移動(dòng)來(lái)進(jìn)行，還可以使兩方移動(dòng)來(lái)進(jìn)行。

以上的實(shí)施方式中記載的攝像系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)、即圖像形成裝置20、傳感器裝置21、位置調(diào)整裝置22等的結(jié)構(gòu)不限于此，也可以是其它的結(jié)構(gòu)。測(cè)定機(jī)10、計(jì)算機(jī)11等的結(jié)構(gòu)也不限于此。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明在使用非掃描型的攝像系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的攝像并應(yīng)對(duì)對(duì)象物的表面的波紋度、高度差而抑制圖像失焦時(shí)是有用的。