JP3559392B2 - 光学部材検査装置 - Google Patents

Description

【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、光学的欠陥の種類をも判定する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（屈折率）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、上述した表面上のゴミ，キズ等の他、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（屈折率）異常箇所が、撮像された画像中において明暗濃度の急激な変化部位として表れる。また、光学部材の表面に生じたキズや微細なごみ等は、それ自体が撮像装置によって撮像されるので、同様に、明暗濃度の変化部位として表れる。そして、これらの明暗濃度の急激な変化部位の形状又は面積が数値化されて、合否判断に用いられるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した出願に係る発明においては、光学部材の表面の照明は、ナイフエッジを照明する照明光によってなされる。そして、この照明光は、その裏面側から略垂直に、検査対象光学部材に入射している。従って、キズやゴミでの乱反射によって輝点が生じたとしても、この輝点は、その周囲を通る拡散板からの照明光の中に埋もれてしまうことになる。従って、光学部材表面のキズやゴミは、画像中において、あまり急激な明暗濃度変化箇所としては表れなかった。
【０００５】
また、キズやゴミが、明暗濃度の変化箇所として画像中に表れたとしても、上述したように、ナイフエッジを照明する照明光と検査対象光学部材を照明する照明光とは、同じ照明光である。従って、キズやゴミによる明暗濃度変化箇所と屈折力（屈折率）異常による明暗濃度変化箇所とは、画像中において同色によって表される。そのため、これらの欠陥の種類を画像に基づいて区別するのが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、以上の問題に鑑み、検査対象光学部材の表面欠陥を屈折力（屈折率）異常と一緒に明確に検出することができるとともに、両欠陥の種類をも容易に判定する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、第１の光を出射する第１照明装置と、この第１照明装置から出射された前記第１の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るとともに、前記拡散板によって拡散された前記第１の光を部分的に透過させる遮光手段と、前記第１の光とは異なった方向から、前記光学部材の表面に対して、第２の光を照射する第２照明装置と、前記光学系を透過した前記第１の光及び前記光学部材の表面にて拡散された前記第２の光とを夫々撮像する撮像手段と、この撮像手段によって前記第１の光を撮像して得られた第１画像及び前記第２の光を撮像して得られた第２画像に基づいて、前記光学部材の光学的欠陥の有無及び光学的欠陥の種類を判定する判定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、直線状であっても良いし、曲線状であっても良い。また、境界線は一本のみであっても良いし、縞状に複数本あっても良い。さらに、境界線は、複数の方向を向いていても良い。この遮光手段は、境界線が複数の方向を向いている場合には固定されていても良いが、境界線が一本のみの場合又は境界線が全て同じ方向を向いている場合にはこの境界線に接する回転軸を中心に回転することが望ましい。なお、遮光手段が回転する際、拡散板が一体に回転しても良いし、拡散板が固定された状態で遮光手段のみが回転しても良い。
【００１０】
「光学部材を含む光学系」とは、凸レンズ又は凹面鏡である光学部材そのもの，若しくは、凹レンズ，凸面鏡，平行平面板，又はプリズム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、各部材が配置される。
【００１１】
第２照明手段は、第２の光学部材に対して第２の光を表面側から照射しても良いし、裏面側から照射しても良い。この第２照明手段は、１箇所からのみ第２の光を照射しても良いし、面状に広がった拡散板を介して第２の光を照射しても良い。第２照明手段によって照射される第２の光の波長は、第１照明手段によって出射される第１の光と異なっていても良いし、同じであっても良い。後者の場合には、第１の光の出射タイミングと第２の光の照射タイミングをずらすことによって、一つの撮像手段によって第１画像及び第２画像を得ることができる。前者の場合、撮像手段がカラー撮像が可能な構造を有していれば、第１の光の出射タイミングと第２の光の照射タイミングを同時にしても、第１の画像と第２の画像を得ることができる。この場合、撮像手段は、撮像前に光を波長毎に分離して夫々別の撮像素子又は撮像管によって撮像しても良い。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１の遮光部材が、直線状の境界線によって夫々分けられた前記光を部分的に透過させる部分と前記光を部分的に遮光する部分とからなることで、特定したものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２の遮光手段を前記撮像手段の撮像光軸に直交する面内において前記直線状の境界線に接する回転軸を中心に回転させる回転手段を更に備えたことで、特定したものである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３の光学部材を含む光学系の光軸が、前記遮光部材の回転軸と一致していることで、特定したものである。
請求項５記載の発明は、請求項１の第１の光の波長と前記第２の光の波長とが互いに異なることで、特定したものである。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１の第２照明装置が、前記第２の光を、前記撮像手段の撮像光軸に対して斜めの方向から、前記光学部材の表面に対して照射することで、特定したものである。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項６の第２照明装置が、前記撮像手段の撮像光軸をその中心とした環状の拡散板を介して前記第２の光を照射することで、特定したものである。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項７の環状の拡散板が、前記撮像手段の画角の外側に位置していることで、特定したものである。
請求項９記載の発明は、請求項５の撮像手段が、前記第１の光と前記第２の光とを同時に撮像することで、特定したものである。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項９の撮像手段が、前記第１の光と前記第２の光とを夫々個別に撮像する２種類のピクセルを包含する撮像素子を有していることで、特定したものである。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項１の判定手段が、前記第１画像の前記光学部材の光学的欠陥を示す部位を夫々数値化するとともに前記第２画像の前記光学部材の光学的欠陥を示す部位を夫々数値化する数値化手段と、この数値化手段によって数値化された数値が所定の判定基準値を超えたか否かを比較する第１の比較手段とを有し、この第１の比較手段によって前記数値が前記所定の判定基準値を超えたと認定された場合に、前記光学部材が光学的欠陥を有していると判定することで、特定したものである。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項１１の第１の比較手段が、前記数値化手段によって数値化された何れかの数値が前記所定の判定基準値を超えたか否かを比較することで、特定したものである。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、請求項１の判定手段が、個々の前記光学的欠陥を示す部位毎に、前記第１画像に基づいて数値化された数値と前記第２画像に基づいて数値化された数値とを比較する第２の比較手段を更に有し、個々の前記光学的欠陥を示す部位毎に、前記第１画像に基づいて数値化された数値が前記第２画像に基づいて数値化された数値よりも所定量以上大きいと前記第２の比較手段によって認定された場合には当該光学的欠陥が屈折力異常に因るものであると判定し、前記第１画像に基づいて数値化された数値が前記第２画像に基づいて数値化された数値よりも前記所定量以上小さいと前記第２の比較手段によって認定された場合には当該光学的欠陥がキズに因るものであると判定し、前記第１画像に基づいて数値化された数値と前記第２画像に基づいて数値化された数値との差が前記所定量以内であると前記第２の比較手段によって認定された場合には当該光学的欠陥がゴミに因るものであると判定することで、特定したものである。
【００２２】
【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。
【００２３】
【実施形態１】
＜光学部材検査装置の全体構成＞
図１は、本発明による光学部材検査装置の実施の形態を示す概略構成図（斜視図）であり、図２は、その光学系の更に詳しい構成及び機械構成を示す光学構成図であり、図３は、その回路構成の更に詳しい構成を示すブロック図である。
【００２４】
各図に示すように、この光学部材検査装置は、ナイフエッジユニット４，照明リング２４，リング状拡散照明板２５，及びカラーＣＣＤカメラ７を、共通の装置光軸ｌ上において光の進行方向に沿って順番に配置して、構成されている。また、カラーＣＣＤカメラ７は、ＣＰＵ１４に接続され、このＣＰＵ１４は、キーボード３１，外部メモリ３０，モニタ装置１０，Ｘ／Ｙステージ制御回路１７，斜入射光照明駆動回路１９，ナイフエッジ回転制御回路１５，及びナイフエッジ照明駆動回路１６に接続されている。このＸ／Ｙステージ制御回路１７は、Ｘ／Ｙステージ１８のＸ方向用パルスモータ２０及びＹ方向用パルスモータ２１に接続されている。また、斜入射光照明駆動回路１９は、リング照明装置２７の照明ランプ２８に接続されている。また、ナイフエッジ回転制御回路１５は、ナイフエッジユニット４のモータ１３に接続されている。また、ナイフエッジ照明駆動回路１６は、ナイフエッジ照明装置２６の照明ランプ１に接続されている。そして、検査対象光学部材（図１及び図２においては、正レンズ）Ａは、Ｘ／Ｙステージ１８によって保持されて、リング状拡散照明板２５とカラーＣＣＤカメラ７との間の装置光軸ｌ上に配置されている。
【００２５】
この撮像手段としてのカラーＣＣＤカメラ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によって集束される光による像をカラー撮像するカラー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は、撮像レンズ８によって集束された光に含まれる赤，緑及び青の三原色を夫々個別に撮像する３種類のピクセルを包含し、赤色光を撮像するピクセルからの画像データ（第２画像，Ｒ）及び青色光を撮像するピクセルからの画像データ（第１画像，Ｂ）を、夫々ＣＰＵ１４に入力する。
【００２６】
モニタ装置１０は、撮像素子９から入力された画像データに基づく画像を表示する画像モニタ装置である。
また、外部メモリ３０は、各検査対象光学部材Ａの種類毎に作成されるデータを登録するための不揮発メモリである。
【００２７】
また、キーボード３１は、検査対象光学部材Ａの種類を示す識別番号，レンズの手動芯出しの完了通知，検査を終了するか否か，等の情報をＣＰＵ１４に入力するための入力装置である。また、キーボード３１には、装置全体への主電源投入を指示するための主電源投入キー（図示略）も、設けられている。
【００２８】
ＣＰＵ１４は、図４乃至図１０の処理を実行することにより、画像処理部３２及び制御部３３の機能を生じる。この画像処理部３２は、カラーＣＣＤカメラ７から入力される画像に対して様々な画像処理を施す部分であり、制御部３３は、この画像処理結果に基づいて各部の制御を行う部分である。
【００２９】
判定手段（数値化手段，第１の比較手段，第２の比較手段）としての画像処理部３２には、カラーＣＣＤカメラ７が接続されているとともに、第１画像メモリ３４〜第４画像メモリ３７が内蔵されている。この画像処理部３２は、具体的には、検査者によるナイフエッジユニット４の装置光軸ｌ上での位置調整に際して、カラーＣＣＤカメラ７から入力された各画像データ（Ｂ）を、制御部３３に受け渡す。また、画像処理部３２は、検査対象光学部材Ａに欠陥が生じているか否か及びその欠陥の種類の判定を行う（判定手段に相当）。この判定のために、画像処理部３２は、カラーＣＣＤカメラ７から入力された画像データ（Ｒ），（Ｂ）から、検査対象光学部材Ａの外縁α（図１３）よりも内側の領域を、検査対象領域として抽出する。そして、この抽出した検査対象領域の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Ａに生じている各光学的欠陥箇所における欠陥の程度を数値化する（数値化手段に相当）。そして、この数値を一定の判定基準値（許容値）と比較し（第１の比較手段に相当）、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。さらに、この数値が判定基準値を越えている場合には、その欠陥の部位に対応する第１画像に基づく数値と第２画像に基づく数値とを比較し（第２の比較手段に相当）、この欠陥が光学部材の屈折力（屈折率）異常に因るものであるか表面欠陥に因るものであるかを判定する。この判定結果は、画像処理部３２より制御部３３へ通知される。
【００３０】
制御部３３には、上述のキーボード３１，外部メモリ３０及びモニタ装置１０が接続されている。この制御部３３は、具体的には、画像処理部３２から画像データを受け取った場合には、その画像データをモニタ装置１０に表示させる。また、この制御部３３は、画像処理部３２による上述の判定処理に先立って、Ｘ／Ｙステージ制御回路１７に対して、Ｘ／Ｙステージ１８によって検査対象光学部材Ａの光軸を装置光軸ｌに合致させる様、指示を行う。即ち、検査対象光学部材Ａの芯出処理を実行する。また、制御部３３は、画像処理部３２が上述した判定処理を行うのに伴って、ナイフエッジ照明駆動回路１６及び斜入射光照明駆動回路１９に対して夫々照明ランプ１，２８の点灯を指示し、ナイフエッジ回転制御回路１５に対してナイフエッジ６ａの回転指示を行う。また、制御部３３は、画像処理部３２から通知された判定結果に基づいて、モニタ装置１０に判定結果を表示させる。
【００３１】
ナイフエッジ照明駆動回路１６は、ＣＰＵ１４の制御部３３からの指示に応じて、撮像素子９によって撮像される画像データの輝度値が所定値になるように、適切な量の駆動電流を、ナイフエッジ照明装置２６の照明ランプ１に供給する。
【００３２】
第１照明装置としてのナイフエッジ照明装置２６は、光学部材検査装置内に固設されており、ナイフエッジ照明駆動回路１６からの駆動電流によって青色に発光する照明ランプ１と、この照明ランプ１から出射された青色光（第１の光）を集光する集光レンズ２とから、構成されている。この集光レンズ２によって集光された青色光は、このナイフエッジ照明装置２６とナイフエッジユニット４との間をフレキシブルに結ぶ光ファイバー束３の入射端面３ｂに、入射する。
【００３３】
このナイフエッジユニット４は、全体として装置光軸ｌ上をカラーＣＣＤカメラ７に向けて進退できるように、光学部材検査装置内に設けられている。このナイフエッジユニット４の内部には、その中心を装置光軸ｌと同軸にした円盤状の拡散板５が、装置光軸ｌに直交する面内において装置光軸ｌを中心に回転自在に保持されている。この拡散板５のカラーＣＣＤカメラ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、図１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。上述したナイフエッジ照明装置２６からの光を伝送する光ファイバー束３の出射端３ａは、このナイフエッジユニット４内において、装置光軸ｌに沿って拡散板５の背面（遮光板６が貼り付けられている面とは反対側の面）に向けて配置されている。このような構成を備えた結果、光ファイバー束３の出射端３ａから出射された青色光は、拡散板５によって拡散され、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。
【００３４】
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、ナイフエッジユニット４内に固定されているモータ１３の回転軸に取り付けられている。このモータ１３は、制御部３３によって制御されるナイフエッジ回転制御装置１５によって、回転駆動される。このようにしてモータ１３が回転駆動されると、両ギア１２，１１を介して拡散板５が装置光軸ｌに直交する面内で回転され、遮光板６のナイフエッジ（弦）６ａも装置光軸ｌを中心に回転する。これら制御部３３，ナイフエッジ回転制御回路１５，モータ１３，ギア１２，１１が回転手段に相当する。
【００３５】
斜入射光照明駆動回路１９は、ＣＰＵ１４の制御部３３からの指示に応じて、撮像素子９によって撮像される画像データの輝度値が所定値になるように、適切な量の駆動電流を、リング照明装置２７の照明ランプ２８に供給する。
【００３６】
第２照明装置を構成するリング照明装置２７は、斜入射光照明駆動回路１９から供給される駆動電流によって赤色に発光する照明ランプ２８と、この照明ランプ２８から出射された赤色光（第２の光）を集光する集光レンズ２９とから、構成されている。この集光レンズ２９によって集光された赤色光は、このリング照明装置２７と照明リング２４との間をフレキシブルに結ぶ光ファイバー束２３の入射端面２３ｂに、入射する。
【００３７】
第２照明装置を構成するリング照明２４は、装置光軸（撮像光軸）ｌを中心としてリング状に構成されており、光ファイバー束２３の先端を、リング状拡散照明板２５に向けた状態で装置光軸ｌの周囲に保持している。
【００３８】
第２照明装置を構成する環状の拡散板としてのリング状拡散照明板２５は、リング照明２４から出射された光をランダムな方向に拡散させつつ透過する拡散板であり、装置光軸（撮像光軸）ｌを中心としてリング状に構成されている。従って、このリング状拡散照明板２５は、検査対象光学部材Ａを、装置光軸（撮像光軸）ｌに対して斜めの方向（第１の光とは異なった方向）から照明することになる。なお、リング照明２４及びリング状拡散照明板２５の内径は、何れも同径であり、カラーＣＣＤカメラ７の画角よりも大きく形成されている。従って、このリング状拡散照明板２５から出射された光がカラーＣＣＤカメラ７によって直接撮像されることはない。
【００３９】
Ｘ／Ｙステージ１８は、検査対象光学部材Ａから径方向に向けて一体に延びているランナー４０を掴むことにより、装置光軸ｌに直交する面内で移動可能に検査対象光学部材Ａを保持する。即ち、このＸ／Ｙステージ１８は、装置内の固定部に対してＸ方向（図２の左右方向）にスライドするＸステージ１８ａ，及び、このＸステージ１８ａに対してＹ方向（図２の紙面に直交する方向）にスライドするＹステージ１８ｂと、ランナー４０を掴むためにＹステージ１８ｂ上に固設されているホルダ部２２とから、構成されている。このＸステージ１８ａには、このＸステージ１８ａ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２０が取り付けられており、Ｙステージ１８ｂには、このＹステージ１８ｂ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２１が取り付けられている。
【００４０】
Ｘ／Ｙステージ制御回路１７は、ＣＰＵ１４の制御部３３からの制御に応じて各パルスモータ２０，２１に駆動パルスを供給してＸ／Ｙステージ１８を駆動し、検査対象光学部材Ａの光軸が装置光軸ｌに合致する様にこの検査対象光学部材Ａを移動させる装置である。
【００４１】
上述のナイフエッジユニット４は、検査対象光学部材Ａが正レンズである場合には、そのナイフエッジ６ａの装置光軸ｌ上の位置がＸ／Ｙステージ１８に保持された検査対象光学部材Ａの焦点位置と一致するように、その装置光軸ｌ上の位置が調整される。
【００４２】
一方、この検査対象光学部材Ａが負レンズである場合には、この検査対象光学部材Ａとリング状拡散照明板２５との間に、この検査対象光学部材のパワー（絶対値）よりも大きいパワー（絶対値）を有する補正レンズ（正レンズ）が配置される。この検査対象光学部材（負レンズ）Ａ及び補正レンズ（正レンズ）からなるレンズ群は、全体として正のパワーを持つレンズ群である。この場合、上述のナイフエッジユニット４は、そのナイフエッジ６ａの装置光軸ｌ上の位置が検査対象光学部材Ａと補正レンズの合成焦点位置と一致するように、その装置光軸ｌ上の位置が調整される。
＜屈折力（屈折率）欠陥表示の原理＞
以上のように被検査光学部材Ａ（及び補正レンズ）が配置されると、ナイフエッジユニット４から出射されて検査対象光学部材Ａを透過した青色光は、この検査対象光学部材Ａが良品である限り、平行光となる。従って、カラーＣＣＤカメラ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。
【００４３】
ところで、仮に、検査対象光学部材Ａの焦点位置（又は、検査対象光学部材Ａと補正レンズとからなる光学系の合成焦点位置，以下同様とする）がナイフエッジ６ａの装置光軸ｌ上の位置よりもカラーＣＣＤカメラ７側にずれると、検査対象光学部材ＡとカラーＣＣＤカメラ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の焦点位置がナイフエッジ６ａの装置光軸ｌ上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３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の焦点位置とは、この位置に存在する物体（ナイフエッジ６ａ）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。
【００４４】
なお、検査対象光学部材Ａと撮像レンズ８との間隔は、検査対象光学部材Ａの焦点位置がナイフエッジ６ａの装置光軸ｌ上の位置よりもカラーＣＣＤカメラ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の表面と光学的に等価な位置である。
【００４５】
従って、撮像素子９上には、常に、検査対象光学部材Ａ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Ａ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１１（ａ）〜（ｅ）参照）。
【００４６】
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の装置光軸ｌ上の位置よりもカラーＣＣＤカメラ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１１（ｄ），（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１１（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１１（ｅ）参照）。
【００４７】
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の装置光軸ｌ上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１１（ｂ），（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１１（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１１（ａ）参照）。
【００４８】
また、検査対象光学部材Ａの焦点位置がナイフエッジ６ａの装置光軸ｌ上の位置と一致すると、検査対象光学部材Ａ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１１（ｃ）参照）。
【００４９】
モニタ装置１０及び画像処理部３２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。
【００５０】
これに対して、検査対象光学部材Ａ内に屈折率異常が生じている部分や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１２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。
＜表面欠陥表示の原理＞
一方、リング状拡散照明板２５の全域からは、あらゆる方向に向けて赤色光が出射されている。従って、検査対象光学部材Ａの表面にゴミが付着していたり、キズがついている場合には、これらゴミやキズは、リング状拡散照明板２５の全域からの赤色光によって、斜方向から照明される。このように照明されたゴミやキズは、照明光である赤色光を、再度拡散させる。このようにしてゴミ又はキズによって再度拡散された赤色光のうち、カラーＣＣＤカメラ７の撮像レンズ８に入射した光は、この撮像レンズ８によって収束されて、これらゴミ又はキズの赤色光による像を撮像素子９上に結像する。なお、検査対象光学部材Ａの表面にゴミが付着している場合には、ナイフエッジユニット４からの青色光もこのゴミによって拡散し、拡散した青色光が撮像レンズ８によって収束されるので、撮像素子９上には青色光による像も結像される。
【００５１】
このように、赤色光が撮像素子９によって受光されるのは、主として検査対象光学部材Ａの表面にゴミが付着されていたりキズがついている場合である。従って、カラーＣＣＤカメラ７によって撮像される赤色の像は、検査対象光学部材Ａの表面欠陥の位置及び形状並びに大きさを示している。
＜自動芯出の原理＞
制御部３３によって制御される自動芯出の原理を、以下に説明する。図１３は、カラーＣＣＤカメラ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１３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。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ｘ_１及びｘ_２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ｙ_１及びｙ_２が、定義されている。これらの座標点ｘ_１，ｘ_２，ｙ_１，及びｙ_２は、検査対象レンズＡの外縁像αの内側に存する座標点である。
【００５２】
ところで、検査対象レンズＡの光軸が装置光軸ｌと一致している場合，即ち、検査対象レンズＡの光軸及び焦点位置が遮光板６のナイフエッジ６ａの回転中心と合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１６は、この状態にてナイフエッジ２８ａをＸ方向に向けるとともに拡散板６を図２の手前側に配置した時（０°）のＹ軸上の輝度分布，及び、ナイフエッジ６ａをそこから１８０度回転させた時（１８０°）のＹ軸上の輝度分布を、夫々プロットしたグラフである。
【００５３】
ところが、検査対象レンズＡ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が０°である時と１８０°である時とでは、検査対象レンズＡの焦点と遮光板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レンズＡの光軸が遮光板６上に位置するのに対してナイフエッジ６ａが１８０°回転すると検査対象レンズＡの光軸が拡散板５上に位置するように、なるのである。従って、検査対象レンズＡの光軸が遮光板６上に位置している時には、遮光板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内の輝度が低くなる。一方、検査対象レンズＡの光軸が拡散板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内の輝度が高くなる。図１４は、図１６の状態に比して、検査対象レンズＡの光軸がＹ方向に−０．２ｍｍズレた場合における輝度分布を示している。また、図１５は、図１６の状態に比して、検査対象レンズＡの光軸がＹ方向に−０．１ｍｍズレた場合における輝度分布を示している。また、図１７は、図１６の状態に比して、検査対象レンズＡの光軸がＹ方向に＋０．１ｍｍズレた場合における輝度分布を示している。また、図１８は、図１６の状態に比して、検査対象レンズＡの光軸がＹ方向に＋０．２ｍｍズレた場合における輝度分布を示している。
【００５４】
画像処理部３２は、制御部３３からの指示に応じ、ナイフエッジ６ａの方向を０°とした場合の画像におけるｙ_１〜ｙ_２（ｘ_１〜ｘ_２）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１８０°とした場合の画像におけるｙ_１〜ｙ_２（ｘ_１〜ｘ_２）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１９は、図１４乃至図１８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１９から明らかなように、検査対象レンズＡ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、検査対象レンズＡ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。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１９のグラフを逆に辿れば、現時点における検査対象レンズＡの装置光軸ｌに対するズレ量及びズレ方向を知ることができる。制御部３３は、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を移動させる様、Ｘ／Ｙステージ制御回路１７に対して指示することによって、検査対象光学部材Ａの芯出しを行うのである。なお、制御部３３は、実際には、画像処理部３２から通知された輝度差に基づいて、図２０に示すような輝度差と移動量とを精密に対応させたナイフエッジ芯出テーブルを作成して外部メモリ３０に格納しておくとともに、画像処理部３２から輝度値の通知がある毎に、この輝度差に基づいてこのナイフエッジ芯出テーブルを参照して移動量を求める。なお、このナイフエッジ芯出テーブルは、Ｙ方向用のナイフエッジ芯出テーブルとＸ方向用のナイフエッジ芯出テーブルとから構成されており、検査対象光学部材Ａの種類毎に夫々作成・記憶されている。そして、制御部３３は、Ｘ／Ｙステージ１８上に保持された検査対象光学部材Ａの種類に対応する識別番号がキーボード３１を介して入力された場合には、その識別番号に対応するナイフエッジ芯出テーブルを、外部メモリ３０から読み出して使用する。
＜制御処理＞
次に、制御部３３及び画像処理部３２において実行される光学部材検査のための制御処理の内容を、図４乃至図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
図４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主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、制御部３３は、検査対象光学部材（被検査物）Ａをセットするための処理を実行する。即ち、制御部３３は、ナイフエッジ照明駆動回路１６に対してナイフエッジ照明装置２６の照明ランプ１を点灯させる指示を行うとともに、モニタ装置１０上に検査対象光学部材Ａのセットを促す旨の表示を行い、検査対象光学部材Ａのセットが完了した旨，及び、検査対象光学部材Ａの整理番号がキーボード４３を介して入力された場合には、処理をＳ００２に進める。
【００５６】
Ｓ００２では、ナイフエッジ芯出し処理を実行する。図５及び図６は、このＳ００２にて実行されるナイフエッジ芯出し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、制御部３３は、ナイフエッジ回転制御回路１５に対して原点復帰命令を発行する。この原点とは、ナイフエッジ６ａを図２の左右方向（Ｘ方向）に向けた状態で遮光板６自体が図２の手前側に来るナイフエッジ６ａ及び遮光板６の回転位置である。ナイフエッジ回転制御回路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。
【００５７】
次のＳ１０２では、制御部３３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、画像処理部３２は、この時点においてカラーＣＣＤカメラ７によって撮像された青色光に基づく画像データを入力する。
【００５８】
次のＳ１０４では、制御部３３は、ナイフエッジ回転制御回路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回路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。
【００５９】
次のＳ１０５では、画像処理部３２は、Ｓ１０３にて入力した画像データに基づいて、座標位置ｙ_１と座標位置ｙ_２との間でＹ方向に並んだ全ての画素の輝度値の総和（積分値）Ｙ_Ａを求める。
【００６０】
次のＳ１０６では、制御部３３は、Ｓ１０４での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１ａが図２の紙面に直交する方向（Ｙ方向）を向き、遮光板６自体が図２の左側に位置するようになる。
【００６１】
次のＳ１０７では、画像処理部３２は、この時点においてカラーＣＣＤカメラ７によって撮像された青色光に基づく画像データを入力する。
次のＳ１０８では、制御部３３は、ナイフエッジ回転制御回路１５に対して９０度回転命令を発行する。
【００６２】
次のＳ１０９では、画像処理部３２は、Ｓ１０７にて入力した画像データに基づいて、座標位置ｘ_１と座標位置ｘ_２との間でＸ方向に並んだ全ての画素の輝度値の総和（積分値）Ｘ_Ａを求める。
【００６３】
次のＳ１１０では、制御部３３は、Ｓ１０８での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２の紙面の左右方向（Ｘ方向）を向き、遮光板６自体が図２の奥側に位置するようになる。
【００６４】
次のＳ１１１では、画像処理部３２は、この時点においてカラーＣＣＤカメラ７によって撮像された青色光に基づく画像データを入力する。
次のＳ１１２では、制御部３３は、ナイフエッジ回転制御回路１５に対して９０度回転命令を発行する。
【００６５】
次のＳ１１３では、画像処理部３２は、Ｓ１１１にて入力した画像データに基づいて、座標位置ｙ_１と座標位置ｙ_２との間でＹ方向に並んだ全ての画素の輝度値の総和（積分値）Ｙ_Ｂを求める。
【００６６】
次のＳ１１４では、画像処理部３２は、Ｓ１０５にて算出した輝度値総和Ｙ_ＡからＳ１１３にて算出した輝度値総和Ｙ_Ｂを減算することによって「輝度差」を算出し、算出された「輝度差」を制御部３３に通知する。
【００６７】
Ｓ１１５では、制御部３３は、画像処理部３２から通知された「輝度差」の絶対値に基づいて、Ｓ００１にて入力された識別番号に対応するものとして外部メモリ３０から読み出したＹ方向用のナイフエッジ芯出テーブルを参照して、対応する移動量（パルス数）ΔＹを求める。それとともに、その「輝度差」の極性を反転した極性をこの移動量ΔＹに付す。このように求めた値＋／−ΔＹは、Ｙ方向の光軸ズレを相殺するための移動量（パルス数）及び移動方向を示す。なお、Ｓ１１３乃至Ｓ１１５までの処理の実行中でも、ナイフエッジ回転制御回路１５はモータ１３の駆動を継続する。
【００６８】
次のＳ１１６では、制御部３３は、Ｓ１１２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２の紙面に直交する方向（Ｙ方向）を向き、遮光板６自体が図２の右側に位置するようになる。
【００６９】
次のＳ１１７では、画像処理部３２は、この時点においてカラーＣＣＤカメラ１７によって撮像された青色光に基づく画像データを入力する。
次のＳ１１８では、画像処理部３２は、Ｓ１１７にて入力した画像データに基づいて、座標位置ｘ_１と座標位置ｘ_２との間でＸ方向に並んだ全ての画素の輝度値の総和（積分値）Ｘ_Ｂを求める。
【００７０】
次のＳ１１９では、画像処理部３２は、Ｓ１０９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を減算することによって「輝度差」を算出し、算出された「輝度差」を制御部３３に通知する。
【００７１】
次のＳ１２０では、制御部３３は、画像処理部３２から通知された「輝度差」の絶対値に基づいて、Ｓ００１にて入力された識別番号に対応するものとして外部メモリ２０から読み出したＸ方向用のナイフエッジ芯出テーブルを参照して、対応する移動量（パルス数）ΔＸを求める。それとともに、その「輝度差」の極性を反転した極性をこの移動量ΔＸに付す。このように求めた値＋／−ΔＸは、Ｘ方向の光軸ズレを相殺するための移動量（パルス数）及び移動方向を示す。
【００７２】
次のＳ１２１では、制御部３３は、Ｘ／Ｙステージ制御回路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。この命令に応じてＸ／Ｙステージ制御回路１７が作業テーブル１１を光軸ｌに直交する面内で移動させると、検査対象レンズＡ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４のメインルーチンに戻される。
【００７３】
図４のメインルーチンでは、制御部３３は、次のＳ００３において、画像入力処理を実行する。図７は、このＳ００３にて実行される画像入力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Ｓ２０１では、制御部３３は、ナイフエッジ回転制御回路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回路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。
【００７４】
次に、制御部３３は、処理をＳ２０２乃至Ｓ２０５のループに進める。このループに入って最初のＳ２０２では、制御部３３は、射入射光照明駆動回路１９に対してリング照明装置２７の照明ランプ２８を点灯させる指示を行い、画像処理部３２は、カラーＣＣＤカメラ７から入力した赤色光に基づく画像データ（Ｒ）に含まれる各画素の輝度に対応する数値［０〜２５５］に対して微分処理を施した後に、この微分の結果得られたデータマトリックスを画像データとして第１画像メモリ３４に書き込む。このような微分の結果得られた画像データにおいては、検査対象光学部材Ａの表面のキズやゴミがある部分の輪郭，及びナイフエッジ６ａの縁だけが濃度の高い画像となる。なお、この際、処理が最初にこのループに入ってきた場合には、微分の結果得られたデータマトリックスを、画像データとして第１画像メモリ３４に上書きする。また、２回目以降にこのループが実行される場合には、それまでに第１画像メモリ３４に書き込まれているデータマトリックスを読み出して、この読み出したデータマトリックスと微分の結果得られたデータマトリックスとの対応する画素の値同士を加算した上で、この加算結果を画像データとして第１画像メモリ３４に上書きする。
【００７５】
次のＳ２０３では、画像処理部３２は、カラーＣＣＤカメラ７から入力した青色光に基づく画像データ（Ｂ）に含まれる各画素の輝度に対応する数値［０〜２５５］に対して微分処理を施した後に、この微分の結果得られたデータマトリックスを画像データとして第２画像メモリ３５へ書き込む。このような微分の結果得られた画像データにおいては、検査対象光学部材Ａの屈折力（屈折力）異常がある部分の輪郭，及びナイフエッジ６ａの縁だけが濃度の高い画像となる。なお、この際、処理が最初にこのループに入ってきた場合には、微分の結果得られたデータマトリックスを、画像データとして第２画像メモリ３５に上書きする。また、２回目以降にこのループが実行される場合には、それまでに第２画像メモリ３５に書き込まれているデータマトリックスを読み出して、この読み出したデータマトリックスと微分の結果得られたデータマトリックスとの対応する画素の値同士を加算した上で、この加算結果を画像データとして第２画像メモリ３５に上書きする。
【００７６】
次のＳ２０４では、制御部３３は、この図７に入ってからのＳ２０２及びＳ２０３の実行回数が１６回に達したかどうかをチェックする。そして、未だ１６回に達していない場合には、Ｓ２０５において、ナイフエッジ回転制御回路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カラーＣＣＤカメラ７によって撮像された場合には、処理がＳ２０２に戻されて、この新たな画像データに対するループ処理が実行される。
【００７７】
このようにナイフエッジ６ａを若干量づつ回転させて（Ｓ２０５）得られた画像データを累積する（Ｓ２０２）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屈折力（屈折率）異常成分は最も良く画像データ中に表れるが、ナイフエッジ６ａの方向と直交する方向における屈折力（屈折率）異常成分はあまり良く表れない。そのため、ナイフエッジ６ａ自体を装置光軸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６ａを停止させた場合の画像では、図１２に示すように、屈折力（屈折率）異常部分の縁（図４中央の円弧部分）の他にナイフエッジ６ａの縁（図１２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屈折力（屈折率）異常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、屈折力（屈折率）異常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、屈折力（屈折率）異常部分の縁が益々強調されるのに対して、ナイフエッジ６ａの縁は屈折力（屈折率）異常部分の閉領域（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６ａ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）、制御部３３はＳ２０４においてループ処理を終了し、処理を図４のメインルーチンに戻す。
【００７９】
図４のメインルーチンでは、画像処理部３２は、次のＳ００４において、検査領域抽出処理を実行する。図８は、このＳ００４にて実行される検査領域抽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Ｓ３０１では、画像処理部３２は、２値化処理を行う。この２値化処理とは、第２画像メモリ３５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、検査対象レンズＡ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。
【００８０】
次のＳ３０２では、画像処理部３２は、閉領域抽出処理を実行する。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、Ｓ３０１により２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２５５とし、それ以外の全画素の数値を０とする。
【００８１】
次のＳ３０３では、画像処理部３２は、穴埋め処理を実行する。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、Ｓ３０２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。
【００８２】
次のＳ３０４では、画像処理部３２は、領域選択処理を実行する。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、ランナー４０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、画像処理部３２は、Ｓ３０３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のことを、以下「マスク画像」という。
【００８３】
次のＳ３０５では、画像処理部３２は、Ｓ３０４の結果得られたマスク画像を、第３画像メモリ３６へ格納する。制御部３３は、このＳ３０５の実行後、処理を図４のメインルーチンに戻す。
【００８４】
図４のメインルーチンでは、制御部３３は、次のＳ００５において、２値化・良否判定処理を実行する（判定手段に相当）。図９は、このＳ００５にて実行される２値化・良否判定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Ｓ４０１では、画像処理部３２は、第１画像メモリ３４内の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、２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、画像処理部３２は、このようにして２値化した画像データを、第４画像メモリ３７へ書き込む。
【００８５】
次のＳ４０２では、画像処理部３２は、第３画像メモリ３６内に書き込まれている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）の各ビットと第４画像メモリ３７内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）の各ビットとをＡＮＤ演算して、第４画像メモリ３７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を抽出する。そして、画像処理部３２は、このようにして検査対象領域内のみの数値が抽出された赤色光に基づく画像データを、第１画像メモリ３４へ上書きする。
【００８６】
次のＳ４０３では、画像処理部３２は、第２画像メモリ３５内の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、２値化（２５５：白，又は、０：黒）する。この場合における２値化の手法は、Ｓ４０１におけるのと全く同じである。そして、画像処理部３２は、このようにして２値化した画像データを、第４画像メモリ３７へ上書きする。
【００８７】
次のＳ４０４では、画像処理部３２は、第３画像メモリ３６内に書き込まれている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）の各ビットと第４画像メモリ３７内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）の各ビットとをＡＮＤ演算して、第４画像メモリ３７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を抽出する。そして、画像処理部３２は、このようにして検査対象領域内のみの数値が抽出された青色光に基づく画像データを、第２画像メモリ３５へ上書きする。
【００８８】
次のＳ４０５では、画像処理部３２は、第１画像メモリ３４内に書き込まれている画像データを構成する各画素の値（８ビットパラレルのデジタル値）の各ビットと第２画像メモリ３５内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）の各ビットとをＯＲ演算して、赤色光に基づく画像データと青色光に基づく画像データとを合成する。そして、画像処理部３２は、このようにして合成した画像データを第３画像メモリ３６へ上書きする。
【００８９】
次のＳ４０６では、画像処理装置３２は、Ｓ４０５によって得られた画像データ中の各閉領域（白い画素［２５５］からなる領域）毎に、その閉領域の面積を算出する（数値化手段に相当）。即ち、その閉領域内に含まれる白い［２５５の］画素の数を数えて、面積量とする。
【００９０】
次のＳ４０７では、画像処理部３２は、個々の閉領域の面積を夫々所定の判定基準値と比較し、何れの閉領域の面積もこの判定基準値の範囲（良品範囲）内に収まっているか否かをチェックする（第１の比較手段に相当）。そして、何れの閉領域の面積も上述の判定基準値の範囲内に収まっている場合には、画像処理部３２は、Ｓ４１０において、検査対象光学部材Ａが良品であると判定し、その判定結果を制御部３３へ通知する。制御部３３は、その後で、処理を図４のメインルーチンへ戻す。
【００９１】
これに対して、上述の判定基準値よりも広い面積を有する閉領域がある場合には、画像処理部３２は、Ｓ４０８において、図２１に示すような不良種別判別用分類テーブルを作成する。即ち、Ｓ４０５によって得られた画像データ中の各閉領域（白い画素［２５５］からなる領域）に対して、画像の中心に位置するものから外側に位置するものへの順番で、夫々番号（不良抽出物番号）を指定するとともに、各抽出番号毎に、その抽出番号によって示される閉領域と同じ範囲内における第１画像メモリ３４内の画像データ中の白い［２５５の］画素の面積（数）及び第２画像メモリ３５内の画像データ中の白い［２５５の］画素の面積（数）を夫々算出して、それらの算出結果を一つのテーブルとしてまとめあげる。そして、画像処理部３２は、次のＳ４０９において、検査対象光学部材Ａが不良品であると判定し、その判定結果及び不良種別判別用分類テーブルを制御部３３へ通知する。制御部３３は、その後で、処理を図４のメインルーチンへ戻す
図４のメインルーチンでは、制御部３３は、次のＳ００６において、画像処理部３２から通知された判定結果が「良品」であるか「不良品」であるかをチェックする（判定手段に相当）。そして、判定結果が「良品」である場合には、制御部３３は、検査対象光学部材が良品である事を、モニタ装置１０上に表示する。これに対して、判定結果が「不良品」である場合には、制御部３３は、次のＳ００７において、不良種別判別処理を実行する（判定手段に相当）。
【００９２】
図１０は、このＳ００７にて実行される不良種別判別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Ｓ５０１では、制御部３３は、不良種別判別対象の不良抽出番号を“１”と初期設定し、不良種別判別用分類テーブルから不良抽出番号１に対応する第１画像メモリ３４側の面積及び第２画像メモリ３５側の面積を読み出す。
【００９３】
次のＳ５０２では、制御部３３は、第２画像メモリ３５側の面積値が“０”であるかどうかを判定する（判定１，第２の比較手段に相当）。そして、第２画像メモリ３５側の面積値が“０”である場合（リング照明装置２７からの赤色光のみからなる画像である場合）には、制御部３３は、次のＳ５０３において、その時点での不良抽出番号に対応する領域の不良種別を「（検査対象光学部材表面の）微細なキズ」と判定し、処理をＳ５１２へ進める。
【００９４】
これに対して、第２画像メモリ３５側の面積値が“０”でない場合には、制御部３３は、次のＳ５０４において、第１画像メモリ３４側の面積値に比して第２画像メモリ３５側の面積値が“５”以上小さいか否かを判定する（判定２，第２の比較手段に相当）。そして、第１画像メモリ３４側の面積値に比して第２画像メモリ３５側の面積値が“５”以上小さい場合（リング照明装置２７からの赤色光の中にナイフエッジ照明装置２６からの青色光が僅かに混入してなる画像である場合）には、制御部３３は、次のＳ５０５において、その時点での不良抽出番号に対応する領域の不良種別を「（検査対象光学部材表面の）キズ」と判定し、処理をＳ５１２へ進める。
【００９５】
これに対して、第１画像メモリ３４側の面積値に比して第２画像メモリ３５側の面積値が“５”以上小さいのではない場合には、制御部３３は、次のＳ５０６において、第１画像メモリ３４側の面積値と第２画像メモリ３５側の面積値との差が“５”未満であるか否かを判定する（判定３，第２の比較手段に相当）。そして、第１画像メモリ３４側の面積値と第２画像メモリ３５側の面積値との差が“５”未満である場合（リング照明装置２７からの赤色光とナイフエッジ照明装置２６からの青色光とが略均等に混在してなる画像である場合）には、制御部３３は、次のＳ５０７において、その時点での不良抽出番号に対応する領域の不良種別を「（検査対象光学部材表面の）ゴミ」と判定し、処理をＳ５１２へ進める。
【００９６】
これに対して、第１画像メモリ３４側の面積値と第２画像メモリ３５側の面積値との差が“５”以上である場合には、制御部３３は、次のＳ５０８において、第１画像メモリ３４側の面積値が“１”以上であり且つ第２画像メモリ３５側の面積値に比して“５”以上小さいか否かを判定する（判定４，第２の比較手段に相当）。そして、第１画像メモリ３４側の面積値が“１”以上であり且つ第２画像メモリ３５側の面積値に比して“５”以上小さい場合（ナイフエッジ照明装置２６からの青色光の中にリング照明装置２７からの赤色光が僅かに混入してなる画像である場合）には、制御部３３は、次のＳ５０９において、その時点での不良抽出番号に対応する領域の不良種別を「ヒケ」と判定し、処理をＳ５１２へ進める。
【００９７】
これに対して、第１画像メモリ３４側の面積値が“０”である場合又は第１画像メモリ３４側の面積値が第２画像メモリ３５側の面積値に比して“５”以上小さいのではない場合には、制御部３３は、次のＳ５１０において、第１画像メモリ３４側の面積値が“０”であるか否かを判定する（判定５，第２の比較手段に相当）。そして、第１画像メモリ３４側の面積値が“０”である場合（ナイフエッジ照明装置２６からの青色光のみからなる画像である場合）には、制御部３３は、次のＳ５１１において、その時点での不良抽出番号に対応する領域の不良種別を「微細なヒケ」と判定し、処理をＳ５１２へ進める。
【００９８】
これに対して、第１画像メモリ３４側の面積値が“０”でない場合には、制御部３３は、何らかのエラーが生じたものとして、処理をそのままＳ５１２へ進める。
【００９９】
Ｓ５１２では、制御部３３は、不良種別判別用分類テーブル中に未読み出しのデータが残っているか否かをチェックする。そして、未読み出しのデータが残っている場合には、制御部３３は、Ｓ５１３において、次の不良抽出番号を不良種別判別対象として設定し、不良種別判別用分類テーブルからその不良抽出番号に対応する第１画像メモリ３４側の面積及び第２画像メモリ３５側の面積を読み出す。そして、制御部３３は、読み出したデータに対して上述の判定処理を実行するために処理を、Ｓ５０２へ戻す。
【０１００】
これに対して、以上の判定処理を繰り返した結果、不良種別判別用分類テーブルから全てのデータを読み出した場合には、制御部３３は、処理をＳ５１２からＳ５１４へ進め、各不良抽出番号の閉領域に対応させて、それらについてのＳ５０３、Ｓ５０５，Ｓ５０７，Ｓ５０９，又はＳ５１１での判定結果を、モニタ装置１０上に表示させる。その後で、制御部３３は、処理を図４のメインルーチンへ戻す。
【０１０１】
図４のメインルーチンでは、制御部３３は、処理をＳ００９へ進める。このＳ００９では、制御部４２は、検査者に対して検査を終了させるか否かを問う文字をモニタ装置１０上に表示する。これに応じて、検査者が検査を終了させない旨をキーボード３１によって入力してきた場合には、次の光学部材に対する検査を実行すべく、処理をＳ００１に戻す。これに対して、検査者が検査を終了させる旨をキーボード３１によって入力してきた場合には、制御部３３は、この検査処理を終了する。
＜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を検査する時には、検査者は、良品の光学部材ＡをＸ／Ｙステージ１８にセットして、手動で芯出しを行う。なお、光学部材Ａが負レンズである場合には、光学部材Ａとリング状拡散照明板２５との間に、補正レンズを挿入する。
【０１０２】
次に、検査者は、モニタ装置１０に映し出される映像を見ながら、ナイフエッジユニット４を装置光軸ｌ方向へ移動させる。そして、図１１（ａ）又は（ｂ）のように、光学部材Ａの外縁αの内側において、光学部材Ａ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、ナイフエッジユニット４が光学部材Ａに近過ぎる場合であるので、検査者は、ナイフエッジユニット４を光学部材Ａから遠ざける。逆に、図１１（ｄ）又は（ｅ）のように、光学部材Ａの外縁αの内側において、光学部材Ａ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、ナイフエッジユニット４が光学部材Ａから遠すぎる場合であるので、検査者は、ナイフエッジユニット４を光学部材Ａに近付ける。このようなナイフエッジユニット４の進退調整を行った結果、図１１（ｃ）のように、ナイフエッジγが光学部材Ａの外縁α内の大部分において消えた時には、ナイフエッジユニット４が適正位置にある場合であるので、検査者は、調整を停止する。このように、本実施形態では、ナイフエッジユニット４が装置光軸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Ａを検査することができる。
【０１０３】
次に、検査者は、Ｘ／Ｙステージ１８にセットされている良品の光学部材Ａを検査対象光学部材Ａへ交換して、キーボード３１によって検査対象光学部材Ａをセットした旨を入力する（Ｓ００１）。
【０１０４】
すると、制御部３３は、ナイフエッジ６ａの自動芯出しを実行する（Ｓ００２）。即ち、検査対象光学部材Ａの光軸と装置光軸ｌ（ナイフエッジ６ａの回転中心）とが合致する様に、Ｘ／Ｙステージ制御回路１７を制御して、Ｘ／Ｙステージ１８を駆動する。
【０１０５】
このようにして芯出しが完了すると、ナイフエッジ回転制御回路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（Ｓ２０５）、各回転位置において、ナイフエッジ照明装置２６から供給されて検査対象光学部材Ａを透過した青色光及びリング照明装置２７から供給されて検査対象光学部材Ａの表面で拡散された赤色光が、夫々カラーＣＣＤカメラ７によって撮像される。画像処理部３２は、撮像した各色の画像に対して、夫々別々に、画像の濃淡変化箇所の微分処理による強調，一回転分にわたる加算（Ｓ２０２，Ｓ２０３），及び検査領域の抽出（Ｓ００４）を実行する。その結果、検査対象光学部材Ａの屈折力（屈折率）異常箇所が主として青色光い基づく画像データ上において白く浮き上がった領域として示されるともに、検査対象光学部材Ａの表面のキズ又はゴミが主として赤色光に基づく画像データ上において白く浮き上がった領域として示される。そして、各異常部分の面積が夫々数値化され、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。さらに、不良品であると判別された場合には、各異常部分毎に、その異常部分の各色の画像データ中での面積が比較される。そして、各色毎の面積比に基づいて、不良種別が判定されるのである。
【０１０６】
なお、本実施の形態においては、良否判定及び不良種別判別を行うために、不良箇所を示す閉領域を、その面積に基づいて評価したが、そのフィレ径や周囲長やコントラストに基づいて評価しても良いし、これら評価基準を複合して用いても良い。
【０１０７】
また、本実施形態においては、各閉領域に対応する各色の面積値の差を直接用いて不良種別判別を行ったが（Ｓ５０４，Ｓ５０６，Ｓ５０８）、より大きく抽出された方の色の面積に対して他の色の面積が何％の差を有しているかに基づいて不良種別判別を行っても良い。
【０１０８】
また、本実施の形態においては、Ｓ２０２及びＳ２０３での格納時において各画像メモリ３４，３５に既に画像データが書き込まれていた場合には、書き込まれていた画像データと新たな微分によって得られた画像データとの加算結果を上書きするようにしていたが、両者の平均値を上書きするようにしても良いし、両者に対するＭＡＸ演算結果を上書きするようにしても良い。
【０１０９】
【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、検査対象光学部材の表面欠陥を屈折力（屈折率）異常と一緒に明確に検出することができるとともに、両欠陥の種類をも容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による光学部材検査装置の概略図
【図２】図１の光学部材検査装置の光学構成及び機械構成を示す構成図
【図３】図１の光学部材検査装置の回路構成を示すブロック図
【図４】図３の画像処理部３２及び制御部３３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５】図４のＳ００２にて実行されるナイフエッジ芯出し処理サブルーチンを示すフローチャート
【図６】図４のＳ００２にて実行されるナイフエッジ芯出し処理サブルーチンを示すフローチャート
【図７】図４のＳ００３にて実行される画像入力処理サブルーチンを示すフローチャート
【図８】図４のＳ００４にて実行される検査領域抽出処理サブルーチンを示すフローチャート
【図９】図４のＳ００５にて実行される２値化・良否判定処理サブルーチンを示すフローチャート
【図１０】図４のＳ００７にて実行される不良種別判別処理サブルーチンを示すフローチャート
【図１１】図１におけるナイフエッジユニットの移動調整時におけるモニタ装置上の画像を示す図
【図１２】ヒケを有する光学部材を検査した場合におけるモニタ装置上の画像を示す図
【図１３】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１４】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中のＹ方向中心軸上の輝度分布を示すグラフ
【図１５】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中のＹ方向中心軸上の輝度分布を示すグラフ
【図１６】Ｙ方向において芯出しされた状態における画像データ中のＹ方向中心軸上の輝度分布を示すグラフ
【図１７】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中のＹ方向中心軸上の輝度分布を示すグラフ
【図１８】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中のＹ方向中心軸上の輝度分布を示すグラフ
【図１９】図１４乃至図１８から算出された輝度差をプロットしたグラフ
【図２０】ナイフエッジ芯出テーブルを示す表
【図２１】不良種別判別用分類テーブルを示す表
【符号の説明】
１ 照明ランプ
２ 集光レンズ
３ 光ファイバー束
５ 拡散板
６ 遮光板
７ カラーＣＣＤカメラ
８ 撮像レンズ
９ 撮像素子
１４ ＣＰＵ
１６ ナイフエッジ照明駆動回路
１９ 斜入射光照明駆動回路
２３ 光ファイバー束
２４ リング照明
２５ リング状拡散照明板
２７ リング照明ユニット
２８ 照明ランプ
２９ 集光レンズ
３２ 画像処理部
３３ 制御部
Ａ 検査対象光学部材

Claims (13)

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、
   第１の光を出射する第１照明装置と、
   この第１照明装置から出射された前記第１の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るとともに、前記拡散板によって拡散された前記第１の光を部分的に透過させる遮光手段と、
   前記第１の光とは異なった方向から、前記光学部材の表面に対して、第２の光を照射する第２照明装置と、
   前記光学系を透過した前記第１の光及び前記光学部材の表面にて拡散された前記第２の光とを夫々撮像する撮像手段と、
   この撮像手段によって前記第１の光を撮像して得られた第１画像及び前記第２の光を撮像して得られた第２画像に基づいて、前記光学部材の光学的欠陥の有無及び光学的欠陥の種類を判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする光学部材検査装置。
2. 前記遮光部材は、直線状の境界線によって夫々分けられた前記光を部分的に透過させる部分と前記光を部分的に遮光する部分とからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の光学部材検査装置。
3. 前記遮光手段を前記撮像手段の撮像光軸に直交する面内において前記直線状の境界線に接する回転軸を中心に回転させる回転手段を
   更に備えることを特徴とする請求項２記載の光学部材検査装置。
4. 前記光学部材を含む光学系の光軸は、前記遮光部材の回転軸と一致している
   ことを特徴とする請求項３記載の光学部材検査装置。
5. 前記第１の光の波長と前記第２の光の波長とは互いに異なる
   ことを特徴とする請求項１記載の光学部材検査装置。
6. 前記第２照明装置は、前記第２の光を、前記撮像手段の撮像光軸に対して斜めの方向から、前記光学部材の表面に対して照射する
   ことを特徴とする請求項１記載の光学部材検査装置。
7. 前記第２照明装置は、前記撮像手段の撮像光軸をその中心とした環状の拡散板を介して前記第２の光を照射する
   ことを特徴とする請求項６記載の光学部材検査装置。
8. 前記環状の拡散板は、前記撮像手段の画角の外側に位置している
   ことを特徴とする請求項７記載の光学部材検査装置。
9. 前記撮像手段は、前記第１の光と前記第２の光とを同時に撮像する
   ことを特徴とする請求項５記載の光学部材検査装置。
10. 前記撮像手段は、前記第１の光と前記第２の光とを夫々個別に撮像する２種類のピクセルを包含する撮像素子を有している
    ことを特徴とする請求項９記載の光学部材検査装置。
11. 前記判定手段は、
    前記第１画像の前記光学部材の光学的欠陥を示す部位を夫々数値化するとともに前記第２画像の前記光学部材の光学的欠陥を示す部位を夫々数値化する数値化手段と、
    この数値化手段によって数値化された数値が所定の判定基準値を超えたか否かを比較する第１の比較手段とを有し、
    この第１の比較手段によって前記数値が前記所定の判定基準値を超えたと認定された場合に、前記光学部材が光学的欠陥を有していると判定する
    ことを特徴とする請求項１記載の光学部材検査装置。
12. 前記第１の比較手段は、前記数値化手段によって数値化された何れかの数値が前記所定の判定基準値を超えたか否かを比較する
    ことを特徴とする請求項１１記載の光学部材検査装置。
13. 前記判定手段は、
    個々の前記光学的欠陥を示す部位毎に、前記第１画像に基づいて数値化された数値と前記第２画像に基づいて数値化された数値とを比較する第２の比較手段を更に有し、
    個々の前記光学的欠陥を示す部位毎に、前記第１画像に基づいて数値化された数値が前記第２画像に基づいて数値化された数値よりも所定量以上大きいと前記第２の比較手段によって認定された場合には当該光学的欠陥が屈折力異常に因るものであると判定し、前記第１画像に基づいて数値化された数値が前記第２画像に基づいて数値化された数値よりも所定量以上小さいと前記第２の比較手段よって認定された場合には当該光学的欠陥がキズに因るものであると判定し、前記第１画像に基づいて数値化された数値と前記第２画像に基づいて数値化された数値との差が所定量以内であると前記第２の比較手段によって認定された場合には当該光学的欠陥がゴミに因るものであると判定する
    ことを特徴とする請求項１記載の光学部材検査装置。

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