JP3231591B2 - 光学部材検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、レンズ等の光学部
材の屈折率異常等の光学的欠陥を検出するための光学部
材検査装置に関し、特に、検査対象としてセットされる
光学部材の芯出しを自動的に行うことができる光学部材
検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズ，プリズム等の光学部材は、入射
した光束が規則正しく屈折して、平行に進行したり、一
点又は線状に収束したり発散するように設計されてい
る。しかしながら、光学部材の成形異常により屈折力が
不規則に変化していたり、形成後の人的取り扱いによっ
て光学部材の表面上にゴミ，キズ等が生じていると、入
射した光束が乱れてしまうので、所望の性能を得ること
ができなくなる。特に、樹脂を金型に注入して射出成形
する事によって作成されるレンズやプリズム等の光学部
材では、成形異常によってヒケ（樹脂が金型表面から離
間して生じる陥没），ジェッティング（光学部材内にお
いて樹脂密度が部分的に変化している箇所），フローマ
ーク（樹脂の収縮に伴って光学部材表面に生じるＷ字状
の皺）が生じ易いので、このような欠陥を効率良く検出
することが必要となっている。

【０００３】そのため、本発明者は、セットされた光学
部材の光学的欠陥を自動的に検出することができる光学
部材検査装置を、特願平７−２２９２４２号として出願
した。この光学部材検査装置は、光学部材の焦点位置に
おいて回転自在に配置されたナイフエッジと、ナイフエ
ッジの背後に配置されて照明光を発散するための拡散板
と、光学部材を透過した光を撮像するための撮像装置と
により、構成される。このような構成の光学部材検査装
置によると、光学部材表面又は内部における屈折力（屈
折力）異常箇所が、明暗濃度の急激な変化部位として観
察されるのである。

【０００４】このような光学部材検査装置によって上述
した「屈折力（屈折力）異常箇所が明暗濃度の急激な変
化部位として観察される」という効果を十分に得るに
は、ナイフエッジの縁と検査対象光学部材の光軸とが合
致していなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学部
材の光軸をナイフエッジの縁に合わせる作業（以下、
「光学部材の芯出し」という）を作業者が手動で行うに
は長時間を要し、また、作業者の熟練の程度に依り芯出
し精度にバラツキが生じてしまう。このように芯出し精
度にバラツキが生じると、測定結果として得られた測定
画像における明暗濃淡の程度もばらついてしまうので、
測定画像に基づく欠陥度合いの検知も不可能になってし
まう。

【０００６】本発明は、以上の問題意識に基づいてなさ
れたものであり、検査対象である光学部材の芯出しを自
動的に行うことができる光学部材検査装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】各請求項記載の発明は、
上記課題を解決するためになされたものである。請求項
１記載の発明は、光学部材の光学的欠陥を検出する光学
部材検査装置であって、照明光によって照明される拡散
板と、前記光学部材を含む光学系の焦点位置に配置さ
れ、前記拡散板によって拡散された光を部分的に透過さ
せ且つ部分的に遮光するように前記拡散板に接している
遮光手段と、この遮光手段における前記光を部分的に透
過させる部分と部分的に遮光する部分との境界線に接す
る回転軸を中心にこの遮光手段を１８０度回転させる回
転手段と、前記光学系を透過した光を撮像する撮像手段
と、前記回転手段による前記遮光手段の回転の前後の時
点において前記撮像手段によって撮像された画像同士の
輝度差を算出する輝度差算出手段と、この輝度差算出手
段によって算出された輝度差に基づいて、前記光学系の
光軸と前記遮光手段の回転軸とのズレを相殺するよう
に、前記光学系の光軸を移動させる移動手段とを備えた
ことを特徴とする。

【０００８】光学部材とは、凸レンズ及び凹レンズ，プ
リズム，凹面鏡及び凸面鏡，並びに、平行平面板を含
む。また、ガラスからなる光学部材及び樹脂成形による
光学部材を含む。光学部材の光学的欠陥とは、屈折率や
屈折力の部分的異常や光学部材の表面の欠陥等を言う。
屈折率や屈折力の異常としては、樹脂成形の光学部材に
おけるヒケやジェッティングやフローマーク，ガラスか
らなる光学部材における面加工の不良，等が例示され
る。また、光学部材の表面の欠陥としては、表面のキズ
や汚れやゴミ，等が列挙される。

【０００９】拡散板は、背後から照明される透光部材で
あっても良いし、表面側から照明される反射部材であっ
ても良い。遮光手段は、拡散板の表面に直接印刷された
遮光パターンであっても良いし、板状の不透明部材を適
宜切り出して拡散板に貼り付けたものであっても良い
し、拡散板とは別個の透明部材表面上に遮光パターンを
印刷したものであっても良い。この遮光手段における光
を部分的に透過させる部分と遮光させる部分との境界線
は、直線状であることが望ましい。また、境界線は、遮
光手段の回転軸と接している限り、一本のみであっても
良いし縞状に複数本あっても良い。

【００１０】「光学部材を含む光学系」とは、凸レンズ
である光学部材そのもの，若しくは、凹レンズである光
学部材を含む正レンズ群のことである。この光学系の全
体としての焦点位置が遮光手段の位置に一致するよう
に、各部材が調整される。

【００１１】回転手段は、拡散板と一体に遮光手段を回
転させても良いし、拡散板が固定された状態で遮光手段
のみを回転させても良い。回転手段は、結果として遮光
部材を１８０度回転させれば良く、必ずしも一度に１８
０度回転させる必要はない。但し、光学部材の光軸のズ
レを互いに直交する２方向に分割して検出する場合に
は、互いに９０度づつずれた４つの回転位置に夫々止め
るように、遮光部材を回転させても良い。この場合、遮
光部材を９０度づつ回転させても良いし、１８０度回転
させた後で９０度又は２７０度回転させ、その後で１８
０度回転させるようにしても良い。

【００１２】撮像手段は、固体撮像素子によって撮像す
るものであっても撮像管によって撮像するものであって
も良い。輝度差算出手段は、画像全体の輝度に基づいて
輝度差を算出しても良いし、画像の一部同士に基づいて
輝度差を算出しても良い。

【００１３】移動手段は、輝度差に対応する光学系の光
軸の移動量を演算式を適用することによって算出しても
良いし、予め様々な輝度差の値と移動量とを対応付けて
いるテーブルから輝度差に対応する移動量を読み出して
も良い。なお、「前記光学系の光軸と前記遮光手段の回
転軸とのズレを相殺するように前記光学系の光軸を移動
させる」とは、前記光学系の光軸と前記遮光手段の回転
軸とのズレの向きとは逆向きに、このズレの絶対量と同
じ量だけ光学系の光軸を移動させるという意である。

【００１４】請求項２による光学部材検査装置は、請求
項１の光学系が凸レンズであることで特定したものであ
る。請求項３による光学部材検査装置は、請求項１の光
学系が凹レンズである前記光学部材と凸レンズである補
正レンズとからなり、全体として正レンズ系であること
で特定したものである。

【００１５】請求項４による光学部材検査装置は、請求
項１の移動手段が、前記回転手段による前記遮光手段の
回転の前後の時点における前記境界線の方向及び前記光
学系の光軸の方向に共に直交する方向に前記光学部材を
移動させることで、特定したものである。

【００１６】請求項５による光学部材検査装置は、請求
項１の回転手段が、前記遮光手段を互いに９０度づつず
れた４つの回転位置へ夫々回転させ、撮像手段が、前記
４つの回転位置の各々において、前記光学系を透過した
光を撮像し、輝度差算出手段が、互いに１８０度ずれて
いる回転位置における前記画像同士の輝度差を算出し、
移動手段が、各輝度差に夫々対応する方向に前記光学部
材を移動させることで、特定したものである。このよう
にすれば、光学部材を互いに直交する方向へ夫々移動さ
せることができるので、光学部材の光軸に直交する面内
でこの光学部材を移動させて芯出しすることが可能にな
る。

【００１７】請求項６による光学部材検査装置は、請求
項１の移動手段が、前記輝度差算出手段によって算出さ
れた輝度差を前記光学系の光軸と前記遮光手段の回転軸
との間のズレを相殺するのに要する移動量に変換し、変
換された移動量に従って前記光学部材を移動させること
で、特定したものである。

【００１８】請求項７による光学部材検査装置は、請求
項６の移動手段が、前記輝度差と前記移動量とを対応さ
せたテーブルを有しているとともに、前記輝度差に基づ
いてこのテーブルを参照して対応する移動量を読み出す
ことで、特定したものである。このようにテーブルを備
えていると処理時間が短時間で済む。

【００１９】請求項８による光学部材検査装置は、請求
項１の遮光手段の回転軸が前記撮像手段の撮像光軸と一
致していることで特定したものである。請求項９記載の
光学部材検査装置は、請求項１の輝度差算出手段が、前
記回転手段による前記遮光手段の回転の前後の時点にお
ける前記境界線の方向及び前記光学系の光軸の方向に共
に直交する直線上での前記各画像の輝度を積分し、積分
された各画像の輝度同士の輝度差を算出することで、特
定したものである。このように輝度を積分する領域を必
要最小限に限定することにより、処理時間を短縮するこ
とができるとともに余計なノイズの混入を防止すること
ができる。

【００２０】

【本発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明
の実施の形態を説明する。

【００２１】

【実施形態１】 ＜光学部材検査装置の全体構成＞図１及び図２は、本発
明による光学部材検査装置の第１の実施の形態を示す光
学構成図である。図１及び図２に示すように、光学部材
検査装置を構成する照明ユニット４と撮像装置７とは、
同一の光軸ｌ上に、互いに向き合って配置されている。

【００２２】この撮像手段としての撮像装置７は、全体
として正レンズ系である撮像レンズ８と、この撮像レン
ズ８によって収束された光による像を撮像するＣＣＤエ
リアセンサからなる撮像素子９とから、構成されてい
る。この撮像素子９によって撮像された画像データは、
表示装置１０及び画像処理部１４に入力される。

【００２３】表示装置１０は、この光学部材検査装置の
初期調整時（即ち、後述する照明ユニット４の位置調整
時）に用いられる画像モニタ装置である。画像処理部１
４は、検査対象光学部材が良品であるか不良品であるか
の判定処理を行うプロセッサであり、撮像素子９から入
力された画像データに対して所定の画像処理を行い、検
査対象光学部材の光学的欠陥の程度を数値化するととも
に、この数値を一定の判定基準値（許容値）と比較し、
この数値が判定基準値内に収まっているか超えているか
の判定を行う。この判定処理を行うために、画像処理部
１４は、第１のメモリ１４ａ及び第２のメモリ１４ｂを
有している。また、この画像処理部１４は、この判定処
理を行うのに伴って、ナイフエッジ回転制御部１５に対
してモータ１３の回転指示を行う。

【００２４】この画像処理装置１４は、さらに、Ｘ−Ｙ
移動ステージ制御部１７を制御して、検査対象の光学部
材Ａ，Ｂの芯出しを行う。この芯出しを行う際にも、画
像処理装置１４は、ナイフエッジ回転制御部１５に対し
てモータ１３の回転指示を行い、撮像装置７の撮像素子
９によって撮像された画像データを入力し、それらの画
像データの輝度同士の輝度差を算出する（輝度差算出手
段に対応）。そして、算出された輝度差に対し、光軸ズ
レ量変換テーブル１６を参照しつつ所定の処理を実行
し、Ｘ−Ｙ移動ステージ制御部１７に対して動作指示を
行うのである。

【００２５】このＸ−Ｙ移動ステージ制御部１７は、検
査対象の光学部材Ａ，Ｂを光軸ｌに直交する面内にて移
動させて芯出しを行うために、Ｘ−Ｙ移動ステージ１８
に対して駆動パルスを出力する。

【００２６】このＸ−Ｙ移動ステージ１８は、装置内の
固定部に対してＹ方向（図１及び図２の紙面内において
光軸ｌに直交する方向）にスライドするＹステージ１８
ａ，及び、このＹステージ１８ａに対してＸ方向（図１
及び図２の紙面に直交する方向）にスライドするＸステ
ージ１８ｂから構成されている。このＹステージ１８ａ
には、Ｘ−Ｙ移動ステージ制御部１７からの駆動パルス
を受けてこのＹステージ１８ａをＹ方向にスライド駆動
するためのＹ方向用パルスモータ２０が取り付けられて
いる。同様に、Ｘステージ１８ｂには、Ｘ−Ｙ移動ステ
ージ制御部１７からの駆動パルスを受けてこのＸステー
ジ１８ｂをＸ方向にスライド駆動するためのＸ方向用パ
ルスモータ２１が取り付けられている。さらに、Ｘステ
ージ１８ｂの上面（図面上の上側面）には、検査対象の
光学部材Ａ，Ｂから一体に伸びているランナ１９の先端
を保持するための保持部２２が設けられている。以上の
構成により、Ｘ−Ｙ移動ステージ１８は、Ｘ−Ｙ移動ス
テージ制御部１７からの駆動パルスを受けて、検査対象
の光学部材Ａ，Ｂを光軸ｌに直交する面内で移動させ、
その光軸を光軸ｌに合致させることができるのである。
即ち、これら画像処理部１４，Ｘ−Ｙ移動ステージ制御
部１７，Ｘ−Ｙ移動ステージ１８，保持部２２が、移動
手段を構成する。

【００２７】また、画像処理部１４に接続されたナイフ
エッジ回転制御部１５は、画像処理部１４からの回転指
示に従い、検査時にはモータ１３を２２．５度づつ回転
させ、芯出し時にはモータ１３を適当量回転させる。

【００２８】一方、照明ユニット４は、全体として、光
軸ｌ上を撮像装置７に向けて進退移動することができ
る。この照明ユニット４の内部には、その中心を光軸ｌ
と同軸にした円盤状の拡散板５が、光軸ｌに直交する面
内において光軸ｌを中心に回転自在に保持されている。
この拡散板５の撮像装置７側の面には、遮光手段として
の遮光板６が一体に貼り付けられている。この遮光板６
は、上面図である図３に示すように、不透明部材からな
る半円形の板であり、拡散板５の中心を通る径方向の直
線を弦（ナイフエッジ）６ａとするとともに、拡散板５
と同一半径の円弧を有している。このような構成を備え
た結果、拡散板５によって拡散された光は、この遮光板
６により部分的に遮光されるとともに、遮光板６に覆わ
れていない部分により部分的に透過される。

【００２９】拡散板５の周縁部には、この拡散板５と同
軸の環状ギア１１が固着されている。この環状ギア１１
は、ピニオンギア１２と噛合しており、このピニオンギ
ア１２は、照明ユニット４内に固定されているモータ１
３の回転軸に取り付けられている。従って、モータ１３
がナイフエッジ回転制御部１５によって回転駆動される
と、遮光板６及び拡散板５は、両ギア１２，１１を介し
て回転駆動を受け、図４に示すように、光軸ｌに直交す
る面内（即ち、拡散板５と遮光板６との接触面の面内）
において回転駆動される。なお、この場合の回転方向
は、図３に示すように、撮像装置７側から見て時計方向
である。この回転の結果、遮光板６のナイフエッジ
（弦）６ａも、光軸ｌを中心に回転することになる。即
ち、これら画像処理部１４，ナイフエッジ回転制御部１
５，モータ１３，及びギア１１，１２により、回転手段
が構成される。

【００３０】拡散板５の裏面側において、照明ユニット
４には、光ファイバー束３の先端３ａが固着されてい
る。この光ファイバー束３の基端３ｂには、白色ランプ
１と集光レンズ２とからなる光源装置が配置されてい
る。そして、白色ランプ１から出射された白色光が、集
光レンズ２によって集光されて、その基端３ｂからこの
光ファイバー束３内に入射される。この白色光は、光フ
ァイバー束３内を伝送され、その先端３ａから拡散板５
に向けて照射される。即ち、遮光板６のナイフエッジ６
ａが背後から照明されるのである。なお、光ファイバー
束３の長さは、照明ユニット４の移動可能距離よりも十
分長くとってある。従って、照明ユニット４が移動して
も、この光ファイバー束３が追従して、常に遮光板６の
ナイフエッジ６ａを照明することができる。

【００３１】検査対象の光学部材Ａ，Ｂは、その周面か
ら一体に伸びたランナ１９の先端が保持部２２に保持さ
れて、撮像装置７と照明ユニット４との間に配置され
る。具体的に説明すると、図１に示すように検査対象光
学部材が凸レンズＡである場合には、凸レンズＡの焦点
位置が拡散板５の表面と一致する位置に、凸レンズＡが
配置される。また、図２に示すように検査対象光学部材
が凹レンズＢである場合には、凹レンズＢと照明ユニッ
ト４との間に、この凹レンズＢのパワー（絶対値）より
も大きいパワー（絶対値）を有する凸レンズである補正
レンズＣを配置する。この凹レンズＢ及び補正レンズＣ
からなるレンズ群は全体的に正レンズ群であり、その合
成焦点位置が拡散板５の表面と一致するように、これら
凹レンズＢ及び補正レンズＣが配置されている。即ち、
検査対象光学部材を含む光学系の焦点位置を遮光手段の
位置と一致させているのである。 ＜光学欠陥表示の原理＞以上のように被検査光学部材
（及び補正レンズＣ）を配置すると、検査対象光学部材
から出射される光は、この検査対象光学部材が良品であ
る限り、平行光となる。従って、撮像装置７側から見る
と、遮光板６のナイフエッジ６ａが無限遠上に位置して
いるのと等価になる。

【００３２】ところで、仮に、検査対象光学部材Ａの焦
点位置（検査対象光学部材Ｂと補正レンズＣとからなる
光学系の合成焦点位置）がナイフエッジ６ａの位置より
も撮像装置７側にずれると、検査対象光学部材Ａ（検査
対象光学部材Ｂ）と撮像装置７の撮像レンズ８との間の
空間に、ナイフエッジ６ａの倒立像（実像）が形成され
る。このナイフエッジ６ａの倒立像（実像）は撮像レン
ズ８によってリレーされ、撮像レンズ８の撮像素子９側
の空間に、ナイフエッジ６ａの正立像（実像）が形成さ
れる。逆に、検査対象光学部材Ａの焦点位置（検査対象
光学部材Ｂと補正レンズＣとからなるレンズ群の合成焦
点位置）がナイフエッジ６ａの位置よりも光ファイバー
束３側にずれると、遮光板６の光ファイバー束８側の空
間に、ナイフエッジ６ａの正立像（虚像）が形成され
る。このナイフエッジ６ａの正立像（虚像）は撮像レン
ズ８によってリレーされ、撮像レンズ８の撮像素子９側
の空間に、ナイフエッジ６ａの倒立像（実像）が形成さ
れる。即ち、検査対象光学部材Ａの焦点位置（検査対象
光学部材Ｂと補正レンズＣとからなる光学系の合成焦点
位置）とは、この位置に存在する物体（ナイフエッジ６
ａ）の像が、撮像レンズ８の撮像素子９側の空間におい
て正立像として結像されるか倒立像として結像されるか
の境界点であり、光学的に不安定な状態となる位置であ
る。

【００３３】なお、検査対象光学部材と撮像レンズ８と
の間隔は、検査対象光学部材Ａの焦点位置（検査対象光
学部材Ｂと補正レンズＣとからなる光学系の合成焦点位
置）がナイフエッジ６ａの位置よりも撮像装置７側に僅
かにずれただけであってもそれらの間（正確には、両者
の焦点位置同士の間）にナイフエッジ６ａの倒立像（実
像）が形成されるように、可能な限り長くとってある。
また、撮像素子９は、撮像レンズ８によって正立像が形
成されても倒立像が形成されてもこれらの像をある程度
明瞭に撮像できるように、正立像の形成位置（平均位
置）と倒立像の形成位置（平均位置）との中間点に配置
される。この位置とは、撮像レンズ８に関して検査対象
光学部材Ａ，Ｂの表面と光学的に等価な位置である。

【００３４】従って、撮像素子９上には、常に、検査対
象光学部材の外縁の実像（倒立像）αが結像されるとと
もに、この検査対象光学部材の外縁の実像αの周囲に
は、検査対象光学部材を通さずに直接見えるナイフエッ
ジ６ａの実像（倒立像）がややぼけて結像される（図５
（ａ）〜（ｅ）参照）。

【００３５】そして、この検査対象光学部材の外縁の実
像αの内側には、検査対象光学部材Ａの焦点位置（検査
対象光学部材Ｂと補正レンズＣとからなる光学系の合成
焦点位置）がナイフエッジ６ａの位置よりも撮像装置７
側にずれている場合には、ナイフエッジ６ａの実像（正
立像）が、ややぼけて結像される（図５（ｄ），図５
（ｅ）参照）。このナイフエッジ６ａの実像（正立像）
は、焦点位置のずれ量が少なくなる程ぼけ量が大きくな
り（図５（ｄ）参照）、ずれ量が大きくなる程ぼけ量が
少なくなって明確になる（図５（ｅ）参照）。

【００３６】これとは逆に、検査対象光学部材Ａの焦点
位置（検査対象光学部材Ｂと補正レンズＣとからなる光
学系の合成焦点位置）がナイフエッジ６ａの位置よりも
光ファイバー束３側にずれている場合には、検査対象光
学部材の外縁の実像αの内側には、ナイフエッジ６ａの
実像（倒立像）が、ややぼけて結像される（図５
（ｂ），図５（ａ）参照）。ナイフエッジ６ａの実像
（倒立像）は、焦点位置のずれ量が少なくなる程ぼけ量
が大きくなり（図５（ｂ）参照）、ずれ量が大きくなる
程ぼけ量が少なくなって明確になる（図５（ａ）参
照）。

【００３７】また、検査対象光学部材Ａの焦点位置（検
査対象光学部材Ｂと補正レンズＣとからなる光学系の合
成焦点位置）がナイフエッジ６ａの位置と一致すると、
検査対象光学部材の外縁の実像αの内側におけるぼけ量
が最大となり、全体に均一な明度で光線が照射されるよ
うになる（図５（ｃ）参照）。

【００３８】表示装置１０及び画像処理部１４に入力さ
れる画像データ中において、検査対象光学部材の外縁α
の内側部分は、検査対象光学部材Ａの焦点位置（検査対
象光学部材Ｂと補正レンズＣとからなるレンズ群の合成
焦点位置）が拡散板５の表面の位置と一致した時には、
検査対象光学部材Ａ，Ｂに光学的欠陥がない限り、ナイ
フエッジ６ａの黒色部分（白色光が遮られている部分）
と白色部分（白色光が透過する部分）とが完全に混合し
て、均一濃度の灰色の平面として表示される（球面レン
ズの場合）。なお、検査対象光学部材Ａ，Ｂとして非球
面レンズを検査する場合には、焦点位置が一点のみでは
なく緩やかに変化しているので、輝度変化が非常に穏や
かな画像となる。

【００３９】これに対して、検査対象光学部材Ａ，Ｂ内
に屈折率異常が生じている部分やその表面の形状欠陥に
よって屈折力異常が生じている部分がある場合には、そ
の異常部分のみ、正常な部分の焦点距離と異なる焦点距
離を有することと等価になっている。従って、図６に示
すように、その異常部分にだけ、ナイフエッジの像γが
現れる。この異常部分の屈折率（屈折力）異常の程度
（焦点距離のずれ量）は、ナイフエッジの像γの現れ方
に反映される。即ち、ナイフエッジの像の濃淡が明確に
現れれば現れるほど、屈折率（屈折力）異常の程度（焦
点距離のずれ量）が大きくなる。

【００４０】なお、検査対象光学部材Ａの表面にゴミや
汚れが付着していたり、キズがついている場合には、画
像データ中における検査対象光学部材の外縁αの内側部
分に、これらゴミ，汚れ，又はキズの像が撮像レンズ８
によって形成される。即ち、ゴミや汚れによって光が遮
断されている場合には周囲より暗い影が形成され、キズ
によって光線の発散が生じている場合には輝点が形成さ
れる。 ＜自動芯出しの原理＞次に、図７乃至図１８を用いて、
自動芯出しの原理を説明する。

【００４１】図７は、撮像装置７の撮像素子９によって
撮像されるフィールドを示す。この図７に示されるよう
に、撮像素子９によって撮像されるフィールドには、こ
のフィールドの中心位置を原点“０”として、Ｘ方向に
伸びるＸ方向中心軸，及びＹ方向に伸びるＹ方向中心軸
が、夫々定義されている。

【００４２】また、Ｘ方向中心軸上には、原点“０”を
中心とした一定範囲を規定するための座標点ｘ₁及びｘ₂
が、定義されている。同様に、Ｙ方向中心軸上には、原
点“０”を中心とした一定範囲を規定するための座標点
ｙ₁及びｙ₂が、定義されている。これらの座標点ｘ₁，
ｘ₂，ｙ₁，及びｙ₂は、検査対象光学部材Ａ，Ｂが芯出
しされた状態で所定の方向を向いてセットされた場合に
おいて、図７にて一点鎖線で示すその外縁像αの内側に
存する座標点である。

【００４３】ところで、検査対象光学部材Ａ，Ｂの光軸
が装置光軸ｌと一致している場合，即ち、検査対象光学
部材Ａ，Ｂの焦点位置が遮光部材６のナイフエッジ６ａ
の位置と一致している場合には、そのナイフエッジ６ａ
がぼかされつつ拡大されるので、ナイフエッジ６ａの方
向に拘わらず、撮像素子９によって撮像された外縁α内
の輝度は一定である。図１０（ａ）は、この状態にてナ
イフエッジ６ａの方向を０°とした場合において、撮像
素子９によって撮像された画像を示し、図１０（ｂ）は
同図（ａ）の状態からナイフエッジ６ａの方向を１８０
°回転させた場合における画像を示す。また、図１５
は、図１０（ａ）（ｂ）の夫々の画像におけるＹ方向中
心軸上での輝度分布を測定したグラフである。

【００４４】ところが、検査対象光学部材Ａ，Ｂの光軸
が装置光軸ｌからズレた場合には、ナイフエッジ６ａの
方向が１８０°回転する毎に、検査対象光学部材Ａ，Ｂ
の焦点と遮光部材６との相対位置関係が変化する。即
ち、ナイフエッジ６ａが或る方向を向いている場合に
は、検査対象光学部材Ａ，Ｂの焦点が遮光部材６上に位
置し、ナイフエッジ６ａが１８０°回転すると、検査対
象光学部材Ａ，Ｂの焦点が拡散板５上に位置するのであ
る。従って、検査対象光学部材Ａ，Ｂの焦点が遮光部材
６上に位置している時には、遮光部材６自体が拡大され
るので、撮像素子９によって撮像された外縁α内の輝度
は低くなる。一方、検査対象光学部材Ａ，Ｂの焦点が拡
散板５上に位置している時には、拡散板５自体が拡大さ
れるので、撮像素子９によって撮像された外縁α内の輝
度は高くなる。

【００４５】図８は、検査対象光学部材Ａ，Ｂの光軸が
装置光軸ｌに対してＹ方向に−０．２ｍｍズレた場合に
おける画像を示し、図１３は、図８の夫々の画像におけ
るＹ方向中心軸上での輝度分布を測定したグラフであ
る。同様に、図９は、検査対象光学部材Ａ，Ｂの光軸が
装置光軸ｌに対してＹ方向に−０．１ｍｍズレた場合に
おける画像を示し、図１４は、図９の夫々の画像におけ
るＹ方向中心軸上での輝度分布を測定したグラフであ
る。同様に、図１１は、検査対象光学部材Ａ，Ｂの光軸
が装置光軸ｌに対してＹ方向に＋０．１ｍｍズレた場合
における画像を示し、図１６は、図１１の夫々の画像に
おけるＹ方向中心軸上での輝度分布を測定したグラフで
ある。同様に、図１２は、検査対象光学部材Ａ，Ｂの光
軸が装置光軸ｌに対してＹ方向に＋０．２ｍｍズレた場
合における画像を示し、図１７は、図１２の夫々の画像
におけるＹ方向中心軸上での輝度分布を測定したグラフ
である。なお、図８乃至図１２の各々において、（ａ）
はナイフエッジ６ａが基準方向（０°の方向）を向いた
状態における画像を示し、（ｂ）はナイフエッジ６ｂが
基準方向から１８０°回転した状態における画像を示
す。

【００４６】本実施形態において、画像処理部１４は、
ナイフエッジ６ａの方向を１８０°とした場合の画像に
おけるｙ₁〜ｙ₂（ｘ₁〜ｘ₂）の範囲内の輝度の積分値
（輝度断面積）から、ナイフエッジ６ａの方向を０°と
した場合の画像におけるｙ₁〜ｙ₂（ｘ₁〜ｘ₂）の範囲内
の輝度の積分値（輝度断面積）を減算することにより、
「輝度差」を算出する。図１８は、図１３乃至図１７の
各図から算出された輝度差をプロットしたものである。
この図１８から明らかなように、検査対象光学部材Ａ，
Ｂの光軸の装置光軸ｌに対するズレ量が大きくなる程、
「輝度差」の絶対値が、大きくなる。また、ナイフエッ
ジ６ａの基準方向（０°の方向）を一定とした場合、ズ
レの向きによって輝度差の極性が逆転する。つまり、検
査対象光学部材Ａ，Ｂの光軸の装置光軸ｌに対するズレ
量と「輝度差」とは、正比例関係にあるのである。

【００４７】従って、現時点における画像から「輝度
差」を算出し、算出された「輝度差」に基づいて図１８
のグラフを逆に辿れば、現時点における検査対象光学部
材Ａ，Ｂの光軸が装置光軸ｌに対するズレ量を知ること
ができる。このようにして得られたｘ，ｙ各方向におけ
るズレ量を相殺する距離だけ、光学部材Ａ，Ｂを、Ｘ−
Ｙ移動ステージ１８によって移動させれば、光学部材
Ａ，Ｂの芯出しを行うことができるのである。

【００４８】なお、実際には、本実施形態は、輝度差と
移動量とを精密に対応させた光軸ズレ量変換テーブル１
６を備え、算出した輝度差に基づいてこの光軸ズレ量変
換テーブルを参照して移動量を求めるようにしている。
なお、この光軸ズレ量変換テーブル１６は、Ｙ方向用の
光軸ズレ量変換テーブルとＸ方向用の光軸ズレ量変換テ
ーブルとから構成されている。以下、各光軸ズレ量変換
テーブルの作成手順を説明する。

【００４９】Ｙ方向用の光軸ズレ量変換テーブルを作成
するには、先ず、検査実施前の時点において、光学的欠
陥を有さない良品の光学部材Ａ，ＢをＸ−Ｙ移動ステー
ジ１８にセットし、照明ユニット４の位置を所定の位置
（拡散板５と遮光部材６との接触面に光学部材Ａ，Ｂの
焦点が合致する位置）に調整する。次に、遮光部材６の
ナイフエッジ６ａの方向を基準方向（図１及び図２に示
す方向）に合わせ、マニュアル操作によりこの光学部材
Ａ，Ｂの芯出しを行う。この芯出しが完了したかどうか
は、この状態における画像とナイフエッジ６ａを１８０
°回転させた状態における画像に基づいて算出された
「輝度差」が０となったかどうかにより、確認される。

【００５０】このようにして芯出しが完了したならば、
以後、光学部材Ａ，Ｂを１０μｍづつ＋Ｙ方向にずらし
ながら、各位置での「輝度差」を算出する。そして、こ
のような「輝度差」の算出を、ズレ量が５００μｍにな
るまで繰り返す。そして、各ズレ量毎の「輝度差」を６
４で除算し、下記表１のように各ズレ量毎に整理する。

【００５１】

【表１】 次に、各ズレ量［単位：μｍ］をパルス数（移動量）に
変換する。即ち、本実施形態におけるＸ−Ｙ移動ステー
ジ１８は、Ｘ−Ｙ移動ステージ制御部１７からの駆動パ
ルスを一個受ける毎に、検査対象光学部材Ａ，ＢをＹ方
向に１０μｍずつ移動させる。従って、表１における各
ズレ量の値を１／１０にすることにより、各ズレ量［単
位：μｍ］に対応するパルス数（移動量）［単位：個］
を求めることができるのである。

【００５２】次に、「輝度差／６４」の値（１〜，１刻
み）に対応するパルス数を求める。ここで、表１に記載
のない「輝度差／６４」の値については、正確に対応し
たパルス数がないので、小さい側で最も近い「輝度差／
６４」の値（表１に記載があるもの）に対応した移動量
（パルス数）をあてはめる。

【００５３】このようにして求められた「輝度差／６
４」の値は、表２に示すように、Ｙ方向用の光軸ズレ量
変換テーブルのテーブルアドレスとして用いられる。

【００５４】

【表２】

【００５５】また、Ｙ方向用の光軸ズレ量変換テーブル
内における各テーブルアドレスが示す位置には、対応す
る移動量（パルス数）が書き込まれる。なお、このよう
に作成されたＹ方向用の光軸ズレ量変換テーブルは、−
Ｙ方向のズレに対しても代用される。即ち、画像処理部
１４は、算出した「輝度差」の絶対値に基づいてＹ方向
用の光軸ズレ量変換テーブルを参照することによって対
応する移動量（パルス数）を読み出すとともにこの「輝
度差」の極性に応じた移動方向を決定し、これら移動量
（パルス数）及び移動方向をＸ−Ｙ移動ステージ制御部
１７に通知するのである。

【００５６】以上は、Ｙ方向用の光軸ズレ量変換テーブ
ル作成についての説明であったが、Ｘ方向用の光軸ズレ
量変換テーブルについても同様にして作成される。 ＜制御処理＞次に、画像処理部１４において実行される
自動芯出し及び光学部材検査のための制御処理の内容
を、図１９乃至図２２のフローチャートを用いて説明す
る。

【００５７】図１９に示す制御処理のメインルーチン
は、当該光学部材検査装置に電源を投入することによ
り、スタートする。そして、スタート後最初のＳ００１
において自動芯出し処理を実行するかどうかを判定す
る。この判定は、画像処理部１４に接続された図示せぬ
自動芯出し開始ボタンが押下されたか否かによって行わ
れる。そして、図示せぬ自動芯出し開始ボタンが押下さ
れた場合には、Ｓ００２において自動芯出処理を実行す
る。

【００５８】図２０及び図２１は、Ｓ００２にて実行さ
れる自動芯出処理サブルーチンを示すフローチャートで
ある。このサブルーチンに入って最初のＳ１０１では、
ナイフエッジ回転制御部１５に対して原点復帰命令を発
行する。ナイフエッジ回転制御部１５は、この原点復帰
命令を受けると、モータ１３を駆動して、ナイフエッジ
６ａの回転位置を原点に復帰させる。この原点とは、図
３に示した０°の回転位置であり、図１及び図２に示す
ように、紙面に直交する方向（Ｘ方向）にそのナイフエ
ッジ６ａを向けた状態で遮光板６自体が図の左側に位置
する回転位置である。

【００５９】次のＳ１０２では、Ｓ１０１での原点復帰
命令に応じたナイフエッジ６ａの回転が終了するのを待
つ。次のＳ１０３では、この時点において撮像素子９に
よって撮像された画像のデータを入力する。

【００６０】次のＳ１０４では、座標位置ｙ₁と座標位
置ｙ₂との間でＹ方向に並んだ全ての画素の輝度値の総
和Ｙ_Aを求める。次のＳ１０５では、ナイフエッジ回転
制御部１５に対して１８０度回転命令を発行する。ナイ
フエッジ回転制御部１５は、この１８０度回転命令を受
けると、モータ１３を駆動して、ナイフエッジ６ａを時
計方向に１８０度回転させる。

【００６１】次のＳ１０６では、Ｓ１０５での１８０度
回転命令に応じたナイフエッジ６ａの回転が終了するの
を待つ。この回転が終了すると、ナイフエッジ６ａの向
きが光軸ｌに対して反転することになる。

【００６２】次のＳ１０７では、この時点において撮像
素子９によって撮像された画像のデータを入力する。次
のＳ１０８では、座標位置ｙ₁と座標位置ｙ₂との間でＹ
方向に並んだ全ての画素の輝度値の総和Ｙ_Bを求める。

【００６３】次のＳ１０９では、Ｓ１０４にて算出した
輝度値総和Ｙ_Aから、Ｓ１０８にて算出した輝度値総和
Ｙ_Bを減算する（輝度差算出手段に対応）。次のＳ１１
０では、Ｓ１０９での減算結果に基づいて、Ｙ方向用の
光軸ズレ量変換テーブル１６を参照し、Ｙ方向の移動量
（パルス数）ΔＹを求める。

【００６４】次のＳ１１１では、ナイフエッジ回転制御
部１５に対して２７０度回転命令を発行する。ナイフエ
ッジ回転制御部１５は、この２７０度回転命令を受ける
と、モータ１３を駆動して、ナイフエッジ６ａを時計方
向に２７０度回転させる。

【００６５】次のＳ１１２では、Ｓ１１１での２７０度
回転命令に応じたナイフエッジ６ａの回転が終了するの
を待つ。この回転が終了すると、ナイフエッジ６ａは図
１及び図２の紙面の左右方向（Ｙ方向）を向き、遮光板
６自体が図１及び図２の奥側に位置するようになる。

【００６６】次のＳ１１３では、この時点において撮像
素子９によって撮像された画像のデータを入力する。次
のＳ１１４では、座標位置ｘ₁と座標位置ｘ₂との間でＸ
方向に並んだ全ての画素の輝度値の総和Ｘ_Aを求める。

【００６７】次のＳ１１５では、ナイフエッジ回転制御
部１５に対して１８０度回転命令を発行する。ナイフエ
ッジ回転制御部１５は、この１８０度回転命令を受ける
と、モータ１３を駆動して、ナイフエッジ６ａを時計方
向に１８０度回転させる。

【００６８】次のＳ１１６では、Ｓ１１５での１８０度
回転命令に応じたナイフエッジ６ａの回転が終了するの
を待つ。この回転が終了すると、ナイフエッジ６ａの向
きが光軸ｌに対して反転することになる。

【００６９】次のＳ１１７では、この時点において撮像
素子９によって撮像された画像のデータを入力する。次
のＳ１１８では、座標位置ｘ₁と座標位置ｘ₂との間でＸ
方向に並んだ全ての画素の輝度値の総和Ｘ_Bを求める。

【００７０】次のＳ１１９では、Ｓ１１４にて算出した
輝度値総和Ｘ_Aから、Ｓ１１８にて算出した輝度値総和
Ｘ_Bを減算する（輝度差算出手段に対応）。次のＳ１２
０では、Ｓ１１９での減算結果に基づいて、Ｘ方向用の
光軸ズレ量変換テーブル１６を参照し、Ｘ方向の移動量
（パルス数）ΔＸを求める。

【００７１】次のＳ１２１では、Ｘ−Ｙ移動ステージ制
御部１７に対して、光学部材Ａ，ＢをＸ方向にΔＸだけ
移動させるとともにＹ方向にΔＹだけ移動させるよう、
命令する（移動手段に対応）。この命令に応じてＸ−Ｙ
移動ステージ１８が駆動されると、Ｘ−Ｙ移動ステージ
１８にセットされた光学部材Ａ，Ｂの芯出しがなされる
のである。このステップが完了すると、処理が図１９の
メインルーチンに戻される。

【００７２】図１９のメインルーチンでは、Ｓ００２の
自動芯出し処理が完了すると、一旦、処理がＳ００１に
戻される。一方、Ｓ００１にて図示せぬ自動芯出し開始
ボタンが押下されていないと判定された場合には、Ｓ０
０３において、光学部材の検査を実行するか否かをチェ
ックする。このチェックは、画像処理部１４に接続され
た図示せぬ検査開始ボタンが押下されたか否かによって
行われる。そして、図示せぬ検査開始ボタンが押下され
た場合には、Ｓ００４以下の処理が実行される。

【００７３】Ｓ００４では、撮像素子９から入力された
画像データを構成する各画素（ピクセル）の輝度を２５
６階調の数値情報に変換し、夫々第１メモリ１４ａに書
き込む。

【００７４】次のＳ００５では、メモリ１４ａに書き込
まれた各数値情報を順番に走査して、微分処理を行う。
即ち、画像中における左上の画素から右下の画素に向け
て順番に各画素の数値をチェックする。そして、チェッ
ク対象画素の数値とこれの左隣の画素の数値及び上側に
隣接する画素の数値とを比較し、それら数値の差の絶対
値を、このチェック対象画素の微分値［０〜２５５］と
する。このように得られた微分値に変換された画像デー
タでは、検査対象光学部材の光学的欠陥がある部分の輪
郭，及びナイフエッジ６ａの縁だけが濃度の高い画像と
なる（画像内における濃淡変化が大きい部位を光学部材
の光学欠陥を示す部位として強調する強調手段に相
当）。

【００７５】次のＳ００６では、画像合成処理を実行す
る。即ち、Ｓ００５にて得られた各微分値を、第２メモ
リ１４ｂに書き込む。この際、前回のループ処理でのＳ
００６の結果として前回の画像の微分値が第２メモリ１
４ｂに書き込まれている場合には、第２メモリ１４ｂに
既に書き込まれている各微分値を取り出し、今回のルー
プ処理でのＳ００５において得られた各微分値を加算し
た後に、第２メモリ１４ｂに上書きする。

【００７６】次のＳ００７では、処理を開始した後にナ
イフエッジ６ａが一回転したか否かをチェックする。そ
して、未だ一回転していない場合には、Ｓ０１１におい
て、ナイフエッジ回転制御部１５に対してナイフエッジ
６ａを２２．５度回転させる命令をする。この回転後の
画像データが撮像素子９から入力された場合には、処理
をＳ００４に戻し、この新たな画像データに対する処理
を実行する。

【００７７】このようにナイフエッジ６ａを若干量づつ
回転させて（Ｓ０１１）得られた画像データを累積する
（Ｓ００６）ようにしたのは、次の理由による。即ち、
直線状のナイフエッジ６ａを光路に挿入すると、ナイフ
エッジ６ａの方向と平行な方向における異常成分は最も
良く検出され得るが、ナイフエッジ６ａの方向と直交す
る方向における異常成分はあまり良く検出されない。そ
のため、ナイフエッジ６ａ自体を光軸ｌに直交する面内
で回転させて、あらゆる方向における異常成分を全て検
出して、同一の画像上に合成しているのである。また、
この結果、次の効果も得られる。即ち、ナイフエッジ６
ａを停止させた場合の画像では、図６に示すように、光
学的欠陥部分の縁（図６中央の円弧部分）の他にナイフ
エッジ６ａの縁（図６中央の左右に延びる白黒の境界
線）も、濃淡が急激に変化している箇所として映し出さ
れる。このナイフエッジ６ａの縁は、本来検出が求めら
れている光学的欠陥部分の縁自体ではないので、検出さ
れないことが望ましい。そこで、ナイフエッジ６ａを回
転させると、光学的欠陥部分の縁の位置が不動であるの
に対して、ナイフエッジ６ａの縁は回転する。従って、
画像合成処理をすると、光学的欠陥部分の縁が益々強調
されるのに対して、ナイフエッジ６ａの縁は光学的欠陥
部分の閉領域（縁によって囲まれている部分）内におい
て面状に平均化されるので、境界線としては認識されな
くなるのである。

【００７８】以上のようにループ処理を繰り返した結果
ナイフエッジが１回転すると（即ち、ナイフエッジ６ａ
の２２．５度づつの回転を１６回繰り返すと）、Ｓ００
７からこのループ処理を抜けて、処理はＳ００８に進
む。

【００７９】図２２は、このＳ００８において実行され
る検査対象領域抽出処理サブルーチンの内容を示すフロ
ーチャートである。このサブルーチンに入って最初のＳ
２０１では、二値化処理を行う。この二値化処理とは、
第２メモリ内の画像データの各画素に対応する数値情報
が所定の閾値を超えていればその数値情報を２５５
（白）に置き換え、超えていなければ０（黒）に置き換
える処理である。この閾値は、検査対象光学部材の外縁
αが途切れることなく白（２５５）の閉曲線として残し
得るような値に、設定されている。この二値化処理の結
果得られる画像データを図２３（ａ）に示す。図２３
（ａ）におけるδはランナ１９と光学部材Ａ，Ｂの境に
形成される射出成形用のゲートの像であり、εはゲート
上の模様の像であり、ηはジェッティング等の屈折率異
常部分であり、σは光学部材表面に付着したゴミの像で
ある。なお、図２３では、描画の都合上、白／黒を反転
して描いている。

【００８０】次のＳ２０２では、閉領域抽出処理が実行
される。この閉領域抽出処理とは、閉じた白線によって
囲まれている領域のみを抽出する処理である。具体的に
は、Ｓ２０１により二値化された画像データを構成する
黒い画素［０］のうち、白い画素［２５５］によって取
り囲まれているものを閉領域内の画素とみなす。そし
て、この閉領域内のものと見なされた全画素の数値を２
５５とし、それ以外の全画素の数値を０とする。この閉
領域抽出処理の結果得られる画像データを図２３（ｂ）
に示す。図２３（ｂ）に示すように、この閉領域抽出処
理の結果、端部が開いている線δは消去されるが、閉曲
線である光学部材の外縁α内では白／黒の逆転が生じる
だけなので、内部の閉曲線η及び点σは残ってしまう。

【００８１】次のＳ２０３では、穴埋め処理が実行され
る。この穴埋め処理とは、白い画素［２５５］の中に残
された黒い画素［０］を消去するための処理である。具
体的には、Ｓ１２によって得られた画像データを構成す
る黒い画素［０］のうち、白い画素［２５５］によって
取り囲まれているものの数値を２５５とする。この穴埋
め処理の結果得られる画像データを図２３（ｃ）に示
す。図２３（ｃ）に示すように、この穴埋め処理の結
果、光学部材外縁α内の閉曲線η及び点σは消去され、
大小二つの領域α，εのみが残る。

【００８２】次のＳ２０４では、領域選択処理が実行さ
れる。この領域選択処理とは、本来必要とされる領域の
みを有効とするとともに、ゲートの一部等に基づいて抽
出されたそれ以外の閉領域を削除するための処理であ
る。具体的には、Ｓ２０３によって得られた画像データ
に含まれる各閉領域のうち、画面中央に位置する閉領域
はそのままとし、それ以外の全閉領域を構成する全画素
の数値を０とする。この領域選択処理の結果得られる画
像データを図９（ｄ）に示す。図９（ｄ）に示すよう
に、この画像における白い画素［２５５］の領域は検査
対象光学部材の画像の領域に対応しているので、この画
像のことを以下「マスク画像」という。

【００８３】次のＳ２０５では、マスク画像を構成する
各画素の値（８ビットパラレルのデジタル値）と第２メ
モリ１４ｂに書き込まれている各画素の値（８ビットパ
ラレルのデジタル値）とをＡＮＤ演算する。このＡＮＤ
演算処理の結果、第２メモリ１４ｂに書き込まれた画像
データのうち、マスク画像の白い画素［２５５］の領域
に対応する部分のみがそのまま残され、他の部分の画素
の数値は全て０となる。

【００８４】以上により、良品又は不良品の判定に用い
られる画像データが得られるので、このサブルーチンを
終了して、図１９のメインルーチンに処理を戻す。図１
９においてＳ００８の次に実行されるＳ００９では、Ｓ
００８の結果抽出された画像データを構成する各画素の
数値を、引き目ノイズが抽出されないレベルに設定され
た閾値と比較し、二値化（２５５：白，又は、０：黒）
する。即ち、画像データを構成する各画素の数値が閾値
よりも大きければ（明るければ）その数値を２５５に置
き換え、画像データを構成する各画素の数値が閾値より
も小さければ（暗ければ）数値を０に置き換える。そし
て、二値化後の画像の図形的特徴量（白い部分の面積，
最大幅，重心，フィレ径，等）を算出する。例えば、白
い［２５５の］画素の数を数えて面積量とする。

【００８５】次のＳ０１０では、合否判定処理を実行す
る。即ち、Ｓ００９において算出された各図形的特徴量
を、予め設定されている各合否判定基準値と比較する。
そして、対応する合否判定基準値を超過している図形的
特徴量が一つでもあれば不合格（不良品）と判定する
が、全ての図形的特徴量が夫々に対応する合否判定基準
値内に収まっていれば合格（良品）と判定する。なお、
判定に用いられる図形的特徴量のうちどれを合否判定に
用いるかは、検査対象光学部材の種類に依って定まる。
この合否判定処理が完了すると、この画像処理を終了す
る。 ＜光学部材検査装置による検査手順＞本実施形態による
光学部材検査装置によって光学部材Ａ，Ｂを検査する時
には、検査者は、予め用意された良品の光学部材Ａ，Ｂ
をＸ−Ｙ移動ステージ１８にセットする。なお、検査対
象光学部材が凹レンズＢである場合には、検査対象光学
部材Ｂと照明ユニット４との間に、補正レンズＣを挿入
する。このように、本実施形態では、凸レンズで構成さ
れる補正レンズＣを装着することで、検査対象光学部材
が凹レンズＢでも検査することができる。そして、検査
者は、このようにしてセットした光学部材Ａ，Ｂの芯出
しを、マニュアル操作によって行う。

【００８６】検査者は、次に、白色ランプ１を点灯し
て、遮光板６のナイフエッジ６ａを照明させる。する
と、表示装置１０上に、撮像素子９によって撮像された
映像が映し出される。

【００８７】検査者は、次に、表示装置１０に映し出さ
れる映像を見ながら、照明ユニット４を移動させる。そ
して、図５（ａ）又は（ｂ）のように、検査対象光学部
材の外縁αの内側において、検査対象光学部材の外縁α
の外側に見えるナイフエッジβと同じ方向にナイフエッ
ジγが見える時には、照明ユニット４が検査対象光学部
材に近過ぎる場合であるので、照明ユニット４を検査対
象光学部材から遠ざける。逆に、図５（ｄ）又は（ｅ）
のように、検査対象光学部材の外縁αの内側において、
検査対象光学部材の外縁αの外側に見えるナイフエッジ
βと逆の方向にナイフエッジγが見える時には、照明ユ
ニット４が検査対象光学部材から遠すぎる場合であるの
で、照明ユニット４を検査対象光学部材に近付ける。こ
のような照明ユニット４の進退調整を行った結果、図５
（ｃ）のように、ナイフエッジγが検査対象光学部材の
外縁α内の大部分において消えた時には、照明ユニット
４が適正位置にある場合であるので、調整を停止する。
このように、本実施形態では、照明ユニット４が光軸ｌ
方向に移動可能となっているので、焦点距離の違う複数
種類の光学部材を検査することができる。

【００８８】次に、検査者は、良品の光学部材を外し、
実際の検査対象である光学部材Ａ，ＢをＸ−Ｙ移動ステ
ージ１８にセットし直す。そして、図示せぬ自動芯出し
開始ボタンを押下する。すると、図２０及び図２１の自
動芯出し処理が実行される（Ｓ００２）。即ち、装置光
軸ｌに対する光学部材Ａ，Ｂの光軸のＹ方向におけるズ
レ量が輝度差に基づいて検出され（Ｓ１０９）、そのズ
レ量を相殺するＹ方向の移動量ΔＹが求められる（Ｓ１
１０）。同様に、装置光軸ｌに対する光学部材Ａ，Ｂの
光軸のＸ方向におけるズレ量が輝度差に基づいて検出さ
れ（Ｓ１１９）、そのズレ量を相殺するＸ方向の移動量
ΔＸが求められる（Ｓ１２０）。そして、これら移動量
ΔＹ，ΔＸに応じてＸ−Ｙ移動ステージ１８による移動
が行われ、光学部材Ａ，Ｂの芯出しが行われるのである
（Ｓ１２１）。

【００８９】次に、検査者は、図示せぬ検査開始ボタン
を押下して、図１９のＳ００４以降による画像処理を開
始させる。すると、ナイフエッジ回転制御部１５によっ
てナイフエッジ６ａが２２．５度づつ回転駆動されると
ともに（Ｓ０１１）、各回転位置において検査対象光学
素子Ａ，Ｂを通過した光によって形成される画像が、撮
像装置７によって撮像される（Ｓ００４）。画像処理部
１４は、撮像した各画像の濃淡変化箇所を微分処理によ
って強調し（Ｓ００５）、一回転分にわたって加算する
（Ｓ００６，Ｓ００７）。その結果、検査対象光学部材
のいかなる方向における欠陥成分（屈折率［屈折力］異
常，表面欠陥）に関しても、それを有している領域が抽
出され、それらが一つの画像データにまとめ上げられ
る。即ち、この画像データでは、欠陥の方向如何に拘わ
らず、欠陥を有している部位が白く浮き上がっている画
像となっている。なお、このように得られた画像データ
には、本来光学部材として機能している部分以外の箇所
についてのデータも含まれているが、Ｓ００８の検査対
象領域抽出処理によって、その箇所についてのデータは
削除される。そして、異常部分の面積や最大幅等が数値
化され、一定の判断基準値と比較され、この比較結果に
応じて良品であるか不良品であるかの判定が客観的にな
されるのである。

【００９０】

【実施形態２】本発明の第２の実施の形態は、上述した
第１実施形態に比して、図１９のＳ００２にて実行され
る自動芯出し処理サブルーチンの内容のみが異なり、他
の構成を同一とする。この第２実施形態において実行さ
れる自動芯出し処理サブルーチンを、図２４及び図２５
のフローチャートに示す。

【００９１】このサブルーチンに入って最初のＳ３０１
では、ナイフエッジ回転制御部１５に対して原点復帰命
令を発行する。ナイフエッジ回転制御部１５は、この原
点復帰命令を受けると、モータ１３を駆動して、ナイフ
エッジ６ａの回転位置を原点に復帰させる。この原点と
は、図３に示した０°の回転位置であり、図１及び図２
に示すように、紙面に直交する方向（Ｘ方向）にそのナ
イフエッジ６ａを向けた状態で遮光板６自体が図の左側
に位置する回転位置である。次のＳ３０２では、Ｓ３０
１での原点復帰命令に応じたナイフエッジ６ａの回転が
終了するのを待つ。次のＳ３０３では、この時点におい
て撮像素子９によって撮像された画像のデータを入力す
る。

【００９２】次のＳ３０４では、ナイフエッジ回転制御
部１５に対して９０度回転命令を発行する。ナイフエッ
ジ回転制御部１５は、この９０度回転命令を受けると、
モータ１３を駆動して、ナイフエッジ６ａを時計方向に
９０度回転させ始める。■ 次のＳ３０５では、Ｓ３０
３にて入力した画像データを構成している全画素の輝度
値の中から、座標位置ｙ₁と座標位置ｙ₂との間でＹ方向
に並んでいる全ての画素の輝度値を抽出し、その総和Ｙ
_Aを求める。なお、このＳ３０５の処理の実行中でも、
ナイフエッジ回転制御部１５はモータ１３の駆動を継続
する。

【００９３】次のＳ３０６では、Ｓ３０４の９０度回転
命令に応じたナイフエッジ６ａの回転が終了するのを待
つ。この回転が終了すると、ナイフエッジ６ａが図１及
び図２の紙面の左右方向（Ｙ方向）を向き、遮光板６自
体が図１及び図２の奥側に位置するようになる。次のＳ
３０７では、この時点において撮像素子９によって撮像
された画像のデータを入力する。

【００９４】次のＳ３０８では、ナイフエッジ回転制御
部１５に対して９０度回転命令を発行する。ナイフエッ
ジ回転制御部１５は、この９０度回転命令を受けると、
モータ１３を駆動して、ナイフエッジ６ａを時計方向に
９０度回転させ始める。

【００９５】次のＳ３０９では、Ｓ３０７にて入力した
画像データを構成している全画素の輝度値の中から、座
標位置ｘ₁と座標位置ｘ₂との間でＸ方向に並んでいる全
ての画素の輝度値を抽出し、その総和Ｘ_Aを求める。な
お、このＳ３０９の処理の実行中でも、ナイフエッジ回
転制御部１５はモータ１３の駆動を継続する。

【００９６】次のＳ３１０では、Ｓ３０８の９０度回転
命令に応じたナイフエッジ６ａの回転が終了するのを待
つ。この回転が終了すると、ナイフエッジ６ａが図１及
び図２の紙面に直交する方向（Ｘ方向）を向き、遮光板
６自体が図１及び図２の右側に位置するようになる。

【００９７】次のＳ３１１では、この時点において撮像
素子９によって撮像された画像のデータを入力する。次
のＳ３１２では、ナイフエッジ回転制御部１５に対して
９０度回転命令を発行する。ナイフエッジ回転制御部１
５は、この９０度回転命令を受けると、モータ１３を駆
動して、ナイフエッジ６ａを時計方向に９０度回転させ
始める。

【００９８】次のＳ３１３では、Ｓ３１１にて入力した
画像データを構成している全画素の輝度値の中から、座
標位置ｙ₁と座標位置ｙ₂との間でＹ方向に並んでいる全
ての画素の輝度値を抽出し、その総和Ｙ_Bを求める。

【００９９】次のＳ３１４では、Ｓ３０５にて算出した
輝度値総和Ｙ_Aから、Ｓ３１３にて算出した輝度値総和
Ｙ_Bを減算する（輝度差算出手段に対応）。次のＳ３１
５では、Ｓ３１４での減算結果に基づいて、Ｙ方向用の
光軸ズレ量変換テーブル１６を参照し、Ｙ方向の移動量
（パルス数）ΔＹを求める。なお、Ｓ３１３乃至Ｓ３１
５までの処理の実行中でも、ナイフエッジ回転制御部１
５はモータ１３の駆動を継続する。

【０１００】次のＳ３１６では、Ｓ３１２の９０度回転
命令に応じたナイフエッジ６ａの回転が終了するのを待
つ。この回転が終了すると、ナイフエッジ６ａが図１及
び図２の紙面の左右方向（Ｙ方向）を向き、遮光板６自
体が図１及び図２の手前側に位置するようになる。

【０１０１】次のＳ３１７では、この時点において撮像
素子９によって撮像された画像のデータを入力する。次
のＳ３１８では、Ｓ３１７にて入力した画像データを構
成している全画素の輝度値の中から、座標位置ｘ₁と座
標位置ｘ₂との間でＸ方向に並んでいる全ての画素の輝
度値を抽出し、その総和Ｘ_Bを求める。

【０１０２】次のＳ３１９では、Ｓ３０９にて算出した
輝度値総和Ｘ_Aから、Ｓ３１８にて算出した輝度値総和
Ｘ_Bを減算する（輝度差算出手段に対応）。次のＳ３２
０では、Ｓ３１９での減算結果に基づいて、Ｘ方向用の
光軸ズレ量変換テーブル１６を参照し、Ｘ方向の移動量
（パルス数）ΔＸを求める。

【０１０３】次のＳ３２１では、Ｘ−Ｙ移動ステージ制
御部１７に対して、光学部材Ａ，ＢをＸ方向にΔＸだけ
移動させるとともにＹ方向にΔＹだけ移動させるよう、
命令する（移動手段に対応）。この命令に応じてＸ−Ｙ
移動ステージ１８が駆動されると、光学部材Ａ，Ｂの芯
出しがなされるのである。このステップが完了すると、
処理が図１９のメインルーチンに戻される。

【０１０４】上述の第１実施形態にて実行される図２０
及び図２１の自動芯出し処理においては、ナイフエッジ
回転制御部１５に対して回転命令を発行する毎に（Ｓ１
０５，Ｓ１１１，Ｓ１１５）、画像処理部１４はその回
転命令に対するナイフエッジ６ａの回転が終了するのを
待ってから次の処理を行っていた。従って、回転が終了
するまでの時間中は他の処理を行うことができないの
で、全体としての処理時間が長くなってしまっていた。
これに対して、本第２実施形態にて実行される図２４及
び図２５の処理においては、ナイフエッジ回転制御部１
５に対して回転命令を一旦発行した後では（Ｓ３０４，
Ｓ３０８，Ｓ３１２）、画像処理部１４は、ナイフエッ
ジ回転制御部１５によるナイフエッジ６ａの回転制御と
並行して、他の処理を実行することができる（Ｓ３０
５，Ｓ３０９，Ｓ３１３〜３１５）。従って、全体とし
ての処理時間を短くすることが可能となっている。

【０１０５】また、上述の第１実施形態にて実行される
図２０及び図２１の自動芯出し処理においては、ナイフ
エッジ６ａは、最小限計６３０度回転しなければならな
かった。従って、この事によっても、全体としての処理
時間が長くなってしまっていた。これに対して、本第２
実施形態にて実行される図２４及び図２５の処理におい
ては、ナイフエッジ６ａは、最小限計２７０度回転する
だけで済む。従って、この事によっても、全体としての
処理時間を短くすることができる。

【０１０６】本第２実施形態におけるその他の構成及び
作用は、第１実施形態のものと全く同じであるので、そ
の説明を省略する。

【０１０７】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の光学部
材検査装置によれば、検査対象である光学部材の芯出し
を自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態による光学部材検査
装置の構成図

【図２】 図１の光学部材検査装置を凹レンズに適用し
た場合における構成図

【図３】 図１における遮光板の正面図

【図４】 遮光板の回転状態を示す斜視図

【図５】 図１における照明ユニットの移動調整時にお
ける表示装置上の画像を示す図

【図６】 ヒケを有する光学部材を検査した場合におけ
る表示装置上の画像を示す図

【図７】 画像データ上に定義された座標軸及び座標位
置の説明図

【図８】 Ｙ方向におけるズレ量が−０．２μｍである
場合における画像データ

【図９】 Ｙ方向におけるズレ量が−０．１μｍである
場合における画像データ

【図１０】 Ｙ方向において芯出しされた状態における
画像データ

【図１１】 Ｙ方向におけるズレ量が＋０．１μｍであ
る場合における画像データ

【図１２】 Ｙ方向におけるズレ量が＋０．２μｍであ
る場合における画像データ

【図１３】 図８の画像データにおけるＹ方向中心軸上
の輝度分布を示すグラフ

【図１４】 図９の画像データにおけるＹ方向中心軸上
の輝度分布を示すグラフ

【図１５】 図１０の画像データにおけるＹ方向中心軸
上の輝度分布を示すグラフ

【図１６】 図１１の画像データにおけるＹ方向中心軸
上の輝度分布を示すグラフ

【図１７】 図１２の画像データにおけるＹ方向中心軸
上の輝度分布を示すグラフ

【図１８】 図１３乃至図１７から算出された輝度差を
プロットしたグラフ

【図１９】 図１及び図２の画像処理部において実行さ
れる制御処理の内容を示すフローチャート

【図２０】 図１９のＳ００２にて実行される自動芯出
処理サブルーチンを示すフローチャート

【図２１】 図１９のＳ００２にて実行される自動芯出
処理サブルーチンを示すフローチャート

【図２２】 図１９のＳ００８にて実行される検査対象
領域抽出処理サブルーチンを示すフローチャート

【図２３】 図２２の検査対象領域抽出処理の説明図

【図２４】 本発明の第２の実施形態において図１９の
Ｓ００２にて実行される自動芯出処理サブルーチンを示
すフローチャート

【図２５】 本発明の第２の実施形態において図１９の
Ｓ００２にて実行される自動芯出処理サブルーチンを示
すフローチャート

【符号の説明】

４ 照明ユニット ５ 拡散板 ６ 遮光板 ７ 撮像装置 ８ 撮像レンズ ９ 撮像素子 １３ モータ １４ 画像処理部 １５ ナイフエッジ回転制御部 １６ 光軸ズレ量変換テーブル １７ Ｘ−Ｙ移動ステージ制御部 １８ Ｘ−Ｙ移動ステージ Ａ 凸レンズ Ｂ 凹レンズ Ｃ 補正レンズ

───────────────────────────────────────────────────── 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９−72823（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−61292（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174583（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−101234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/08 G01N 21/84 - 21/958

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学部材の光学的欠陥を検出する光学部材
   検査装置であって、 照明光によって照明される拡散板と、 前記光学部材を含む光学系の焦点位置に配置され、前記
   拡散板によって拡散された光を部分的に透過させ且つ部
   分的に遮光するように前記拡散板に接している遮光手段
   と、 この遮光手段における前記光を部分的に透過させる部分
   と部分的に遮光する部分との境界線に接する回転軸を中
   心にこの遮光手段を１８０度回転させる回転手段と、 前記光学系を透過した光を撮像する撮像手段と、 前記回転手段による前記遮光手段の回転の前後の時点に
   おいて前記撮像手段によって撮像された画像同士の輝度
   差を算出する輝度差算出手段と、 この輝度差算出手段によって算出された輝度差に基づい
   て、前記光学系の光軸と前記遮光手段の回転軸とのズレ
   を相殺するように、前記光学系の光軸を移動させる移動
   手段とを備えたことを特徴とする光学部材検査装置。
2. 【請求項２】前記光学系は、凸レンズである前記光学部
   材のみからなることを特徴とする請求項１記載の光学部
   材検査装置。
3. 【請求項３】前記光学系は、凹レンズである前記光学部
   材と凸レンズである補正レンズとからなり、全体として
   正レンズ系であることを特徴とする請求項１記載の光学
   部材検査装置。
4. 【請求項４】前記移動手段は、前記回転手段による前記
   遮光手段の回転の前後の時点における前記境界線の方向
   及び前記光学系の光軸の方向に共に直交する方向に、前
   記光学部材を移動させることを特徴とする請求項１記載
   の光学部材検査装置。
5. 【請求項５】前記回転手段は、前記遮光手段を互いに９
   ０度づつずれた４つの回転位置へ夫々回転させ、 前記撮像手段は、前記４つの回転位置の各々において、
   前記光学系を透過した光を撮像し、 前記輝度差算出手段は、互いに１８０度ずれている回転
   位置における前記画像同士の輝度差を算出し、 前記移動手段は、各輝度差に夫々対応する方向に、前記
   光学部材を移動させることを特徴とする請求項１記載の
   光学部材検査装置。
6. 【請求項６】前記移動手段は、前記輝度差算出手段によ
   って算出された輝度差を、前記光学系の光軸と前記遮光
   手段の回転軸との間のズレを相殺するのに要する移動量
   に変換し、変換された移動量に従って前記光学部材を移
   動させることを特徴とした請求項１記載の光学部材検査
   装置。
7. 【請求項７】前記移動手段は、前記輝度差と前記移動量
   とを対応させたテーブルを有しているとともに、前記輝
   度差に基づいてこのテーブルを参照して、対応する移動
   量を読み出すことを特徴とする請求項６記載の光学部材
   検査装置。
8. 【請求項８】前記遮光手段の回転軸は前記撮像手段の撮
   像光軸と一致していることを特徴とする請求項１記載の
   光学部材検査装置。
9. 【請求項９】前記輝度差算出手段は、前記回転手段によ
   る前記遮光手段の回転の前後の時点における前記境界線
   の方向及び前記光学系の光軸の方向に共に直交する直線
   上での前記各画像の輝度を積分し、積分された各画像の
   輝度同士の輝度差を算出することを特徴とする請求項１
   記載の光学部材検査装置。