JP3222729B2 - 倍率調整機能を備えた光学部材検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像処理技術を用い
て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、および方法に関し、特に撮影倍率を調整するため
の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像処理技術を用いた検査装置
では、テレビカメラにより撮影された原画像から被検物
の領域の画像を分離し、分離された画像に基づいて被検
物が検査される。検査装置のテレビカメラは、倍率の調
整機能を有しており、倍率は、表示画面上で検査に適し
たサイズの画像が得られるよう被検物の大きさに応じて
検査者により調整される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
検査方法では、撮影倍率が検査者の主観的な判断によっ
て決定されるため、同一の部品に対する撮影倍率がそれ
ぞれの検査者によって異なる可能性がある。撮影倍率の
違いは、テレビカメラで撮影された部品画像の図形とし
ての大きさの違いとして現れるため、同一の部品に対し
て撮影画像が変化すると、画像処理により欠陥等を判断
する際の判定基準が変化し、判定の均一性を保つことが
困難となる。

【０００４】

【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撮
影倍率を設定することができる倍率調整機能を備えた光
学部材検査装置、およびその方法を提供することを目的
とする。

【０００５】

【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、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
影する。撮影倍率は、撮影された画像の部品領域が、予
め光学部材の種類に応じて登録された外径、推奨倍率の
値から計算された基準枠に一致するよう自動的に調整さ
れる。

【０００６】このために光学部材検査装置は、光学部材
の種類毎に外径の設計値と推奨倍率とが登録された基準
値記憶手段と、検査対象の光学部材の種類に応じて基準
値記憶手段から読み込まれた外径設計値および推奨倍率
に基づいて基準枠を計算する基準枠計算手段と、撮影さ
れた光学部材の外径が基準枠に一致するよう撮影手段の
撮影倍率を決定する倍率演算手段とを備える。また、上
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。

【０００７】倍率演算手段は、第１の数値記憶手段に書
き込まれた光学部材の外径サイズと、第２の数値記憶手
段に書き込まれた基準枠のサイズとを比較して撮影倍率
を決定する。倍率調整手段は、決定された撮影倍率に基
づいて撮影手段の倍率を自動的に調整する。

【０００８】なお、撮影倍率の設定は、上記の方法の
他、表示手段に被検物の画像と基準枠の画像とを重ねて
表示し、表示画面を観察しつつ、これらを一致させるよ
う観察者が手動で調整する方法によってもよい。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】

【実施例】以下、この発明にかかる倍率調整機能を備え
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
置の概略構成を説明する。

【００１３】被検物を撮影する撮影手段としてのＣＣＤ
カメラ３０からの出力信号は、画像処理装置４０に入力
されて処理され、抽出された情報はモニタディスプレイ
５０に表示される。また、画像処理装置４０には、検査
対象となる光学部材の部品番号を入力する部品番号入力
手段６０と、検査対象となる光学部材の種類毎に外径の
設計値と撮影の際の推奨倍率とが部品番号に関連づけて
登録された基準値登録メモリ７０と、第１、第２の数値
メモリ８１，８２と、画像メモリ８３とが接続されてい
る。

【００１４】画像処理装置４０に設けられた部品領域分
離手段４１は、入力画像を２値化して被検物が存在する
部品領域を背景領域から分離し、部品領域の外径に関す
る情報を外径枠のドット数として第１の数値メモリ８１
に書き込むと共に、部品領域の画像を画像メモリ８３に
書き込む。また、基準枠計算手段４２は、部品番号入力
手段６０から入力された部品番号にしたがって基準値登
録メモリ７０から検査対象部品の外径の設計値と推奨倍
率とを読み出し、基準枠を計算して第２の数値メモリ８
２に書き込む。倍率演算手段４３は、第１、第２の数値
メモリ８１，８２にそれぞれ書き込まれた部品領域のサ
イズと基準枠のサイズとを比較してこれらが一致するよ
う撮影倍率を求める。適正な倍率で撮影されて画像メモ
リ８３に取り込まれた部品領域の画像は、２値化抽出手
段４４により２値化され、この２値化画像に基づいて判
定手段４５が光学部材の良否を判定する。

【００１５】ＣＣＤカメラ３０に設けられた撮影倍率調
整手段３５は、倍率演算手段４３により求められた撮影
倍率に基づいて倍率を自動的に調整する。撮影倍率調整
手段３５は、ＣＣＤカメラがズームレンズを備える場合
には、そのズーム比を変更することにより、あるいは、
より単純には被検物とＣＣＤカメラとの間隔を変化させ
ることにより倍率を変更する。

【００１６】続いて、図２に基づいてＣＣＤカメラ３０
により撮影される画像を形成するための光学系の構成に
ついて説明する。

【００１７】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第１、第２の拡散板２
１，２２から構成される拡散手段２０と、拡散手段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ＣＣＤカメラ３０とを備える。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】第１、第２の拡散板２１，２２は、共に被
検レンズ１の平面形状とほぼ相似形状であり、第２の拡
散板２２の方が第１の拡散板２１より面積が小さい。こ
れらの拡散板２１，２２は、光軸がそれぞれの中心を通
るように、光軸に対して垂直に設けられている。また、
これらの拡散板は、同一、あるいは互いに異なる拡散透
過率を有しており、したがって拡散手段２０を全体とし
て考えると、第１、第２の拡散板が重なる中心領域は拡
散透過率が低く、重ならない周辺領域は拡散透過率が相
対的に高くなる。

【００２１】第２の拡散板２２のサイズは、第２の拡散
板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
からの垂直射出成分は全て被検レンズ１に入射し、第１
の拡散板２１を垂直に透過して第２の拡散板２２を通ら
ない成分、すなわち周辺領域からの垂直射出成分は被検
レンズ１に入射しない。また、第１拡散板２１の平面形
状を被検物の形状と相似に形成するのは、周辺領域から
の斜射出成分を被検物にあらゆる方向から均一に入射さ
せるためである。

【００２２】図３は、被検レンズと拡散板２１，２２と
の平面形状の例を示す。図３(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、第１、第２の拡散板２１ａ，２２
ａの平面形状は図２(A-2)に示す通りの矩形とすること
が望ましい。また、図３(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、各拡散
板２１ｂ，２２ｂの平面形状は図２(B-2)に示される通
りの円形とすることが望ましい。

【００２３】なお、実施例の検査装置は、多数個取り金
型により成形されたプラスチックレンズをランナから切
り放さずに検査する構成であるため、被検レンズには図
３に示されるようにゲートＧを介してランナＲが連結し
ている。

【００２４】撮影された画像には、図４に示されるよう
に、第２の拡散板２２を透過せずに達する周辺領域の輝
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、２つの拡散板を透過した中心領域の輝度の低い
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。

【００２５】第２の拡散板２２の形状を被検レンズ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を
明瞭に区分することができ、後述の画像処理における対
象領域の分離処理がきわめて容易となる。

【００２６】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低い欠陥像ＤLが発生する。

【００２７】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Ｏ
に達し、図６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。

【００２８】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７(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７(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。

【００２９】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。

【００３０】続いて、上記の装置を利用した検査の手順
を図８に示したフローチャートにしたがって説明する。
ＣＣＤカメラから画像を入力し(ステップA-1)、輝度の
分布に基づい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A-2)。分離された部品領域の外径サイ
ズは、第１の数値メモリ８１に書き込まれ、分離された
画像データは画像メモリ８３に書き込まれる(ステップA
-3)。

【００３１】ステップA-4では、倍率の調整が必要か否
かが判断される。検査の開始時、あるいは、検査対象部
品の種類が変更された場合には、検査部品のサイズに応
じて撮影倍率を調整する。この場合、画像処理装置４０
は、部品番号入力手段から入力された検査対象部品の部
品番号に応じて基準値登録メモリから外径と推奨倍率と
を読み込み、基準枠のサイズを計算する(ステップA-5〜
7)。

【００３２】計算された基準枠のサイズは第２の数値メ
モリに画素のドット数に対応した数値データとして書き
込まれる(ステップA-8)。倍率演算手段は２つの数値メ
モリ８１，８２に書き込まれた画像を比較すると共に、
現在設定されている倍率に基づいて、部品画像が基準枠
に一致する撮影倍率を計算により求め、計算された撮影
倍率に一致するよう倍率調整手段を制御する(ステップA
-9,10)。

【００３３】撮影倍率が変更された場合には、検査に入
る前にステップA-1に戻り、適正な倍率に設定された状
態で再度画像を読み込む。

【００３４】倍率調整が不要な場合、すなわち、同一種
類の部品を連続して検査する場合、あるいは既に倍率が
調整されている場合には、画像メモリ８３に書き込まれ
た部品領域の画像が動的２値化処理により２値化され
(ステップA-11)、この２値画像から欠陥等の特徴量が抽
出される(ステップA-12)。

【００３５】画像処理装置４０は、抽出された結果に基
づいて被検レンズの良否を判定すると共に、判定結果を
モニタディスプレイ５０に表示する(ステップA-13,1
4)。ステップA-15では、検査対象となる部品があるか否
かを判断し、部品があれば部品を交換して(ステップA-1
6)ステップA-1からの処理を繰り返し、部品がなければ
検査を終了する。

【００３６】図９は、この発明の他の実施例を示す図１
と同様のブロック図である。図９の画像処理装置４０ａ
には、図１の倍率計算手段に代えて画像合成手段４６が
設けられており、入力画像に基づいて部品外径のサイズ
を書き込む第１の数値メモリは設けられていない。他の
構成は図１の装置と同様である。

【００３７】画像合成手段４６は、第２の数値メモリ８
２に書き込まれた基準枠のサイズに基づいて基準枠の画
像を形成すると共に、これを画像メモリ８３に書き込ま
れた入力画像と合成してモニタディスプレイ５０上に重
ねて合わせて表示する機能を有している。例えば、図１
０に示すように、部品領域Ｓと基準枠Ｆとがモニタディ
スプレイ５０の画面５１上に重ねて表示される。検査者
は、この表示を確認しつつ部品領域Ｓの外径が基準枠Ｆ
に一致するよう倍率調整手段を操作してＣＣＤカメラ３
０の撮影倍率を手動で調整する。

【００３８】この場合にも、基準枠自体は予め登録され
たデータに基づいて求められるため、部品領域Ｓをこの
基準枠に合わせることができれば、検査における判定基
準の均一性を保つことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、予め登録されたデータにより客観的な基準に基づい
て検査対象部品に応じて撮影倍率を設定できるため、検
査者の違いによる撮影倍率のバラツキをなくし、検査に
おける判定基準の均一性を保つことができる。

【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
の処理系を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施例にかかる光学部材検査装置
の光学系を示す説明図である。

【図３】 実施例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４】 実施例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５】 実施例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６】 実施例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７】 実施例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８】 実施例の装置の検査処理全体を示すフローチ
ャートである。

【図９】 この発明の他の実施例の処理系を示すブロッ
ク図である。

【図１０】 図９の実施例の装置によるモニタディスプ
レイ上の表示例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 被検レンズ １０ 光源 ２０ 拡散手段 ３０ ＣＣＤカメラ ４０ 画像処理装置 ４１ 部品領域分離手段 ４２ 基準枠計算手段 ４３ 倍率演算手段 ４４ ２値化抽出手段 ４５ 判定手段 ４６ 画像合成手段 ５０ モニタディスプレイ ６０ 部品番号入力手段 ７０ 基準値登録メモリ ８１ 第１の数値メモリ ８２ 第２の数値メモリ ８３ 画像メモリ

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、前記光学部材を撮影す
   る倍率調整可能な撮影手段と、 該撮影手段により撮影された光学部材の画像を表示する
   表示手段と、 光学部材の種類毎に外径の設計値と推奨倍率とが登録さ
   れた基準値記憶手段と、 検査対象の光学部材の種類に応じて前記基準値記憶手段
   から読み込まれた外径設計値および推奨倍率に基づいて
   基準枠を計算する基準枠計算手段と、 撮影された光学部材の外径が、前記基準枠に一致するよ
   う前記撮影手段の撮影倍率を求める倍率演算手段と、 求められた倍率に基づいて前記撮影手段の倍率を調整す
   る倍率調整手段とを備え、 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。
2. 【請求項２】 前記倍率演算手段は、撮影された光学部
   材の外径サイズを記憶する第１の数値記憶手段と、前記
   基準枠のサイズを記憶する第２の数値記憶手段とを備
   え、前記第１、第２の数値記憶手段に記憶されたサイズ
   を比較して前記撮影倍率を決定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。
3. 【請求項３】 前記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を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学部材検査装置。
4. 【請求項４】 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に記載の光学部材検査装置。
5. 【請求項５】 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２に記載の光学部材検査装置。
6. 【請求項６】 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、前記光学部材を撮影す
   る倍率調整可能な撮影手段と、 光学部材の種類毎に外径の設計値と推奨倍率とが登録さ
   れた基準値記憶手段と、 検査対象の光学部材の種類に応じて前記基準値記憶手段
   から読み込まれた外径設計値および推奨倍率に基づいて
   基準枠を計算する計算手段と、 撮影された光学部材の画像と、前記基準枠とを重ねて表
   示する表示手段とを備え、 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。
7. 【請求項７】 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、該被検物を透過した
   光束が達する位置に設けられた撮影手段により前記被検
   物を撮影して被検物の欠陥を検査する光学部材検査方法
   であって、 前記被検物の画像を入力するステップと、 入力画像から部品領域を分離するステップと、 光学部材の種類に応じて予め登録された外径の設計値と
   推奨倍率とに基づいて基準枠を計算するステップと、 撮影された光学部材の外径が前記表示枠に一致するよう
   前記撮影手段の撮影倍率を調整するステップと、 調整された倍率により入力された被検物の画像に基づい
   て被検物の欠陥を検査するステップとを備えることを特
   徴とする光学部材検査方法。