JP2000186975A

JP2000186975A - レンズ検査方法及び装置

Info

Publication number: JP2000186975A
Application number: JP10364559A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Ogawa; 由晴小川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でレンズの欠陥形状測定や項目分
類を行うこと。【解決手段】変化量演算手段６は映像データ記憶手段
４の被検レンズ１の映像データを縦横斜めの３方向から
検索し、前後の値の平均値を演算予測値とし、該値と実
測値の絶対値差を演算し変化量とする。欠陥検出手段１
３は変化量演算手段６で演算した変化量がしきい値設定
手段１２で設定した値より大きいか小さいか演算し欠陥
の有無を検出する。欠陥面積演算手段１８は欠陥位置記
憶手段１６に記憶した欠陥位置情報をラベリング処理を
行い、欠陥の数と個々の欠陥の面積を演算する。欠陥全
長測定手段１０は欠陥位置情報及び欠陥の面積から欠陥
の全長を測定する。欠陥項目分類手段１４は各しきい値
での欠陥の面積、全長から欠陥の項目を分類する。良否
判定手段１７は欠陥の面積、全長、数が予め定められた
規定値を越えたかどうかを確認することで被検レンズ１
の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズの表面及び
内部に存在する欠陥を検出するための検査方法及び装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レンズの外観検査は検査員による
目視検査により行われてきた。しかしながら、検査員の
目視官能検査においては評価の定量化が難しく、検査員
の個人差や、疲労による検査能力の低下によって検査精
度にばらつきが生じていた。また、検査員による検査の
ためコストアップを招いていた。

【０００３】このような問題点を解決するために、自動
的にレンズの欠陥を検出するための検査装置が開発され
ている。一般的にレンズは中心の透過光量が周辺の透過
光量より多いという特性があるため、レンズを撮影した
映像信号は周辺部に対して中心部が盛り上がるアーチ状
の波形になる。従来のレンズ検査装置は映像信号を２値
化した値から欠陥の有無を検出したり、もしくは、映像
信号を一定時間遅廷させた信号と遅廷させない信号の差
をとり、その差が規定レベルを越えたかどうかを比較す
ることで自動的にレンズの欠陥の有無を検出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の検
査装置では、上記で説明した透過光量の違いによる映像
信号の差分（アーチ状の波形の頂点と周辺点の差）より
小さな微細な欠陥は検出できなかった。また、大きな欠
陥については欠陥の有無は検出できても欠陥の形状測定
や項目分類ができなかった。また、欠陥の項目分類がで
きないため如何なる欠陥の項目をも検出するために良否
条件の設定を厳しく設定し誤検出（欠陥の有るレンズを
欠陥無しと判断すること）を防止する必要があり、レン
ズ検査装置で欠陥有りと判断したレンズを作業者が再度
検査して良否を判定したり、欠陥の形状を測定したり、
欠陥の項目毎に分類するなどの見直しが必須だった。

【０００５】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、簡単な構成で被検レンズの表面または内部に存在
する微細な欠陥をも確実に検出するとともに、作業者が
見直すことなく欠陥の形状測定や項目分類や良否判定を
行うことができるレンズ検査方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のレンズ検査方法は、レンズに対して光源か
ら光を照射し、前記レンズを透過した光を撮像すること
により前記レンズを検査するレンズ検査方法であって、
前記レンズに対して前記光源とは反対側に撮像手段を配
置し、前記撮像手段から出力される映像信号を順次サン
プリングし、前記レンズの形状を予測した後、この予測
値と個々のサンプリングデータの値とを比較することに
より、前記レンズの欠陥の有無及び前記欠陥の長さ、面
積を分類することを特徴とする。

【０００７】また、本発明のレンズ検査装置は、被検レ
ンズに検査光を照射する光源と、被検レンズを撮像して
映像信号を出力する撮像手段と、被検レンズの映像デー
タから変化量を演算する変化量演算手段と、変化量を基
に被検レンズの欠陥の形状を測定する欠陥形状測定手段
と、欠陥の形状を基に被検レンズの良否を判定する良否
判定手段を備えたことを特徴とする。

【０００８】また、本発明のレンズ検査装置は、欠陥有
りと認定するための変化量のしきい値を自在変更し、各
しきい値での欠陥の形状から欠陥の項目を分類する欠陥
項目分類手段を備えたことを特徴とする。

【０００９】また、本発明のレンズ検査装置は、しきい
値を順次変更し、各しきい値での欠陥の形状を記憶した
後、該記憶値を基に欠陥の形状を３次元変換する３次元
変換手段を備えたことを特徴としたものである。

【００１０】更には、本発明のレンズ検査装置は、外部
から光が入らないように遮光手段を備えたことを特徴と
したものである。

【００１１】以下、本発明の実施例に基づいて説明す
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
実施の形態１におけるレンズ検査方法を説明する説明図
である。欠陥の一例として脈理と点キズの場合について
説明する。

【００１３】映像信号を画像メモリ等の記憶手段に記憶
する。次に、記憶した個々の画素データを近傍の画素デ
ータと平均化することで映像データ特性を演算する。こ
れにより、記憶した画素データに対応するレンズ近傍の
形状を予測出来る。次に、この映像データ特性と実際の
映像データ（記憶した個々の画素データ）の差（変化
量）をレンズ全面について演算する。

【００１４】変化量が予め設定したしきい値上限よりも
大きい場合、欠陥ありと判断する。欠陥ありと判断した
個々の画素データが隣接する場合、その隣接する画素の
位置及び大きさから欠陥の形状を判断する。

【００１５】脈理のある場合、変化量が小さく欠陥の形
状が細長いという特徴がある。一方、点キズのある場
合、変化量が大きく欠陥の形状が点状という特徴があ
る。

【００１６】従って、変化量がしきい値上限より小さい
場合は欠陥なし、変化量がしきい値上限としきい値下限
の間にありしかも欠陥の形状が細長い場合は脈理、変化
量がしきい値下限より大きくしかも形状が点状の場合は
点キズと判断することができる。

【００１７】このように、レンズ全面に対して変化量及
び範囲を演算し欠陥の形状を認識することでこれらの特
徴から欠陥の項目を分類することができる。

【００１８】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２におけるレンズ検査装置の構成を示すブロック図で
ある。

【００１９】図２において、１は被検レンズ、２は被検
レンズ１の光軸上に配置された光源、３は光源２に対し
て被検レンズ１を介して向かい合う側の光軸上に配置さ
れた撮像手段、４は２次元配列の構成で映像信号を記憶
する映像データ記憶手段、５は映像データ記憶手段４に
記憶した映像データを被検レンズ１の映像データと背景
の映像データに分離するデータ分離手段、６は映像デー
タ記憶手段４に記憶した映像データを縦、横、斜めの３
方向から検索し変化量を演算する変化量演算手段、７は
変化量演算手段６で演算した変化量が予め設定した値よ
り大きいか小さいか演算し欠陥の有無を検出する欠陥検
出手段、８は欠陥検出手段７で検出した欠陥位置を検索
方向毎に記憶する欠陥位置記憶手段、９は欠陥位置記憶
手段８に記憶した検索方向毎の欠陥位置を基に欠陥の大
きさ（面積）や個数を演算測定する欠陥面積測定手段、
１０は欠陥の位置情報や欠陥の面積から欠陥の全長を測
定する欠陥全長測定手段、１１は欠陥の面積、全長、数
を予め設定した値と比較し被検レンズ１の良否を判定す
る良否判定手段である。

【００２０】以上のように構成された実施の形態２にお
けるレンズ検査装置について、以下その動作を図面を基
に説明する。

【００２１】映像データ記憶手段４は撮像手段３から出
力される被検レンズ１の映像信号を１フレーム記憶す
る。次にデータ分離手段５は映像データ記憶手段４に記
憶した映像データを読み込み、値が一定値以下の場合は
背景データとし、読み込んだ画素値を−１に変更する。
この動作を記憶した映像データすべてに対して行うこと
により被検レンズ１の映像データと背景の映像データに
分離する。次に、変化量演算手段６は映像データ記憶手
段４の映像データを縦、横、斜めの３方向から検索し、
値が−１でない場合に被検レンズ１の映像データと判断
し、順次画素値を読み込み、連続した個々の画素値を複
数個で１つのグループにまとめ、グループの平均値を演
算し、演算中のグループの平均値ａと１つ前に演算した
グループの平均値ｂと２つ前に演算したグループの平均
値ｃを基に、変化量＝ |((ｃ＋ａ)÷２)−ｂ| ・・式１から、変化量を順次演算する。欠陥検出手段７は変化量
演算手段６で演算されたすべての変化量があらかじめ規
定したしきい値より大きいか小さいか演算判定すること
により欠陥の有無を検出し、検索方向に応じて欠陥位置
記憶手段８に欠陥位置を記憶する。

【００２２】ここでのしきい値とは、性能的に問題のな
い範囲で最大限の欠陥のあるレンズに対して測定した値
の、当該欠陥部の変化量のことであり、このしきい値よ
り変化量が小さい場合は問題なく、大きい場合は問題あ
り、と判定できるのである。

【００２３】この変化量演算、判定動作及び欠陥位置の
記憶を映像データ記憶手段４に記憶した被検レンズ１の
映像データすべてに対して行う。

【００２４】欠陥面積測定手段９は欠陥位置記憶手段８
に記憶した欠陥位置情報をラベリング処理（繋がってい
るすべての画素に同じ番号をつけ、異なった連結画素に
は異なった番号をつける処理）を行い、欠陥の数と個々
の欠陥の面積を測定する。

【００２５】つまり、通常、欠陥は数画素にまたがって
（繋がって）いるため、上記ラベリング処理を行うこと
で、同じラベル番号が付されたものは同じ欠陥と判断さ
れ、欠陥位置記憶手段８に記憶した後に同じラベル番号
の画素数を数えることで欠陥面積を求めることができ
る。

【００２６】また、欠陥全長測定手段１０は欠陥位置記
憶手段８に記憶した欠陥位置情報及び欠陥面積測定手段
９で測定した欠陥の面積から欠陥の全長を測定する。

【００２７】つまり、同一ラベル番号が付されたすべて
の画素の位置（アドレス）を検索し、その中で最も上に
ある画素位置、最も下にある画素位置、最も右にある画
素位置、最も左にある画素位置を検出後、この上下位置
の差から縦の長さを、左右の値から横の長さを求めるこ
とができる。

【００２８】点キズの場合、欠陥の面積は小さく、欠陥
の全長も短い。線状のキズの場合、欠陥の面積は大き
く、欠陥の全長も長い。良否判定手段１１は欠陥の数、
面積及び全長が予め定められた規定値を越えたかどうか
を確認することで被検レンズ１の良否を判定する。

【００２９】以上説明した動作を繰り返し実行すること
で欠陥の項目毎に最適な良否条件で被検レンズの良否を
判定することができる。

【００３０】以上述べた本発明の実施の形態２におい
て、背景データを一例として−１に書き換えることで説
明したが、被検レンズ１の映像データでないと判断でき
る値ならどのような値でも構わない。

【００３１】また、式１の替わりに、変化量＝｜（（ｃ＋ｂ＋ａ）÷３）−ｂ｜とする等、変化量の演算式は上記に限られるものではな
い。

【００３２】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３におけるレンズ検査装置の構成を示すブロック図で
あり、図２に基づいて説明したブロックと同一のブロッ
クについては、同一符号を付して説明を省略する。

【００３３】図３において、１２は欠陥有りと判断する
ための変化量のしきい値を設定するしきい値設定手段、
１３は変化量演算手段６で演算した変化量がしきい値設
定手段１２で設定した値より大きいか小さいか演算し欠
陥の有無を検出する欠陥検出手段、１４は各しきい値で
の欠陥の面積、全長から欠陥の項目を分類する欠陥項目
分類手段、１５は各欠陥の面積、全長、数を予め設定し
た値と比較し被検レンズ１の良否を判定する良否判定手
段である。

【００３４】以上のように構成された実施の形態３にお
けるレンズ検査装置について、以下その動作を図面を基
に説明する。

【００３５】しきい値設定手段１２は欠陥項目分類手段
１４からの指令により、欠陥有りと判断するための変化
量のしきい値を設定する。

【００３６】ここでのしきい値とは、実施の形態２で説
明したのと同様に、性能が確保出来る限界の欠陥のレン
ズに対して、様々な欠陥パターンの変化量を測定してお
き、その変化量をしきい値と設定することにより、性能
が確保できるレンズに対しては欠陥なし、性能が確保で
きないレンズに対しては欠陥あり、と判断される。

【００３７】また、しきい値を増減させることにより、
性能に問題のない微少欠陥に対しても欠陥あり、と判断
させることが出来、より品質の高いレンズの判定に有効
となる。

【００３８】欠陥検出手段１３は変化量演算手段６で演
算した変化量がしきい値設定手段１２で設定した値より
大きいか小さいか演算し欠陥の有無を検出する。欠陥項
目分類手段１４は各しきい値での欠陥の面積、全長から
欠陥の項目を分類する。

【００３９】点キズの場合、欠陥の面積は小さい、全長
は短い、変化量は大きいという特徴がある。

【００４０】線キズの場合、欠陥の面積は大きい、全長
は長い、変化量は大きいという特徴がある。

【００４１】脈理の場合、欠陥の面積は大きい、全長は
長い、変化量は小さいという特徴がある。

【００４２】砂目キズの場合、欠陥の面積は小さい、全
長は短い、変化量は小さいという特徴がある。

【００４３】従って、これら欠陥項目毎の特徴から欠陥
項目分類手段１４は容易に欠陥項目毎に分類することが
できる。

【００４４】良否判定手段１５は各欠陥の面積、全長、
数を予め設定した値と比較し被検レンズ１の良否を判定
する。

【００４５】以上説明した動作を繰り返し実行すること
で欠陥の項目分類ができると同時に項目毎に最適な良否
条件で被検レンズの良否を判定することができる。

【００４６】（実施の形態４）図４は本発明の実施の形
態４におけるレンズ検査装置の構成を示すブロック図で
あり、図２及び図３に基づいて説明したブロックと同一
のブロックについては、同一符号を付して説明を省略す
る。

【００４７】図４において、１６はしきい値を順次変更
し、各しきい値での欠陥の面積及び体積を順次記憶した
後、３次元に変換し欠陥の形状を測定する３次元変換手
段、１７は各欠陥の体積、表面積、全長、数を予め設定
した値と比較し被検レンズ１の良否を判定する良否判定
手段である。

【００４８】ここで、３次元変換手段１６でしきい値を
変更すれば、しきい値がｍの時はレンズ表面の形状が測
定され、しきい値がｎ（＞ｍ）の時はレンズ表面からあ
る深さだけ入り込んだ位置における形状が測定されるも
のである。

【００４９】つまり、欠陥が浅い場合は、変化量は小さ
いが、欠陥が深くなればなるほど、その場所を通過する
光が乱反射をおこし透過光量が落ちるため、変化量が大
きくなるものである。

【００５０】実際のしきい値設定方法としては、性能が
確保出来る限界の欠陥を有するレンズに対し、３次元測
定機等で欠陥部の形状を測定し、そのレンズを基に、あ
るしきい値での断面積をしきい値を増やしながら測定し
体積データを求め、良否判定データとする。

【００５１】図５は欠陥形状の演算測定の説明に供する
図である。図５において、しきい値をそれぞれ上限、中
間、下限に設定した場合の欠陥の面積画像とその合成図
及び、各しきい値での横断面図と縦断面図を示してい
る。

【００５２】以上のように構成された実施の形態４にお
けるレンズ検査装置について、以下その動作を図面を基
に説明する。

【００５３】３次元変換手段１６はしきい値設定手段１
２を経由して欠陥有りと判断するための変化量のしきい
値を順次変更し、欠陥面積測定手段９及び欠陥全長測定
手段１０から各しきい値間での面積、全長等の情報を得
る。これらの情報を順次記憶した後、欠陥全体の体積、
表面積及び各しきい値間での体積、表面積、全長等の欠
陥形状を演算測定する。

【００５４】良否判定手段１７は各欠陥の体積、表面
積、全長、数を予め設定した値と比較し被検レンズ１の
良否を判定する。

【００５５】図５の場合、被検レンズの中心部に横方向
に深い欠陥があることが演算測定できる。

【００５６】以上説明した動作を繰り返し実行すること
で欠陥の形状を３次元的に測定でき、欠陥の形状や深さ
を瞬時に把握することができる。

【００５７】（実施の形態５）図６は本発明の実施の形
態５における遮光手段の構成を説明する説明図である。

【００５８】遮光手段１８は遮光性の材質で構成されて
おり、被検レンズ１、光源２、撮像手段３を覆い外部か
らの光が直接被検レンズ１にあたらないようにしてい
る。遮光手段を設けることで、被検レンズ表面での蛍光
灯などの反射光を抑えることができるので外部からの光
による誤検出を防止することができる。

【００５９】以上述べた本発明の実施の形態６におい
て、遮光手段１８の構成は被検レンズ１に直接光が当た
らなければいかなる構成でも構わない。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のレンズ検査
方法及び装置によれば、作業者が見直すことなく自動で
欠陥の形状を測定し欠陥項目毎に最適な条件で良否判定
することができる。また、検査と同時に欠陥の項目分類
を行えるので欠陥の項目毎の不良率の管理や不良要因の
把握を瞬時に行うことができるので効率化が図れ、しか
も、どの製造工程で発生した欠陥なのか検討がつき製造
工程へフィードバックが可能となり不良の低減もでき
る。また、外部からの光による誤検出を防止することが
できるので高精度な測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるレンズ検査方法
を説明する説明図

【図２】本発明の実施の形態２におけるレンズ検査装置
の構成を示すブロック図

【図３】本発明の実施の形態３におけるレンズ検査装置
の構成を示すブロック図

【図４】本発明の実施の形態４におけるレンズ検査装置
の構成を示すブロック図

【図５】欠陥形状の演算測定を説明する図

【図６】本発明の実施の形態５における遮光手段の構成
を説明する図

【符号の説明】

１被検レンズ２光源３撮像手段４映像データ記憶手段５データ分離手段６変化量演算手段７、１３欠陥検出手段８欠陥位置記憶手段９欠陥面積測定手段１０欠陥全長測定手段１１、１５、１７良否判定手段１２しきい値設定手段１４欠陥項目分類手段１６３次元変換手段１８遮光手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズに対して光源から光を照射し、前
記レンズを透過した光を撮像することにより前記レンズ
を検査するレンズ検査方法であって、前記レンズに対し
て前記光源とは反対側に撮像手段を配置し、前記撮像手
段から出力される映像信号を順次サンプリングし、前記
レンズの形状を予測した後、この予測値と個々のサンプ
リングデータの値とを比較することにより、前記レンズ
の欠陥の有無及び前記欠陥の長さ、面積を分類すること
を特徴とするレンズ検査方法。
【請求項２】レンズに対して光を照射する光源と、前
記レンズに対して前記光源とは反対側に配置された、前
記レンズからの透過光を撮像し映像信号を出力する撮像
手段と、前記映像信号を順次サンプリングし、前記レン
ズの形状を予測する形状予測手段と、前記形状予測手段
で予測される予測値と個々のサンプリングデータの値を
比較し、その差を変化量として計算する比較演算手段
と、前記変化量から前記レンズの欠陥形状を割り出す欠
陥形状割り出し手段と、前記欠陥形状を基に前記レンズ
の良否を判定する良否判定手段を備えたことを特徴とす
るレンズ検査装置。
【請求項３】欠陥有りと認定するための前記変化量の
しきい値を自在に変更し、各しきい値での前記欠陥の形
状から前記欠陥の項目を分類する欠陥項目分類手段を備
えたことを特徴とする請求項２記載のレンズ検査装置。
【請求項４】前記しきい値を順次変更し、各しきい値
での前記欠陥の形状を記憶した後、該記憶値を基に前記
欠陥の形状を３次元変換する３次元変換手段を備えたこ
とを特徴とする請求項２記載のレンズ検査装置。
【請求項５】外部から光が入らないように遮光手段を
備えて行うことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査
方法。
【請求項６】外部から光が入らないように遮光手段を
備えたことを特徴とする請求項２から４記載のレンズ検
査装置。