JP2000131241A - 光学素子の検査装置及び検査方法 - Google Patents

光学素子の検査装置及び検査方法

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JP2000131241A
JP2000131241A JP10308952A JP30895298A JP2000131241A JP 2000131241 A JP2000131241 A JP 2000131241A JP 10308952 A JP10308952 A JP 10308952A JP 30895298 A JP30895298 A JP 30895298A JP 2000131241 A JP2000131241 A JP 2000131241A
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optical element
lens
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light source
inspection
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JP10308952A
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Masayuki Nishiwaki
正行 西脇
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被検査レンズの曲面部位により欠陥検出能力に
差が出ず、検出精度を向上する。 【解決手段】ラインセンサ5を移動ステージ6上に載置
し、ラインセンサ5を被検査レンズ2の長手方向に走査
することで光学機能面からの散乱光だけを検出して、ラ
インセンサ5からの画像信号から欠陥情報を得るように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、長手方向
の寸法が100ミリ程度の長手方向及び幅方向に曲面を
有するfθレンズ等の検査装置及び検査方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、レンズの欠陥検査は人間の目視検
査が主流であり、現在も多く行われている。しかし、目
視検査の場合、検査員の状態に依存するため判断にバラ
ツキが出て安定的な検査を持続するのが難しい。そのた
め、機械化の必要性が急務であったが、欠陥項目の内容
から全て検出することは困難であるため、生産現場への
導入例はわずかである。一方、透過照明や反射照明とC
CDカメラを用いて画像処理にて検査する例は報告され
ている。
【0003】特開平5−322694号公報には、被検
査レンズの欠陥で発生した散乱光のみをTVカメラに結
像させ、欠陥以外のレンズ表面からの反射光は全て遮光
マスクにより遮蔽することでレンズ面の検査を一度に行
なえ、高速化するものが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透過照
明や反射照明とCCDカメラを用いた画像検査では曲率
により欠陥の検出できる方向が異なり、曲率に応じて光
源やカメラの位置を変更する必要がある。また、欠陥項
目の判定領域も数ミクロンから数100ミクロンと非常
に広いため、検査中にカメラの倍率変更が必要であり、
特に光学素子が大きい場合には、結像系が固定されてい
るとその中心部と両端部とで検出できる欠陥が異なると
いう問題がある。
【0005】本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その
目的は、光学素子の曲面部位により欠陥検出能力に差が
出ず、検出精度が向上する光学素子の検査装置及び検査
方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の光学素子の検査装置は、
帯状光を光学素子に照射する光源と、前記光学素子を透
過して該光学素子の光学機能面から出射される散乱光を
撮像素子にて検出する検出部と、前記光学素子で形成さ
れる前記光源の像の近傍に配設され、該像が前記検出部
に入射するのを遮断するフィルタ部材とを備え、前記撮
像素子を前記光学素子の幅方向に平行に配設させ、前記
検出部を前記光学素子の長手方向に移動可能とした。
【0007】また、本発明の光学素子の検査方法は、帯
状光を光学素子に照射する光源と、撮像素子が前記光学
素子の幅方向に平行に配設された検出部と、前記光学素
子で形成される前記光源の像の近傍に配設され、該像が
前記検出部に入射するのを遮断するフィルタ部材とを備
える光学素子の検査装置を用いた検査方法であって、前
記検出部を前記光学素子の長手方向に走査させて、前記
光学素子を透過して該光学素子の光学機能面から出射さ
れる散乱光を該撮像素子にて検出する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照して詳細に説明する。 [第1の実施形態]図1は第1の実施形態の光学素子の
検査装置を示す概略図である。
【0009】図1に示すように、1は光源としてのファ
イバ光源、2は光学素子としての被検査レンズ、3は空
間フィルタ、4は結像レンズ、5はラインセンサ、6は
移動ステージ、7は画像処理装置、8はモータコントロ
ーラ、9はホストコンピュータである。以下にこれらの
動作について説明する。
【0010】ファイバ光源1から出射される光束は、被
検査レンズ2の幅方向(Y方向)にある程度広がりを持
った帯状の光束とされる。ファイバ光源1における光束
の出射部の形状は線状であり、被検査レンズの長手方向
(X方向)に平行に配置される。出射部の長手方向の長
さは被検査レンズの長手方向の長さに比べて長くし、そ
の長さは出射部の開口数とファイバ光源1と被検査レン
ズ2との間隔に応じて決定され、被検査レンズ2の光学
機能面のどの位置においても略同じ照度になるように決
定される。出射部から出射された光束は途中に遮蔽物が
なく被検査レンズ2に入射される。
【0011】第1の実施形態では、被検査レンズ2は正
のパワーを有する凸状の曲面レンズであり、ファイバ光
源1からの光束を集光させて像を形成する。空間フィル
タ3は被検査レンズ2で形成された像の近傍に配置さ
れ、ファイバ光源1の像が結像レンズ4に入射しないよ
うに遮蔽している。
【0012】空間フィルタ3は移動ステージ6の上に配
置されておらず、移動不能に固定されている。ファイバ
光源1の出射部は線状であるため空間フィルタ3上に形
成される像も線状となり、空間フィルタ3は被検査レン
ズ2の長手方向に平行な帯状の遮蔽部を有する。
【0013】被検査レンズ2の光学機能面の凹凸等の欠
陥が大きい場合、被検査レンズ2の光学機能面からの散
乱光の方向は散乱しない光束の成分に近似するため、両
者を分離するにはラインセンサ5の位置をファイバ光源
1から遠くできることが有効である。従って、ファイバ
光源1の光学的な位置は被検査レンズ2の前側焦点に近
いところとし、そのため結像される像の大きさは拡大さ
れたものとなる。しかし、結像レンズ4は被検査レンズ
2の光学機能面に焦点が位置するため、遠くできる距離
は有限であり空間フィルタ3の光学的位置も結像レンズ
4に近い方がよい。
【0014】結像レンズ4は空間フィルタ3を通過して
くる、主に被検査レンズ2で拡散された散乱光を検出す
る。また、結像レンズ4のピントは被検査レンズ2の有
する2つの曲面(幅方向と長手方向)の間に合わせら
れ、絞りを絞ることで被検査レンズ2の2つの曲面に対
してピントが合わせられるようになっている。
【0015】また、散乱光を検出できて、かつ絞りを絞
ると光量不足となるためファイバ光源1の強度が増大さ
れることになるが、被検査レンズ2の長手方向の端部か
らの散乱光も増大するため、最終的にはラインセンサ5
の画像信号を見ながら光量を決定する必要がある。ライ
ンセンサ5は移動ステージ6上に配置され、移動ステー
ジ6は被検査レンズ2の長手方向に移動可能となってい
る。
【0016】ラインセンサ5はX方向に対して垂直なY
方向にCCDセンサ列が配置され、移動ステージ6によ
り被検査レンズ2の長手方向に走査されて結像レンズ4
で被検査レンズ2からの散乱光を捕えることにより、特
に被検査レンズ2の幅方向(長手方向に直交するY方
向)の状態を出力する。即ち、ラインセンサ5を移動ス
テージ6によりX方向に移動させることで被検査レンズ
2の2次元画像が得られることになる。
【0017】画像処理装置7はラインセンサ5から出力
される画像信号が逐次入力されて画像処理を実行する
が、2次元化した後に画像処理を施すことも可能となっ
ている。しかしながら、検査時間を短縮するためには画
像信号を逐次画像処理していく方が有効であるため、逐
次処理していく方式が主に用いられる。
【0018】モータコントローラ8は移動ステージ6の
動作を制御するものであり、ホストコンピュータ9から
の指令に応じて動作する。また、モータコントローラ8
の中にステージ位置に対応したカウンタがあり、このカ
ウンタ値を参照することでステージ位置に応じた検査も
可能となっている。
【0019】ホストコンピュータ9はモータコントロー
ラ8と画像処理装置7を制御する中心的な役割を持ち、
特にステージ位置をモータコントローラ8から読み出
し、ステージ6を検査開始位置に移動させた段階で画像
処理装置7に指令を送り信号処理を開始し、ステージ6
を検査終了位置に移動させた段階で画像処理装置7へ信
号処理の終了指令を出すシーケンス制御や、画像処理装
置7で検出された欠陥情報を取りまとめて、それら欠陥
情報から被検査レンズ2が良品或いは不良品であること
を判定する。 [第2の実施形態]図2は第2の実施形態の光学素子の
検査装置を示す概略図である。
【0020】図2に示すように、第2の実施形態では、
空間フィルタ10が結像レンズ4の入射面に配置され、
移動ステージ6上に取り付けられている。このため、移
動ステージ6が被検査レンズ2の長手方向に移動した場
合に追従され、ファイバ光源1の像は空間フィルタ10
上には形成されず、空間フィルタ10上にはファイバ光
源1のデフォーカスした像が形成される。被検査レンズ
2が正のパワーを有する凸状曲面レンズで、結像レンズ
4と被検査レンズ2の間でファイバ光源1の像を形成し
ているならば、空間フィルタ10上に投影されるデフォ
ーカス像はかなり広がったものとなる。そのため、その
広がりと結像レンズ4の有効部分の大きさを見ながらフ
ァイバ光源1と被検査レンズ2の光学的な配置が決定さ
れる。空間フィルタ10はこのデフォーカス像を遮断す
るための帯状の遮蔽部が形成される。
【0021】その他の構成は第1の実施形態と同様なの
で、同一の番号を付して説明を省略する。 [第3の実施形態]図3は第3の実施形態の光学素子の
検査装置を示す概略図であり、特に負のパワーを有する
凹状の曲面レンズの場合の構成を示している。
【0022】図3に示すように、第3の実施形態では、
ファイバ光源1と被検査レンズ12との間にアダプタレ
ンズ11を介在させ、ファイバ光源1から出射された光
束がアダプタレンズ11を介して被検査レンズ12に照
射される。アダプタレンズ11は被検査レンズ12と組
み合わされて正のパワーを有する合成光学系を構成し、
かつ被検査レンズ12の検査範囲にファイバ光源1から
の光束が照射される。この構成により、アダプタレンズ
11と被検査レンズ12とによりファイバ光源1の像が
形成される。空間フィルタ3はファイバ光源1のアダプ
タレンズ11と被検査レンズ12で形成された像の近傍
に配置され、ファイバ光源1の像が結像レンズ4に入射
されないような帯状の遮蔽部が形成されている。
【0023】その他の構成は第1の実施形態と同様なの
で、同一の番号を付して説明を省略する。
【0024】尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲
で実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【0025】例えば、第2と第3の実施形態を組み合わ
せて構成してもよい。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光源か
ら出射される光束を入射する検出部を光学素子の長手方
向に移動可能にすることで、光学素子の曲面部位により
欠陥検出能力に差が出ず、検出精度が向上すると共に、
フィルタ部材により光学機能面の散乱光のみを検出でき
るので欠陥に対する検出感度を増大することができる。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の光学素子の検査装置を示す概
略図である。
【図2】第2の実施形態の光学素子の検査装置を示す概
略図である。
【図3】第3の実施形態の光学素子の検査装置を示す概
略図である。
【符号の説明】
1 ファイバ光源 2、12 被検査レンズ 3、10 空間フィルタ 4 結像レンズ 5 ラインセンサ 6 移動ステージ 7 画像処理装置 8 モータコントローラ 9 ホストコンピュータ 11 アダプタレンズ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 帯状光を光学素子に照射する光源と、前
    記光学素子を透過して該光学素子の光学機能面から出射
    される散乱光を撮像素子にて検出する検出部と、前記光
    学素子で形成される前記光源の像の近傍に配設され、該
    像が前記検出部に入射するのを遮断するフィルタ部材と
    を備え、 前記撮像素子を前記光学素子の幅方向に平行に配設さ
    せ、前記検出部を前記光学素子の長手方向に移動可能と
    したことを特徴とする光学素子の検査装置。
  2. 【請求項2】 前記検出部を前記光学素子の長手方向に
    移動させながら前記撮像素子により前記散乱光を検出
    し、該検出された散乱光を前記撮像素子により光電変換
    して得られる画像信号から該光学素子に関する欠陥情報
    を得ることを特徴とする請求項1に記載の光学素子の検
    査装置。
  3. 【請求項3】 前記光学素子が負のパワーを有する場
    合、前記光源と前記光学素子との間に正のパワーを有す
    るレンズを配置して、該光学素子と該正のパワーを有す
    るレンズの合成光学系が正のパワーとなるように構成さ
    れることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子
    の検査装置。
  4. 【請求項4】 前記フィルタ部材は前記検出部と共に移
    動可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
    か1項に記載の光学素子の検査装置。
  5. 【請求項5】 前記光源の像は、前記光学素子単体或い
    は該光学素子と前記正のパワーを有するレンズとを組み
    合わせた正のパワーを有する合成光学系により形成され
    ることを特徴とする請求項3に記載の光学素子の検査装
    置。
  6. 【請求項6】 前記光源の照度は前記光学素子の幅方向
    で略同じ照度となるように設定されることを特徴とする
    請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学素子の検査
    装置。
  7. 【請求項7】 前記光学素子は、長手方向の寸法が10
    0ミリ程度で、長手方向及び幅方向に曲面を有する透明
    レンズであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれ
    か1項に記載の光学素子の検査装置。
  8. 【請求項8】 帯状光を光学素子に照射する光源と、撮
    像素子が前記光学素子の幅方向に平行に配設された検出
    部と、前記光学素子で形成される前記光源の像の近傍に
    配設され、該像が前記検出部に入射するのを遮断するフ
    ィルタ部材とを備える光学素子の検査装置を用いた検査
    方法であって、 前記検出部を前記光学素子の長手方向に走査させて、前
    記光学素子を透過して該光学素子の光学機能面から出射
    される散乱光を該撮像素子にて検出することを特徴とす
    る光学素子の検査方法。
  9. 【請求項9】 前記検出部を前記光学素子の長手方向に
    移動させながら前記撮像素子により前記散乱光を検出
    し、該検出された散乱光を前記撮像素子により光電変換
    して得られる画像信号から該光学素子に関する欠陥情報
    を得ることを特徴とする請求項8に記載の光学素子の検
    査方法。
  10. 【請求項10】 前記光学素子が負のパワーを有する場
    合、前記光源と前記光学素子との間に正のパワーを有す
    るレンズを配置して、該光学素子と該正のパワーを有す
    るレンズの合成光学系が正のパワーとなるように構成さ
    れることを特徴とする請求項8又は9に記載の光学素子
    の検査方法。
  11. 【請求項11】 前記フィルタ部材は前記検出部と共に
    移動可能であることを特徴とする請求項8乃至10のい
    ずれか1項に記載の光学素子の検査方法。
  12. 【請求項12】 前記光源の像は、前記光学素子単体或
    いは該光学素子と前記正のパワーを有するレンズとを組
    み合わせた正のパワーを有する合成光学系により形成さ
    れることを特徴とする請求項10に記載の光学素子の検
    査方法。
  13. 【請求項13】 前記光源の照度は前記光学素子の幅方
    向で略同じ照度となるように設定されることを特徴とす
    る請求項8乃至12のいずれか1項に記載の光学素子の
    検査方法。
  14. 【請求項14】 前記光学素子は、長手方向の寸法が1
    00ミリ程度で、長手方向及び幅方向に曲面を有する透
    明レンズであることを特徴とする請求項1乃至13のい
    ずれか1項に記載の光学素子の検査方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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