JP3222727B2

JP3222727B2 - 光学部材検査装置

Info

Publication number: JP3222727B2
Application number: JP16482795A
Authority: JP
Inventors: 利宏中山; 正人原; 正之杉浦; 敦木田
Original assignee: 旭光学工業株式会社
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JPH08334434A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主としてプラスチッ
ク製の透明な光学部材を検査する装置に関し、特に画像
処理技術を用いた装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、カメラの撮影レンズ系やファイン
ダーには、軽量化、低コスト化を図るため、プラスチッ
ク製の光学部材が多く利用される傾向がある。

【０００３】プラスチック製の光学部材には、射出成形
の際に型に残って炭化したプラスチック等のゴミが内部
に入り込む可能性があると共に、ガラス製の光学部材と
比較して材質が柔らかいためにキズが付きやすく、製品
として組み立てる前の検査が重要となる。

【０００４】従来、レンズ、プリズム等の光学部材の検
査は、熟練者が光学部材を強い光で照明しながら行う目
視検査に依存していた。

【０００５】検査は、対象の光学部材が製品として使用
するに足る性能を満たしているか否か、すなわち良品と
して利用できるか不良品として廃棄されるかを判断する
ことを目的とする。

【０００６】ゴミが混入した場合にはそのゴミの大き
さ、光軸方向の深さ、光軸からの距離等の要素が判断材
料となる。一方、キズが付いた場合には、キズの大き
さ、いずれの面にキズが付いているか、ゴミの光軸から
の距離等の要素が判断材料となる。

【０００７】良品、不良品の判断に際して、ゴミが混入
した場合とキズが付いた場合とでは判断基準が異なり、
例えば同じ大きさでもゴミであれば許容されるがキズで
あれば許容されないといった場合があるため、検査者は
発生している不良がゴミであるかキズであるかの性状判
定を行いつつ、それぞれの不良の程度から良品、不良品
を判別する必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の検査方法では、良否判別の多くを検査者の主観
的な判断に負っているため、検査者が違う場合はもとよ
り、同一の検査者であっても体調等の違いにより判別基
準が変化する可能性があり、判断の均一性を保つことが
困難である。

【０００９】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、客観的な基準に基づいて光
学部材の良否を判断することができる光学部材検査装置
の提供を目的とし、さらに、欠陥の色調に応じて最適な
照明光が得られるような装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる光学部
材検査装置は、上記の目的を達成させるため、光源から
の光束を拡散透過率が低い中心領域と拡散透過率が高い
周辺領域とを有する拡散手段により拡散させて被検物に
入射させ、被検物を透過した光束が達する位置に設けら
れた撮影手段により被検物を撮影して被検物の欠陥を検
査するよう構成すると共に、被検物に入射する光束の波
長を波長選択手段により選択できるよう構成している。
そして上記構成において、拡散手段の中心領域は、該中
心領域から垂直に射出した光束の範囲が被検物にほぼ一
致するよう設定することを特徴とする。

【００１１】拡散手段の拡散透過率に上記のような分布
を持たせることにより、被検物には中心領域からの光
と、周辺領域からの光軸に対して斜めの光とが入射する
が、被検物の像は主として低輝度の中心領域からの光に
より形成され、斜めに入射した周辺領域からの光は結像
には関与しない。

【００１２】そして、被検物に光を吸収する黒ゴミのよ
うな欠陥が存在すると、この欠陥に相当する部分は撮影
手段に到達する光量が減少するため、撮影画像内で周囲
の部品領域より低輝度の領域として現れる。一方、被検
物に光を散乱させるキズのような欠陥が存在すると、こ
の欠陥に相当する部分では中心領域からの低輝度の光は
散乱して減衰するものの、周辺領域からの高輝度の光が
散乱されて撮影手段に到達するため結果的に像面上での
欠陥部分の光量は増加し、撮影画像内で周囲の部品領域
より高輝度の領域として現れる。

【００１３】したがって、一回の撮影で吸収性欠陥と散
乱性欠陥との性状の異なる欠陥を部品領域のベース輝度
より輝度が低い領域、高い領域として同時に検出でき
る。

【００１４】また、拡散手段の中心領域を、この中心領
域から垂直に射出した光束の範囲が被検物にほぼ一致す
るよう設定することにより、撮影画像において部品領域
の像は低輝度の中心領域からの光束により形成され、背
景領域の像は高輝度の周辺領域からの光束により形成さ
れることになる。そのため、部品領域と背景領域とを輝
度の異なる領域として明確に区別することができる。し
たがって、部品領域を背景領域から分離する際の境界の
判別が容易となる。

【００１５】また、上記構成による光学部材検査装置を
使用する場合には、検査に先立って波長選択手段により
被検物に入射させる光束の波長を選択する。波長選択手
段としては、光源と被検物との間に波長選択フィルター
を挿入してもよいし、拡散手段に波長選択フィルターと
しての機能を持たせてもよい。

【００１６】被検物の透過率、あるいは欠陥の反射率が
波長に依存する場合、被検物に入射させる波長を選択す
ることにより、検出感度が向上する場合がある。例え
ば、欠陥として型に残ったプラスチックの破片が、熱に
より完全に黒色(不透明)化する前の黄変した状態(半透
明)でレンズ内に混入する場合がある。このような破片
が混入する場合には、補色である青色の光束を被検物に
入射させることにより、撮影画面上で破片の領域が低輝
度の欠陥領域として現れ、白色光を用いるよりも部品領
域のベース輝度との輝度差が大きくなる。

【００１７】さらに、拡散手段の中心領域と周辺領域と
は、共に被検物の平面形状と相似形とすることが望まし
い。上記のように中心領域から垂直に射出した光束の範
囲を被検物にほぼ一致させるためには、中心領域を被検
物と相似形にする必要がある。また、周辺領域について
は、被検物と相似形にすることにより、周辺領域から被
検物に斜めに入射する光の強度分布を一様にすることが
でき、欠陥の方向性によらずに検出精度を均一にするこ
とができる。

【００１８】拡散手段としては、印加電圧に応じて拡散
透過率が変化する多数の独立制御可能なエレメントを有
する液晶素子を用いることができる。制御手段は、液晶
素子の各エレメントに印加する電圧を制御することによ
り、拡散透過率が異なる中央領域と周辺領域とを形成す
る。

【００１９】

【実施例】以下、この発明にかかる光学部材検査装置の
実施例を説明する。実施例の装置は、プラスチック製の
光学部材を検査対象とする。まず、図１にしたがってこ
の発明にかかる光学部材検査装置の光学系の原理につい
て説明する。

【００２０】装置の光学系は、光源１０と、この光源１
０から発した光束を拡散させる拡散手段としての液晶パ
ネル２０と、液晶パネル２０を透過して被検物である正
レンズ１を透過した光束、および被検レンズ１の周囲を
通過した光束を取り込んで撮影する撮影手段としてのＣ
ＣＤカメラ３０とを備える。

【００２１】光源１０および被検レンズ１は、ＣＣＤカ
メラ３０の光軸上に配置されている。ＣＣＤカメラ３０
は、撮影レンズ３１とＣＣＤセンサ３２とから構成さ
れ、被検レンズ１の厚さ方向の中心付近をピント面Ｐと
するよう調整されている。すなわち、ピント面ＰとＣＣ
Ｄセンサ３２の受像面とは撮影レンズ３１を介して光学
的に共役であり、ピント面Ｐ上の被検レンズ１の像は、
ＣＣＤセンサ上の符号Ｏで示す範囲に形成される。

【００２２】なお、ＣＣＤカメラ３０に取り込まれる光
量を確保するために、拡散手段２０とＣＣＤカメラ３０
との間には、拡散する光束を集光させるコンデンサレン
ズを設けることが望ましい。この例では、被検物として
配置された正レンズ１がコンデンサレンズとしての機能
を果たしている。

【００２３】ＣＣＤカメラ３０の画像出力は、被検レン
ズの欠陥を判定する判定手段を備える画像処理装置４０
において処理され、測定された被検レンズ１の情報が表
示手段であるモニタディスプレイ５０に表示される。

【００２４】液晶パネル２０は、印加電圧に応じて拡散
分光透過率が変化する多数の独立制御可能なエレメント
が二次元に配列して構成されるカラー液晶パネルであ
り、制御手段６０は、液晶パネル２０の各エレメントに
印加する電圧を制御することにより、拡散透過率が低い
中央領域２２と拡散透過率が高い周辺領域２１、そして
光束を遮断するマスク領域２３とを形成すると共に、各
領域の分光透過率を被検物あるいは欠陥の性状に応じて
調整する。

【００２５】液晶パネル２０の中央領域２２のサイズ
は、中央領域２２から垂直に射出する光の範囲が被検レ
ンズ１にほぼ一致するよう定められている。これによ
り、中心領域２２からの垂直射出成分は全て被検レンズ
１に入射し、周辺領域２１からの垂直射出成分は被検レ
ンズ１に入射しない。

【００２６】図２は、被検レンズの形状と、これに応じ
て設定される液晶パネル２０の周辺領域２１と中心領域
２２との形状の例を示す。図２(A-1)に示されるように
被検レンズが平面形状が矩形であるファインダー用レン
ズ１ａである場合には、周辺領域２１，２２は図２(A-
2)に示す通りの矩形に設定することが望ましい。また、
図２(B-1)に示されるように被検レンズが一般的な円形
レンズ１ｂである場合には、各領域２１，２２は図２(B
-2)に示される通りの円形に設定することが望ましい。
なお、図２中の符号Ｒは、多数個取り金型により成形さ
れたプラスチックレンズのランナ、符号Ｇはゲートを示
す。

【００２７】上記の構成で撮影された画像には、図３に
示されるように、周辺領域２１の輝度の高い成分により
主として形成される高輝度の背景領域Ｂと、中心領域２
２の輝度の低い成分により主として形成される被検レン
ズの像(部品領域)Ｓとが含まれる。

【００２８】中心領域２２の形状と被検レンズ１の平面
形状とを相似形とすることにより、上記のように画像内
で被検レンズが配置された部品領域と背景領域との輝度
を明瞭に区分することができ、対象領域の分離処理がき
わめて容易となる。

【００２９】ここで、被検レンズ１の表面または内部に
光を吸収する欠陥、例えば光学部材中に含まれる黒いゴ
ミが存在すると、レンズ像を形成する中心領域からの透
過光の一部が吸収されてＣＣＤセンサ３２に光が達しな
いため、図４に示されるように中間輝度の部品領域Ｓ内
に部品領域より輝度が低い欠陥像ＤLが発生する。

【００３０】また、被検レンズ１の表面に光を散乱させ
る欠陥、例えば光学部材の表面に白いゴミやキズが存在
すると、この欠陥により光が散乱し、欠陥がなければＣ
ＣＤセンサ３２上のレンズ像の範囲Ｏに達しない周辺領
域からの高輝度の斜射出成分の一部がレンズ像の範囲に
達し、図５に示されるように中間輝度の部品領域Ｓ内に
部品領域より輝度が高い欠陥像ＤHが発生する。

【００３１】例えば、あるＸ軸方向の走査線上に吸収性
の欠陥に基づく低輝度像ＤLと散乱性の欠陥に基づく高
輝度像ＤHとが存在する場合、この走査線に沿った画素
列の出力は図６(A)に示すとおりとなる。画像処理装置
４０は、２つの閾値ＳＨ1，ＳＨ2を用いて２値化するこ
とにより、図６(B)(C)に示されるように性状の異なる２
種類の欠陥をそれぞれ独立して抽出することができる。

【００３２】なお、欠陥が黒いゴミである場合には、白
色光を入射させることにより欠陥を検出することができ
るが、被検レンズ１の表面または内部に黄変したプラス
チックの破片等の吸収性の欠陥が存在する場合には、欠
陥の物体色の補色である青色領域の光を入射させること
により、白色光によるより部品領域Ｓと欠陥像ＤLとの
輝度差を大きくすることができ、２値化による抽出が容
易となる。

【００３３】レンズの検査をする場合、欠陥の性状、大
きさ、発生位置により良品、不良品を判別する際の判定
基準が相違するため、性状の判定は必要である。実施例
のように一回の検査で欠陥の性状が判断できれば、欠陥
を検出した後にさらにその性状を特性するために検査す
るより検査の手順を簡略化することができる。

【００３４】図７は、負の被検レンズ２を検査する際の
光学系の構成を示す。図１の例では、被検レンズとして
正レンズ１を用いているため、この正レンズがコンデン
サレンズとしての機能を果たし、液晶パネル２０と被検
レンズ１とを透過した光束は集光しつつＣＣＤカメラ３
０に取り込まれる。これに対して、被検レンズが負レン
ズである場合には、上記と同一の構成では被検レンズを
透過した光束が発散し、被検レンズの情報を持つ光束が
ＣＣＤカメラ３０に有効に取り込まれず、撮影光量が不
足する可能性がある。

【００３５】そこで、図７に示すように液晶パネル２０
と被検レンズ２との間に、被検レンズ２を透過した光束
がＣＣＤカメラ３０に取り込まれるよう被検レンズ２に
入射する光束を予め集光させるコンデンサレンズとして
正の補正レンズ３を配置する。

【００３６】なお、被検レンズ２の手前に補正レンズ３
を設ける場合、図１の例と同様に垂直射出成分の内中央
領域２２を透過した中心領域からの光束のみを被検レン
ズ２に入射させるためには、中央領域２２のサイズを図
１の例よりも大きく設定する必要がある。

【００３７】図８は、上記の装置を利用した測定の手順
を示すフローチャートである。ステップ(図中「S.」で
示す)１では、ＣＣＤカメラから画像を入力し、この画
像を２値化して被検レンズの像に対応する部品領域を分
離する(ステップ２，３)。

【００３８】分離された部品領域の画像は、動的２値化
処理により２値化され、その結果がモニタディスプレイ
５０に表示される(ステップ４，５)。検査者は、表示画
面を観察することにより、欠陥が正確に抽出されている
か否かを判断し(ステップ６)、正確に抽出されていない
場合には液晶パネル２０の分光拡散透過率を調整し(ス
テップ７)、再度ステップ１〜６の処理を繰り返す。

【００３９】なお、ステップ７における調整は、周辺領
域２１、中央領域２２の形状、サイズの変更と、分光透
過率の変更、すなわち、被検物に入射する光束の波長の
選択との双方を含む。

【００４０】欠陥が正確に抽出されたと判断されると、
２値化された部品領域の画像からベース輝度より高輝度
の散乱性の欠陥と、低輝度の吸収性の欠陥とを特徴量と
して抽出し、抽出された結果に基づいて欠陥を判定し、
被検レンズの良否を判定結果としてモニタディスプレイ
５０上に表示する(ステップ８〜１０)。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被検物を撮影した画像に基づいて画像処理の手法に
より被検物の欠陥を検出することができるため、光学部
材の客観的で安定した評価が可能となる。また、光軸に
近い中心領域と周辺領域とで拡散透過率が異なる拡散手
段を用いることにより、一回の撮影で光学部材に含まれ
る性状の異なる２種類の欠陥を同時に検出することがで
きる。

【００４２】さらに、被検物に入射する光束の波長を選
択することにより、被検物、あるいは欠陥の物体色に応
じて欠陥に対する抽出力を調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる光学部材検査装置
を示す光学系の概略と処理系のブロックとを含む説明図
である。

【図２】図１の装置における被検物の形状と拡散手段
の形状とを対比して示す説明図である。

【図３】図１の装置により撮影される被検レンズに欠
陥がない場合の画像を示す説明図である。

【図４】図１の装置により撮影される被検レンズに吸
収性の欠陥がある場合の画像を示す説明図である。

【図５】図１の装置により撮影される被検レンズに散
乱性の欠陥がある場合の画像を示す説明図である。

【図６】図１の装置により撮影された画像の１走査線
上の輝度分布の例を示し、(A)が原画像の信号、(B)が低
輝度成分を２値化した信号、(C)が高輝度成分を２値化
した信号である。

【図７】実施例の装置において負レンズを検査する場
合の構成を示す図１と同様の説明図である。

【図８】図１の装置の検査処理全体を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１被検レンズ(正レンズ) ２被検レンズ(負レンズ) ３補正レンズ１０光源２０液晶パネル２１周辺領域２２中心領域２３マスク領域３０ＣＣＤカメラ３１撮影レンズ３２ＣＣＤセンサ４０画像処理装置５０モニタディスプレイ６０制御手段

フロントページの続き (72)発明者木田敦東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (56)参考文献特開平４−321186（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−163137（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−87547（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02 G01N 21/84 - 21/958

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、拡散透過率の高い周辺領域、および拡散透過率の低い中
心領域を有し、前記光源から発した光束を拡散させる拡
散手段と、該拡散手段を透過して被検物である光学部材を透過した
光束を受光する位置に設けられ、前記被検物を撮影する
撮影手段と、前記被検物に入射する光束の波長を選択する波長選択手
段と、該撮影手段から出力される画像信号に基づいて前記被検
物の欠陥を判定する判定手段とを備え、前記拡散手段の中心領域は、該中心領域から垂直に射出
した光束の範囲が前記被検物にほぼ一致するよう設定さ
れていることを特徴とする光学部材検査装置。
【請求項２】前記波長選択手段は、前記拡散手段の中
心領域と周辺領域との分光透過率を共に変化させること
により、前記被検物に入射する光束の波長を選択するこ
とを特徴とする請求項１に記載の光学部材検査装置。
【請求項３】前記拡散手段は、前記撮影手段の光軸に
対してほぼ垂直な平板状の部材として設けられているこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学部
材検査装置。
【請求項４】前記拡散手段の周辺領域と中心領域と
は、共に前記被検物の平面形状と相似形であることを特
徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学
部材検査装置。