JP5380223B2

JP5380223B2 - 円形レンズの検査装置及び方法

Info

Publication number: JP5380223B2
Application number: JP2009216460A
Authority: JP
Inventors: 克美前之園
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Digital Solutions Corp
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: JP2011064614A

Description

この発明は、円形レンズの検査装置及び方法に係り、特にコンタクトレンズ等の円形レンズの輪郭部に存在する欠陥を検査する装置及び方法に関する。

従来から、コンタクトレンズ等の円形レンズの輪郭部の欠陥を検査する装置が提案されている。例えば特許文献１に開示された検査装置では、円形レンズに照明光を照射して円形レンズを透過した光を撮像装置で撮像し、撮像した画像を２値化画像に変換した後、所定の角度間隔で円形レンズの輪郭部の幅寸法を求め、この幅寸法に基づいて円形レンズの輪郭部の損傷等の欠陥を検査したり、肉厚寸法の計測を行っている。

特開２０００−２９２３０７号公報

しかしながら、従来の検査装置では、２値化画像から円形レンズの輪郭部に沿って３６０度方向の各部分の輪郭部の幅寸法が求められていた。このため、輪郭部の幅寸法の測定精度が低く、欠陥を精度よく検出することが困難であった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、円形レンズの輪郭部に存在する欠陥を精度よく検出することができる円形レンズの検査装置及び方法を提供することを目的とする。

この発明に係る円形レンズの検査装置は、円形レンズに暗視野照明を施す照明装置と、暗視野照明が施された円形レンズを撮像して円形レンズの画像データを取得する撮像装置と、撮像装置により取得された円形レンズの画像データに基づいて円形レンズの輪郭部のデータを直線状に展開し、輪郭部の幅方向に輪郭部を含む所定画素数の射影データを算出し、この射影データに基づいて円形レンズの輪郭部における欠陥の有無を検査する処理装置とを備えたものである。

処理装置は、直線状に展開された輪郭部の長さ方向に互いに異なる画素数にわたる射影データの平均データをそれぞれ算出すると共にこれら平均データ相互間の差分を算出し、この差分が所定のしきい値以上になったときに欠陥が存在すると判定するように構成することができる。
また、撮像装置は、カラーの画像データを取得し、処理装置は、撮像装置により取得されたカラーの画像データから抽出された単色の画像をグレースケール変換し、グレースケール変換された画像データを用いて円形レンズの輪郭部のデータを直線状に展開してもよい。
さらに、処理装置は、円形レンズの画像データに基づいて円形レンズの中心座標を算出し、算出された中心座標に基づいて円形レンズの輪郭部のデータを直線状に展開することができる。

この発明に係る円形レンズの検査方法は、円形レンズに暗視野照明を施し、暗視野照明が施された円形レンズを撮像して円形レンズの画像データを取得し、円形レンズの画像データに基づいて円形レンズの輪郭部のデータを直線状に展開し、輪郭部の幅方向に輪郭部を含む所定画素数の射影データを算出し、この射影データに基づいて円形レンズの輪郭部における欠陥の有無を検査する方法である。

なお、直線状に展開された輪郭部の長さ方向に互いに異なる画素数にわたる射影データの平均データをそれぞれ算出し、これら平均データ相互間の差分を算出し、この差分が所定のしきい値以上になったときに欠陥が存在すると判定することもできる。

この発明によれば、円形レンズの輪郭部のデータを直線状に展開し、輪郭部の幅方向に輪郭部を含む所定画素数の射影データを算出して欠陥の有無を検査するので、円形レンズの輪郭部に存在する欠陥を精度よく検出することが可能となる。

この発明の実施の形態に係る円形レンズの検査装置の構成を示す図である。実施の形態に係る検査装置を用いた円形レンズの検査方法を示すフローチャートである。輪郭部に欠陥を有しない円形レンズに対して撮像装置で得られた画像を示す図である。輪郭部に欠陥が存在する円形レンズに対して撮像装置で得られた画像を示す図である。図４の画像から輪郭部を直線状に延ばしたデータを示す図である。図５のデータに対して射影データの算出方法を示す図である。輪郭部の長さ方向に互いに異なる画素数にわたる射影データの平均データの差分を０度から３６０度まで順次算出して表したグラフである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に実施の形態に係る円形レンズの検査装置の構成を示す。検査対象となるコンタクトレンズ等の円形レンズ１を載置するための透過光ステージ２の下方に照明装置３が配置されると共に、透過光ステージ２の上方には撮像装置４が配置され、撮像装置４に処理装置５が接続されている。

透過光ステージ２は、円形レンズ１を支持しつつ、照明装置３からの照明光を透過させて円形レンズ１を照射させるためのもので、透明なガラスまたは樹脂からなる平行平面板を用いることができる。
照明装置３は、面発光装置６の出射面６ａの中央部に遮光マスク７が形成されたもので、これにより透過光ステージ２上の円形レンズ１に暗視野照明を施すように構成されている。
撮像装置４としては、多数の画素を有するエリアセンサカメラが適しており、この実施の形態ではカラーのＣＣＤカメラが使用されている。
処理装置５は、撮像装置４で得られた円形レンズ１の画像に基づいて円形レンズ１の輪郭部の欠陥を検出するもので、コンピュータにより構成することができる。

次に、図２のフローチャートを参照して実施の形態に係る検査装置を用いた円形レンズの検査方法について説明する。
まず、ステップＳ１で、照明装置３から円形レンズ１に暗視野照明を施した状態で、処理装置５により撮像装置４を用いて円形レンズ１の全体像を撮像する。暗視野照明で撮像したため、例えば図３に示されるように、円形レンズ１の輪郭部Ｒのみが高い明度を有し、円形レンズ１の内側部分と円形レンズ１の周辺部が暗部となる画像が得られる。輪郭部に欠陥を有しない円形レンズ１を対象とした場合には、図３のように、輪郭部Ｒが全周にわたって一定の幅を有している。これに対して、輪郭部に欠け等の欠陥が存在する円形レンズ１に対しては、図４に示されるように、欠陥Ｄ１及びＤ２が存在する部分の輪郭部Ｒの幅が他の部分の幅とは異なった画像が得られる。

続くステップＳ２で、処理装置５は、撮像されたカラー画像から青プレーン画像を抽出して、この青プレーン画像をグレースケール変換し、さらに、ステップＳ３で、グレースケール変換された画像を２値化、ラベリングして円形レンズ１の中心座標を算出する。
次に、図４に示されるように、処理装置５はステップＳ４で、算出された中心座標に基づき、３時の方向を角度位置０度として反時計回り方向に３６０度まで輪郭部Ｒのデータを直線状に展開する。これにより、図５に示されるように、輪郭部Ｒが直線状に延びたデータが得られる。

さらに、処理装置５はステップＳ５で、輪郭部Ｒが直線状に延びたデータに対し、図６に示されるように、輪郭部Ｒの幅方向Ｗの射影データを算出する。このとき、予め測定あるいは把握されている円形レンズ１の半径のデータを使用して、輪郭部Ｒが十分に含まれるような幅方向Ｗの上限ラインＬ１と下限ラインＬ２を設定し、これら上限ラインＬ１及び下限ラインＬ２の間に存在する複数の画素Ｐにおけるそれぞれの２値化データの加算値を射影データとする。

このようにして射影データが算出されると、処理装置５はステップＳ６で、直線状に展開されている輪郭部Ｒの長さ方向に互いに異なる画素数にわたる射影データの平均データをそれぞれ算出し（移動平均）、続くステップＳ７で、これら平均データ相互間の差分を算出する。例えば、輪郭部Ｒの長さ方向に３画素、７画素、１５画素、３１画素にわたる射影データの平均データをそれぞれ算出し、互いの差分を算出する。
図６からわかるように、輪郭部Ｒに欠陥Ｄ１及びＤ２が存在すると、その箇所における射影データの値が変動する。このため、輪郭部Ｒの長さ方向に互いに異なる画素数にわたる射影データの平均データを算出してそれらの差分を求めれば、輪郭部Ｒの欠陥Ｄ１及びＤ２は、いずれかの差分で強調されることとなる。

そこで、処理装置５はステップＳ８で、射影データの平均データの差分を所定のしきい値と比較し、差分がしきい値以上になったときに欠陥が存在すると判定する。例えば、図５に示した輪郭部Ｒのデータに対して輪郭部Ｒの長さ方向に３画素にわたる射影データの平均データと１５画素にわたる射影データの平均データの差分を０度から３６０度まで順次算出してグラフ化すると、図７のようになる。欠陥が存在しない円形レンズ１を用いて予め測定した結果に基づいて適宜しきい値ＴＨを設定すれば、差分がしきい値ＴＨ以上になった角度位置θ１及びθ２にそれぞれ欠陥Ｄ１及びＤ２が存在することを検出することができる。

以上のように、円形レンズ１の輪郭部Ｒのデータを直線状に展開し、輪郭部Ｒの幅方向に所定画素数の射影データを算出し、この射影データに基づいて欠陥の有無を検査するので、円形レンズ１の輪郭部Ｒに存在する欠陥を精度よく検出することが可能となる。
また、輪郭部Ｒの長さ方向に３画素、７画素、１５画素、３１画素にわたる射影データの平均データをそれぞれ算出し、互いの差分を算出したので、小さな欠陥も大きな欠陥もいずれかの差分で強調することができ、検出が可能となった。ただし、射影データの平均データを算出する画素数は、「３」、「７」、「１５」、「３１」に限るものではなく、適宜設定することができる。さらに、４種類の画素数にわたる平均データを算出したが、互いに異なる少なくとも２種類の画素数にわたる射影データの平均データをそれぞれ算出して、これら平均データ相互間の差分を算出すれば、欠陥の検出が可能となる。

上記の実施の形態では、撮像装置４で撮像されたカラー画像から青プレーン画像を抽出してグレースケール変換したが、これに限るものではなく、青プレーン画像の代わりに緑プレーン画像あるいは赤プレーン画像を抽出してグレースケール変換してもよい。検査対象となる円形レンズ１の色特性に対応して輪郭部がより強調されるプレーン画像を選択することが好ましい。
また、撮像装置４としてカラー画像を得るカメラの代わりにモノクロカメラを用いて円形レンズ１の白黒画像を取得するようにしてもよい。この場合には、グレースケール変換は不要となり、得られた白黒画像をそのまま２値化、ラベリングすればよい。

１円形レンズ、２透過光ステージ、３照明装置、４撮像装置、５処理装置、６面発光装置、６ａ出射面、７遮光マスク、Ｒ輪郭部、Ｄ１，Ｄ２欠陥Ｐ画素、Ｌ１上限ライン、Ｌ２下限ライン、ＴＨしきい値。

Claims

円形レンズに暗視野照明を施す照明装置と、
暗視野照明が施された前記円形レンズを撮像して前記円形レンズのカラー画像データを取得する撮像装置と、
前記撮像装置により取得された前記円形レンズのカラー画像データから抽出された青プレーン画像をグレースケール変換し、該グレースケール変換された画像データを用いて、前記円形レンズの中心座標を算出し、該中心座標に基づいて前記円形レンズの輪郭部の前記グレースケール変換された画像データを直線状に展開し、前記輪郭部の幅方向に前記輪郭部を含む第１のラインと第２のラインとの間における所定画素数の射影データを算出し、この射影データに基づいて前記円形レンズの輪郭部における欠陥の有無を検査する処理装置と
を備えたことを特徴とする円形レンズの検査装置。
前記処理装置は、直線状に展開された前記輪郭部の長さ方向に互いに異なる画素数にわたる前記射影データの平均データをそれぞれ算出すると共にこれら平均データ相互間の差分を算出し、この差分が所定のしきい値以上になったときに欠陥が存在すると判定する請求項１に記載の円形レンズの検査装置。
円形レンズに暗視野照明を施し、
暗視野照明が施された前記円形レンズを撮像して前記円形レンズのカラー画像データを取得し、
前記円形レンズのカラー画像データから抽出された青プレーン画像をグレースケール変換し、該グレースケール変換された画像データを用いて、前記円形レンズの中心座標を算出し、該中心座標に基づいて前記円形レンズの輪郭部の前記グレースケール変換された画像データを直線状に展開し、前記輪郭部の幅方向に前記輪郭部を含む第１のラインと第２のラインとの間における所定画素数の射影データを算出し、この射影データに基づいて前記円形レンズの輪郭部における欠陥の有無を検査する
ことを特徴とする円形レンズの検査方法。
直線状に展開された前記輪郭部の長さ方向に互いに異なる画素数にわたる前記射影データの平均データをそれぞれ算出し、
これら平均データ相互間の差分を算出し、
この差分が所定のしきい値以上になったときに欠陥が存在すると判定する
請求項３に記載の円形レンズの検査方法。